Комментарии 68
Технически реализуемо, экономически бессмысленно, потому что…
Насколько я помню, это ставит крест на интуитивной идее использовать самолеты в качестве первой ступени.
Первая ступень ракеты набирает не только высоту, но и скорость.
Но даже если ракета будет стартовать с высот 100 км., ей понадобится еще достаточно много топлива для достижения 1ой космической скорости и выхода на низкую околоземную орбиту
Насколько я помню, это ставит крест на интуитивной идее использовать самолеты в качестве первой ступени.
Первая ступень ракеты набирает не только высоту, но и скорость.
Использовать самолет как первую ступень очень хорошая идея, легко можно достичь 30 — 40 Км высоты и 1 — 2 Км/с скорости(не таская с собой окислитель) + цена такого подъема килограмма груза будет на несколько порядков ниже ракетного на ту-же высоту, но это видимо сложновато.
В этом случае лучше просто использовать полностью возвращаемую первую ступень, например вот Байкал-Ангара
легко можно достичь 30 — 40 Км высоты и 1 — 2 Км/с скорости
Вообще то сложно. Было бы легко, вояки бы не упустили шанс. Пока воздушно-реактивных двигателей способных самостоятельно набрать скорость более километра в секунду просто не существует. Максимум, который был достигнут на практике — 26 км высоты и чуть менее километра в секунду на SR-71. И никакой дешевой эксплуатации у него не было. И от попытки запуска чего-либо с него при полете на максимальной скорости отказались после второй попытки, после того как самолет эту попытку не пережил.
Все летательные аппапраты, использующие ВРД на больших скоростях сами себя разогнать не в состоянии и на рабочую скорость выходят при помощи ракетных ускорителей.
> Подъем на стратостате в космос
> Понадобится двигатель, небольшой, реактивный или точнее сказать ракетный
Не, ну так-то можно и на автомобиле в космос слетать. Маск не даст соврать.
> Понадобится двигатель, небольшой, реактивный или точнее сказать ракетный
Не, ну так-то можно и на автомобиле в космос слетать. Маск не даст соврать.
НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
Этой идее 100 лет. Почитайте статьи на тему воздушного старта (там не только про старт с самолета), все давно посчитано. Если кратко – усложнение конструкции и увеличение стоимости не окупает получаемый эффект.
И отдельно про подъем на шаре до 100 км. Рассуждения типа «я не вижу теоретических преград» — ну, это просто недостойно хабра. Вы для начала хотя бы посчитайте падение плотности с высотой, соответствующее увеличение оболочки, ее площадь и массу… Вы понимаете, что плотность среды с ростом высоты от 40 до 100 км, падает на 5 порядков? Вся необходимая информация доступна в интернете. Неужели сложно сделать хоть приблизительный расчет на базе школьной физики, прежде чем предлагать идеи аэрокосмической отрасли?
И отдельно про подъем на шаре до 100 км. Рассуждения типа «я не вижу теоретических преград» — ну, это просто недостойно хабра. Вы для начала хотя бы посчитайте падение плотности с высотой, соответствующее увеличение оболочки, ее площадь и массу… Вы понимаете, что плотность среды с ростом высоты от 40 до 100 км, падает на 5 порядков? Вся необходимая информация доступна в интернете. Неужели сложно сделать хоть приблизительный расчет на базе школьной физики, прежде чем предлагать идеи аэрокосмической отрасли?
НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
Потому что на высоте десятка километров скорость еще крайне низкаяЕсли мне не изменяет память, приблизительно на этой высоте временно дросселируются двигатели, потому что скоростной напор может повредить конструкцию. Ниже — скорость ещё не набралась, выше — уже достаточно разряженный воздух
Там ещё помимо скорости есть такая штука как оптимальная траектория (грубо говоря, на какой высоте лучше начинать доворачивать чтобы максимально быстро проскочить плотные слои и при этом не потерять по дельте лишнего). До сих пор симуляциями ищут, насколько я знаю, очень интересно.
НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
Не проще в пол-газа. Чем медленнее набор скорости, тем дольше «висеть» на реактивной струе. А это сжигаемое топливо. В предельном случае — разгоняемся аж до 1 км/ч вертикально вверх и так и летим — и через 330 сек работы двигателя топливо кончается. Хотя вру, 330 — это на профиле выведения на орбиту, если просто висеть — будет больше.
A = F s = m g s = 1 9.8 50000 = 500 000 Дж (примерно)
A = m v^2 / 2 = 1 * 7000^2 / 2 = 49 000 000/ 2 = 24 500 000 Дж
Итого, чтобы разогнать тело до первой космической, нужно в 50 раз больше энергии, чем поднять это тело на 50 км
ну вот в этом тоже трудность, поднять телом мы можем до 50 км. а вот разогнать его еще нужно. Можно попробовать использовать силу, энергию молнии, например если подвесить проводник и пустить по ней ток. Тогда тело могло бы разгоняться как трамвай за счет этой энергии. Проводник бы этот держался бы на ряде стратостатов из гелия например. Своего рода стратостатный Трамвай :), или конечно же лучше использовать без контактную передачу энергии…
Тогда тело могло бы разгоняться как трамвай за счет этой энергии.
А отталкиваться от чего?
Вы же понимаете что это больше шутка… Смысл в передачи энергии, отталкиваться придется от самой атмосферы, как ионный двигатель, лучше всего используя сам атмосферный воздух, соответственно воздуха нужно много, чем больше тем лучше, а так как атмосфера разряжена то придется набирать скорость. Зная что сопротивление атмосферы достаточно для того что бы сжечь метеориты, остатки космических ракет, который входят в атмосферу можно предположить что чем быстрее мы будем двигаться тем плотнее будет атмосфера. А для нагрева этого атмосферного воздуха можно использовать компактный ядерный двигатель как на ракете Буревестник, правда, все это только теория…
Это приблизительно как взлететь на подводной лодке выше уровня воды. Теоретически тоже можно, но на деле сталкивается почти с теми же проблемами (прекращение действия архимедовой силы, необходимость в «небольшом реактивном двигателе»). Тогда уж проще запустить плавающую на 40 км платформу и запускать с неё ракеты — всё равно до первой космической скорости разгоняться. Только сдаётся мне, что это будет дороже, чем сейчас.
Такого стараются избегать.
Я просто оставлю это здесь: Маковецкий, "Кэйворит".
Спасибо большое за комментарии, они все полезны и обоснованы. В принципе по мере изучения темы, даже небольшой информации, возникли большие сомнения, а благодаря Вашим подсказкам, стал уверен что сомнения оказались верными.
Очевидно идея использования воздушного шара, а также газа с помощью которого осуществляется подъём на высоту, а может быть даже оболочки, когда она перестаёт выполнять свою функцию, были мельком рассмотрены всеми интересующимися в выводе грузов в космос и быстро признаны нерабочими. Даже в твёрдой научной фантастике я встречал множество разнообразных способов вывода грузов на орбиту, но не этот.
Однако, я предлагаю Вам не сдаваться и довести идею до экстрима, но только в этот раз с хорошими расчётами и набросками комплексной системы. То есть нужно, чтобы способ со стратостатом (или несколькими) был выгоден с точки зрения затрат топлива, если у нас, например, неограниченный бюджет на всё остальное. Ведь с помощью силы Архимеда можно сделать пусть небольшую, но всё-таки часть работы по выводу груза на орбиту без затраты топлива.
Однако, я предлагаю Вам не сдаваться и довести идею до экстрима, но только в этот раз с хорошими расчётами и набросками комплексной системы. То есть нужно, чтобы способ со стратостатом (или несколькими) был выгоден с точки зрения затрат топлива, если у нас, например, неограниченный бюджет на всё остальное. Ведь с помощью силы Архимеда можно сделать пусть небольшую, но всё-таки часть работы по выводу груза на орбиту без затраты топлива.
Тема конечно интересная, но задача не подняться в космос, а разогнать объект до первой космической. Просто на высоте в 100 км делать нечего, так или иначе понадобится топливо для разгона. А сделать аэростат, способный поднять себя и ракету, массой в 100+ тонн, задача на уровне фантастики.
