Lem Andrew. Небесный экспресс (Sky express)

СЛОВО О НЕБЕСНЫХ КОРАБЛЯХ. Глава 4. ДВИГАТЕЛИ ЭКРАНИРУЮЩИЕ ГРАВИТАЦИЮ И ДР.

4.19. Небесный экспресс
(Sky express)

Вступление.

Благодаря в первую очередь Илону Маску. Считается, что появление колоний на Марсе и Луне это вопрос ближайшего десятилетия. Оптимизм это хорошо. По факту же межпланетные корабли способные регулярно перевозить грузы хотя бы между орбитами Луны и Земли, без посадки на поверхности остутствуют. Очевидно, что для настоящей экспансии нужны именно регулярные межпланетные транспорные перевозки. Нужны многоразовые межпланетные, а вернее межорбитальные буксиры. Эта статья именно о такой системе, концепт которой взят из природы.

Естественные орбитальные буксиры.

Пока изобретатели всего мира размышляют о том, как нам перемещаться в космосе. Природа уже все придумала. По сути любая периодическая комета это готовый концепт межорбитального буксира. Смотрим принципиальную схему полета такой кометы.

[1]

Обычно комета приближаясь к Солнцу и вместо того, что бы под действием притяжения Солнца перейти на круговую орбиту, ускоряеться и уходит на элипсовидную орбиту. И это ускорение обусловлено эффектом больше известным как "Гравитационный манёвр".

Гравитационный маневр.. Необычное поведение "хвоста" обусловлено влиянием солнечного ветра.

Это природное явление впервые было обнаружен астрономами прошлого, которые поняли, что значительные изменения орбит комет, их периода (а, следовательно, и их орбитальной скорости) происходят под гравитационным влиянием планет. Так, после перехода короткопериодических комет из пояса Койпера во внутреннюю часть Солнечной системы значительное преобразование их орбит происходит именно под гравитационным влиянием массивных планет, при обмене с ними угловым моментом, без каких-либо энергетических затрат.

[2] Сейчас гравитационный маневр реже пертурбационный манёвр, -- целенаправленное изменение траектории полёта космического аппарата под действием гравитационных полей небесных тел. Часто используется для разгона автоматических межпланетных станций, отправляемых к отдалённым объектам Солнечной системы и за её пределы, с целью экономии топлива и сокращения времени полёта. В таком применении известен также под названием "гравитационная праща" (от англ. gravitational slingshot). [3]

"Небесный экспресс"

Саму идею использовать гравитационные маневры для достижения цели космического полета разработал Майкл Минович в 60-х годах, когда, будучи студентом, он проходил практику в Лаборатории реактивного движения NASA. Впервые идея гравитационного маневра была реализована в траектории полета автоматической межпланетной станции "Маринер-10", когда для достижения Меркурия было использовано гравитационное поле Венеры. [2].

Далее возможность гравитационного маневра вблизи Луны была доказана в статье "Гравитационный маневр у луны при межпланетных перелетах космического аппарата с малой тягой" Электронный журнал 'Труды МАИ'. Выпуск N 50. Автор:Р.В. Ельников [5]

То, что гравитационный маневр вблизи возможен доказано миссией "Кассини". В октябре 1997 года, в США, к Сатурну был запущен аппарат "Кассини". Программа его полета предусматривает 4 гравитационных маневра: два у Венеры и по одному у Земли и у Юпитера. После первого маневра в сближении с Венерой (в апреле 1998 г.) аппарат ушел к орбите Марса и снова (без участия Марса) возвратился к Венере. Второй маневр у Венеры (июнь 1999 г.) возвратил "Кассини" к Земле, где также был выполнен гравитационный маневр (август 1999 г.).

Итак, этот естественный гравитационный движитель существует известен изучен и уже используется. Дело за малым создать на базе него полноценную многоразовую межорбитальную транспортную систему простую и надежную как паровоз.
Представим, что некое искусственное тело "Небесный экспресс" летает по вытянутой эллипсовидной орбите вокруг Земли и Луны. Тогда у этого тела есть две точки где оно может совершить ускоряющий "Гравитационный маневр"

Достаточно один раз вывести на эту орбиту этот буксир, и он будет летать от Земли к Луне и наоборот, периодически ускоряясь в точках гравитационного маневра практически вечно. Далее все просто. Выводим на орбиту с помощью ракеты модуль с грузом или жилой способный совершать посадку на Луну, например, с пассажирами на борту.

Этот модуль догоняет "Небесный экспресс" пристыковывается. И в точке гравитационного маневра они вместе совершают гравитационный маневр.

