НАСА планира да изгради междузвездна орбита на космически кораб

НАСА планира да изгради междузвездна орбита на космически кораб

Стартирането на сонда-робот към друга звезда е съвсем различен мащаб по отношение на пускането на сондата в най-далечната част на Слънчевата система.

Тъй като най-близката до нас звезда е на разстояние повече от 4 светлинни години, ние трябва да свикнем с дългосрочните забавяния на комуникацията - междузвездното безпилотно летателно средство трябва да има мулти-сонда, която да може да изследва самостоятелно няколко медии.

Като цяло звездната сонда вероятно ще има своя собствена програма за изследване на космоса, като стартира като пакет от транспортна система, която е предназначена за проекта Icarus на хибридните ракети. Въпреки това, хибридните ракети не се мащабират добре и имат минимален размер, обикновено стотици тонове.

Това е подобно на начина, по който изпратихме цяла програма за проучване към друга звездна система и въпреки че това не е основният проблем, тя изисква много неща да се правят по различен начин - това ще бъде промяна в парадигмата в нашия подход и мислене за това как да изследваме пространството. Нито един космодром не може да осигури ресурси за поставяне на превозно средство в орбита или за доставяне на хиляди тонове гориво на хибридна ракета.

Дизайнът на хибридната ракета “Firefly” ще бъде проектиран да лети до Алфа Кентавра за 100 години, той ще има маса от около 1500-3000 тона и ще трябва да прехвърли деутериево гориво в размер, който е 19 пъти по-голям от собствената му маса. По този начин около 30.000-60.000 тона оборудване и гориво могат да бъдат пуснати в орбита.

От съображения за сигурност, хибридната ракета трябва да бъде пусната от много по-висока орбита от обичайната земна земя (LEO), където се намират Международната космическа станция и други пилотирани превозни средства. Вероятно това ще са постоянни орбити между Земята и Луната, например, точката на Лагранж или орбитата на Хало. Въпреки това, за да се транспортират 60 000 тона между орбити, ще се изисква сериозна транспортна инфраструктура. В средносрочен план (десетилетие или две) частните ракети на SpaceX планират да пуснат 100 тона полезни товари на Марс, за да подкрепят строителството. Използването на химически ракети, като Falcon Heavy, ще означава, че масата на колониалния транспортьор на Марс ще бъде поне 600 тона. Стартирането на лунната орбита ще изисква толкова гориво, колкото и орбитата на Марс. Така за космическа сонда с маса от 60 000 тона ще бъде необходим 360 000 тона полезен товар (основно гориво), това ще бъде случаят, когато се използват само химически ракети. Тези разходи ще бъдат прекомерни.

Въпреки това, помислете за тази ситуация: ние често не мислим колко тежат нашите източници на енергия. При 1 гигават електроенергиен капацитет от въглища, работещ при 35% ефективност, той изисква 0, 1 тона въглища в секунда. През годината той изгаря 3 000 000 тона въглища и произвежда 10 000 000 тона въглероден диоксид и около 150 000 тона пепел.

Изненадващо, като се има предвид миниатюрен модерен космически кораб, погледнете пускането на хиляди тонове полезен товар във високи околоземни орбити. В края на 70-те години НАСА например провежда проучвания за изграждането на гигантски слънчеви спътници в геостационарната орбита на Земята, въпреки че резултатите от тези изследвания са само на хартия. Но вече стана ясно, че транспортните архитектури могат да се използват добре при изграждането на междузвездна сонда. Както Япония, така и Китай изразиха интерес да пуснат в експлоатация слънчеви спътници, поне в демонстрационна форма от 2030-те години и да ги комерсиализират през 2050 г.