Опять же у нас пока нету массового космоса. Нет освоения луны, нет добычи ресурсов в астероидном поясе… почти всех устраивают текущие возможности ракет — их задача выкинуть спутник на орбиту земли — а большего пока бизнесу и ненужно. Пока не возникнет острая потребность в ресурсах или человечество не получит мощный идеологический пендаль — ничего не изменится. Есть вагон и маленькая тележка разных проектов по эффективной массовой доставке грузов в космос… но ключевая особенность их всех — массовой. Пока нет насущей потребности хотя-бы в 10 пусков в месяц — ничего не будет построено… будут пилить ракеты для редких коммерческих полетов и всех все будет устраивать.
Опять же у нас пока нету массового космоса. Нет освоения луны, нет добычи ресурсов в астероидном поясе… почти всех устраивают текущие возможности ракет — их задача выкинуть спутник на орбиту земли — а большего пока бизнесу и ненужно. Пока не возникнет острая потребность в ресурсах или человечество не получит мощный идеологический пендаль — ничего не изменится. Есть вагон и маленькая тележка разных проектов по эффективной массовой доставке грузов в космос… но ключевая особенность их всех — массовой. Пока нет насущей потребности хотя-бы в 10 пусков в месяц — ничего не будет построено… будут пилить ракеты для редких коммерческих полетов и всех все будет устраивать.
Чуть ниже написал про подъем до 40 км. и горизонтальном разгоне. Что касается космоса, то потребность есть! и будет возрастать, просто сейчас это все дорого, поэтому и спрос тормозится. Хотя бы полеты на луну, марс да хоть куда, можно собирать корабли на орбите земли и лететь дальше. А про исследование космоса, запуски зондов к планетам, можно даже построить корабль и направить его к ближайшей звезде. В общем применение найдется.
Дочитал до «разряженой» атмосферы. Ее кто-то до этого заряжал? А кто разрядил? Или кто-то ее «разрядил» в значении «нарядил»?
Подъем на границу атмосферы имеет смысл для научных исследований, которым мешает атмосфера, как эквивалент запуска спутника на низкую орбиту. В этом экономия.
А почему водород не используют для беспилотных дирижаблей — дронов с полезной нагрузкой 1-10 кг т.е. шар объёмом 10-100 м3 сможет поднять фото, видео камеру + тепловизор + солнечные батареи + аккумулятор + 4G (для начала) и можно повесить над любым городом для получения снимков каждый день.
Представьте смотреть на Яндекс.картах ежедневные изменения стройки или состояния водоёма. Тепловизор позволит сразу выявит все пожары и места прорыва теплотрасс. Высота более 12 км — безопасна сточки зрения безопасности полётов авиации.
Представьте смотреть на Яндекс.картах ежедневные изменения стройки или состояния водоёма. Тепловизор позволит сразу выявит все пожары и места прорыва теплотрасс. Высота более 12 км — безопасна сточки зрения безопасности полётов авиации.
Такой проект есть вот он Стратонавтика
Взрывоопасность. Водород быстрее уходит через оболочку. Для дирижаблей есть ГОСТ на газовую смесь водород+гелий. По-моему называется Аэростатная смесь.
Взрывоопасность водорода сильно преувеличивают. Взрывается смесь водорода с воздухом. А чистый водород в оболочке не опасен. Максимум — сделать дырку и поджечь. Но и этом случае взрыва не будет. Будет пожар.
Посмотрите "Гинденбург" и катастрофы других водородных дирижаблей. Пожары были. Взрывов — нет.
Учти, что на открытом воздухе водород не образует взрывоопасные концентрации. Слишком быстро улетучивается.
И есть еще "флегматизированный водород" — смесь водорода и гелия. Подъемная сила чуть меньше, но стоимость и горючесть смеси сильно ниже.
Я думаю, из-за опасности работы с ним на земле. Предосторожности при заправке дирижабля потребуются как на газовом производстве.
Не взлетит, пока не сделаете более-менее непроницаемую и очень легкую оболочку.