Получив дополнительное ускорение они вместе устремляются в сторону орбиты Луны.

При приближении к Луне посадочный модуль с грузом и людьми от стыковывается и совершает посадку на луну. Или же пристыковывается к "космическому лифту" если таковой будет построен на Луне.

Далее с Луны стартует новая ракета с грузом для Земли.

Пристыковывается к "Небесному экспрессу", догнав его. и вместе совершив "Гравитационный маневр" они уходят к Земле.

Далее "Небесный экспресс" с грузом направляются на орбиту к Земле.

При приближении к Земле, груз иди модуль от стыковывается и совершает посадку на Землю.

"Небесный экспресс" подбирает новую посылку с Земли и совершив "Гравитационный маневр" вновь уходят к Луне.

О возражениях.

К возражениям можно отнести тот факт, что скорость модуля ускоряемого ракетой и "небесного экспресса" будет слишком разной. И разгонять модуль до скорости пролетающего с большей скоростью "небесного экспресса" для стыковки с ним приведет к чрезмерной трате топлива, которого вполне может хватить отправить к Луне груз без всякого "экспресса". Да соглашусь, что у "ракеты" дрейфующей на орбите Земли может быть первая космическая скорость равная 7,91 км/с а у "экспресса" вторая 11,2 км/с. Разница не такая уж и большая и два объекта вполне могут поймать друг друга например с помощью тросовой системы с электромагнитом на конце и сцепившись сблизиться и уровнять скорости.

Магнит от ракеты ускоряется до 11,2 км/с с помощью встроенных ракетных двигателей его скорость уравнивается с электромагнитом который выпускает "экспресс" и они достаточно мягко сцепляются. Далее регулируя длину тросов "ракета" пристраивается в "хвост" "экспрессу". В этот момент рывок возможен но его можно скомпенсировать за счет длинны тросов постепенно втягивая в корпуса достаточно длинные троса изготовленные из некоего сверхпрочного материала, например из нанотрубок. Разогнать сравнительно небольшой электромагнит до 11,2 км/с в сторону приближающегося экспресса встроенными ракетами куда менее энергозатратно чем разгонять например модуль с грузом весом в 100 тонн.

Далее расчеты некоторых ученых занимавшихся этой проблемой показывают, что обеспечить пассивную повторяющуюся траекторию движения между Земле и Луной не удается. Дело в том, что во время выполнения гравитационного маневра у какого-либо небесного тела, космический аппарат "отбирает" часть кинетической энергии у этого небесного тела. При осуществлении многократных гравитационных маневров, космический аппарат будет раз за разом ее набирать во время пролета Луны или Земли. В результате такой энергетической "накачки", аппарат будет выброшен из системы "Земля-Луна" и перейдет на гелиоцентрическую траекторию движения, двигаясь подобно малой искусственной планете. Но никто этих расчетов не предоставлял.

Эпилог.

Таким образом, используя эффект "Гравитационного маневра" придуманного самой природой и открытого древними астрономами. Можно "построить" небесный аналог железной дороги. По которой регулярно и главное постоянно, можно перевозить к Луне и назад грузы людей оборудование. Если же запустить таких аппаратов несколько, то грузы на Луну и обратно можно будет отправлять чуть ли не каждый день. Подобные же трассы можно проложить и к другим планетам Солнечной системы. Поставив колонизацию Солнечной Системы на поток.

Литература.

-1- Кометы - странницы космических трасс

Автор обзора: Владимир В. Кажанов

http://planetarium-kharkov.org/?q=komety

-2- Гравитационный маневр для космических аппаратов. Л. В.Ксанфомалити, доктор физ.-мат. наук, заведующий лабораторией Института космических исследований

http://www.hypernova.ru/zvezd/star_route/gravity_assist_for_spacecraft

-3- Гравитационный манёвр

Материал из Википедии -- свободной энциклопедии

https://ru.wikipedia.org/wiki/Гравитационный_манёвр

-5- "Гравитационный маневр у луны при межпланетных перелетах космического аппарата с малой тягой" 'Труды МАИ'. Выпуск N 50. Автор:Р.В. Ельников.

http://trudymai.ru/published.php?ID=27613

-6-

Автор: Андрей Лемешко

Комментарии: 3, последний от 29/12/2019. © Copyright Lem Andrew (biomarket@ukr.net) Размещен: 15/09/2018, изменен: 07/05/2020. 14k. Статистика. Статья: Изобретательство Летательные машины Иллюстрации/приложения: 19 шт. Скачать FB2		Ваша оценка:
Аннотация: Гравитационный поезд на Луну

Lem Andrew : другие произведения.

Небесный экспресс (Sky express)