НАСА планира да изгради междузвездна орбита на космически кораб

Следователно, когато се изгради междузвездната сонда, може да се окаже, че по това време инфраструктурата ще бъде налична в космоса за подпомагане на строителния процес. Основата на орбиталната транспортна инфраструктура е планирана както следва:

  • Първо, за онези, които ще посетят по-високи орбити, ще се организира доставка на полезни товари и гориво за орбита. Това ще бъде най-добрият вариант, истински повторно използваеми ракети-носители, като например усъвършенстваните версии на серията SpaceX на компанията Falcon, която може да съществува от десет до двадесет години, или европейския хибриден ракетен Skylon.
  • Второ, веднъж в орбита на Земята, горивото, необходимо за изпращането на полезния товар до геостационарната орбита, ще продължи да се замества масово с нехимично ракетно гориво, като топлинна ядрена енергия, както и слънчевата и слънчевата електрическа енергия. Те изискват много по-малък обем пропелент, за да доставят полезния товар на по-високи орбити и в зависимост от избраната система, това може да отнеме дни или месеци.

Мащабът на транспортните системи, необходими за подпомагане на изграждането на, например, електроцентрала за слънчева спътникова централа, заслужава да бъде разгледан. Типичен 1 гигават ATP ще тежи около 10 000 тона. Глобалната нужда от енергия нараства. Сегашното търсене е около 500 гигавата годишно, така че за снабдяване на половината от необходимата енергия с помощта на слънчева електроцентрала ще се наложи изграждането на около 250 спътника годишно - около 2,5 милиона тона хардуер да бъде в орбита.

Очаква се горивото на Икар да бъде деутерий, извлечен от морето. Въпреки това, веднага щом SpaceX създаде мостик на Марс и се създаде транспортна инфраструктура, учените активно ще започнат по-оптимален вариант. Няколко компании вече възнамеряват да проучат потенциалните ресурси на астероиди. Там може да се създаде и много доходоносен пазар за няколко десетилетия, но това ще се случи, ако материалите от SPS могат да бъдат получени от ресурсите, намиращи се в пространството с по-ниски разходи, отколкото с доставките от космодрома от Земята. По-убедителна е версията, че основното гориво за звездната сонда, деутерий, на Марс и на Луната, съществува в много по-високи проценти, отколкото на Земята. Деутериевите атоми са два пъти по-тежки от обикновения водород, защото той е изотоп. Последните измервания на присъствието на деутерий в полярните шапки на Марс показват, че съдържанието му ще бъде поне 8 пъти по-голямо от средната стойност на Земята. Доказано е също, че Луната има голямо количество лед, получена от водород, който е дошъл там със слънчевия вятър и кометите, а Луната трябва да бъде още по-богата на деутерий от Марс.

Следователно, когато дойде времето за изграждане на звезден кораб, може би ще има гориво и материали, които лесно ще бъдат получени от извънземни източници.

За да се оптимизират разходите за транспортиране на гориво за кораба, новата мощна система може да се използва напълно за транспортиране на много други насипни товари. Финландският изследовател Pekka Janhunen предлага E-Sail, специален идеен проект, който създава соларно платно от заредени електрически проводници.

Слънчевият вятър се състои от високоскоростен плазмен поток, излъчван от слънцето, който ще тече около електрическото поле, създадено от жиците, създавайки необходимото сцепление. Това изобретение е обявено с кратко описание през 2004 г., то е било тествано на серия от спътници и Европейската космическа агенция планира да я пусне. Едно напълно функциониращо електронно платно ще може да тегли възстановен деутерий от почти всеки източник в Слънчевата система, като Марс или астероиди, както и всеки друг товар. Тези изобретения могат да се използват и като "гравитационни теглещи превозни средства" за астероиди, които са опасни за сблъсък със Земята или дори ги преместват в нови, по-полезни орбити. Производствената дейност в космоса ще изисква изграждането на кораб и много други приложения, което потвърждава предимството на програмата „Аполо“, която позволи на хората да кацнат на Луната. Революцията на микроелектрониката през 70-те и 80-те години дължи много на "един гигантски скок на човечеството". В крайна сметка много нови производствени процеси бяха измислени доста бързо и много учени във физическата, инженерната и компютърната сфери бяха обучени.

Успехът благоприятства онези, които знаят какви немислими ползи ще получат от това, което ще създаде космически кораб.

Коментари (0)
Популярни статии
Търсене