Водород не так уж и взрывоопасен, но дюже летуч. Диффундирует даже через промышленные стальные баллоны, а уж дай ему дырочку найти в распираемой от перепада давлений тонюсенькой оболочке…
Тут надо придумывать регенерацию газа-носителя: почти невесомое расходуемое внутреннее покрытия баллона/баллонета под воздействием солнечного света поглощает почти весь улетающий водород и односторонне возвращает его обратно.
Уж скорее из зенитной пушки пулять в баллон снаряды с жидким/металлическим водородом для компенсации утечки.
Водород не так уж и взрывоопасен, но дюже летуч. Диффундирует даже через промышленные стальные баллоны, а уж дай ему дырочку найти в распираемой от перепада давлений тонюсенькой оболочке…
Тут надо придумывать регенерацию газа-носителя: почти невесомое расходуемое внутреннее покрытия баллона/баллонета под воздействием солнечного света поглощает почти весь улетающий водород и односторонне возвращает его обратно.
Уж скорее из зенитной пушки пулять в баллон снаряды с жидким/металлическим водородом для компенсации утечки.
Хорошо, согласен до высоты 100 км. нам не подняться, тогда допустим мы на высоте 40 км,(на гелиевом шаре) попробуем разгонять Стратостат/дирижабль в горизонтальном направление, что бы достичь как можно большой скорости, хотя бы чисто теоретически нам нужна первая космическая скорость 7 км/сек. Понятно что для этого нужно много топлива, но вися или плывя на высоте 40 км., можно попробовать использовать разные способы разгона, к тому же Атмосфера будет иметь сопротивление, причем с разгоном сопротивление будет сильно возрастать, на высоте до 200 км. сильно сказывается тормозящее действие воздуха, как раз эту силу можно использовать в качестве подъемной, т.е. как бы опираясь на атмосферу при горизонтальном разгоне можно было бы и подниматься вверх, что бы разогнаться как можно больше и подняться чуть выше.
А в качестве энергии, лучше всего использовать внешние источники, например
— Солнечный парус, на который будут светить лазеры, правда сила тяги будет очень мала, возможно даже с места не сможет сдвинуться.
— Ионный или плазменный двигатели, при этом энергию для нагревания газа в Ионном двигатели можно также передавать лазерами или солнечными лучами, например концентрируя их на нагревательном элементе. К слову одних даже солнечных лучей может быть достаточно что бы расплавить метал, чего будет достаточно для нагрева, точнее ионизации газа. Но какая будет тяга?
Возможно использовать плазменный двигатель или какой то еще двигатель, например нагревающий и разгоняющий гелий/водород опять же какова будет тяга…
— Или можно использовать классический способ сжигания того же водорода поднятого на Стратостатах в придачу с окислителем, правда все это будет очень массивно и тяжело для разгона…
Это все чисто теория, возможно рано или поздно будет придуман способ, все таки что-то подсказывает что не очень разумно запускать много тонные ракеты с полезной нагрузкой менее 10%.
А в качестве энергии, лучше всего использовать внешние источники, например
— Солнечный парус, на который будут светить лазеры, правда сила тяги будет очень мала, возможно даже с места не сможет сдвинуться.
— Ионный или плазменный двигатели, при этом энергию для нагревания газа в Ионном двигатели можно также передавать лазерами или солнечными лучами, например концентрируя их на нагревательном элементе. К слову одних даже солнечных лучей может быть достаточно что бы расплавить метал, чего будет достаточно для нагрева, точнее ионизации газа. Но какая будет тяга?
Возможно использовать плазменный двигатель или какой то еще двигатель, например нагревающий и разгоняющий гелий/водород опять же какова будет тяга…
— Или можно использовать классический способ сжигания того же водорода поднятого на Стратостатах в придачу с окислителем, правда все это будет очень массивно и тяжело для разгона…
Это все чисто теория, возможно рано или поздно будет придуман способ, все таки что-то подсказывает что не очень разумно запускать много тонные ракеты с полезной нагрузкой менее 10%.
Забудьте про гелий, как носитель. Дорого это, и не нужно. В богатых кислородом средах при перевозке дорогих грузов уже рассчитывается гелий-водородная смесь 1:2, вроде бы. Нам же нужно выше. До высоты 6 км в хорошую погоду можно поднять, теоретически, известный груз. А уж дальше — химические источники энергии, как самые пока энергоплотные, и реактивная тяга.
Про солнечные паруса, которые будут немедленно изъязвлены космической пылью, и лазеры для передачи энергии можно смело забыть. Это технологический тупик. Как вентилятор на парусном судне.
Пока что привлекательнее всего получается орбитальный лифт. Но на него надо изрядно потратиться. Где-то мелькали расчеты порядка триллиона(-ов) долларов.
Про солнечные паруса, которые будут немедленно изъязвлены космической пылью, и лазеры для передачи энергии можно смело забыть. Это технологический тупик. Как вентилятор на парусном судне.
Пока что привлекательнее всего получается орбитальный лифт. Но на него надо изрядно потратиться. Где-то мелькали расчеты порядка триллиона(-ов) долларов.
Довольно глупо считать в долларах то, что пока нельзя построить вообще.
ну на гелиевом шаре можно подняться до высоты 40 км, а оттуда стартовать. Конечно потребуется много гелия, но он же не выбрасывается полностью, его можно по мере подъема перекачивать из одного полного шара в другой пустой, таким образом компенсируя расширение оболочки одного шара, и надувая рядом другие. И так вся система будет многоразовой и гелий не куда не денется.
Да лифт бы выглядел неплохо если бы спускался до высоты 200 км. над землей, проблема в том что подняться до 200 км на воздушном шаре пока неполучается)
Да вот и двигатель для разгона на высоте 40 км. Буревестник.
Жаль, что автор статьи так и не освоил математику. А без этого подобные статьи — пустые фантазии.
Замечания общего характера ( если конечно не заострять внимание на огромной куче ляпов в статье):
1) При доставке на орбиту основная затрата энергии идет на разгон до 1 космической. Запуск с высоты 50 км не несет значительных энергетических выигрышей, но при этом порождает много технических проблем.
2) "Воздушный старт" удобен только в смысле выбора района старта для минимизации орбитального довыведения на целевую орбиту. И расположения зон отчуждения для приема фрагментов аппарата.
Единственное "целесообразное" решение — атмосферный старт с использованием атмосферного кислорода для работы разгонного двигателя ( смотреть SABRE ). Но и тут очень много технических проблем.
Автор забывает об одной особенности атмосферы — это ветер! На высотах от 5 км и выше 180 км/час ветер легко, а еще сдвиг ветра 10-20-30 м/с… При такой парусности сделать комплекс из 2-х и более мягких стратостатов в принципе не возможно — их порвет. Плюс не забываем, что водород крайне летучий газ, который диффундирует даже сквозь металл и утечка там достаточно высокая, а при его высокой горючести это крайне опасно. Держать водород в криогенном состоянии при температуре около 14К долго да ещё и при пониженном внешнем давлении и при болтанке — дешевле воздушный старт с «Антея» сделать. Так что идея скорее красивая утопия.
Рекорд подъема человека на стратостате:
2014 24 октября 41 424 м Алан Юстас газовый стратостат
2014 24 октября 41 424 м Алан Юстас газовый стратостат
Нашел проект похожий на описываемый вами. Интересно — поллучиться ли у них.
http://www.jpaerospace.com
Да, есть еще испанский проект Zero2Infinity. вот новость о них 2017г (тут даже видео есть)., Но вроде там не все так просто. Видимо необходимо поднимать достаточно тяжелые ракеты, много тонные, что проще пока делать классическим способом. (к тому же многоразовыми ракетами) Вот конечно запуск маленьких спутников или суборбитальные полеты на высоте 100км., туризм например, вполне выгодно должно быть.
А вообще проблема в разгоне дальше уже на высоте 30-40 км, как я писал что нужно смотреть в сторону внешнего источника энергии, например лазерный или солнечные лучи, которые будут нагревать тепло приемник вплоть до тысяч градусов, а в него будет поступать газ хоть из атмосферы, хоть из балона, и уже разогретый до высокой температуры создавать реактивную тягу. В полне возможно что направление разгона будет больше горизонтальным, чем вертикальным. Но по мере набора скорости аппарат будет отталкиваться от атмосферы и подниматься вверх. Хотя это только фантазия)
А вообще проблема в разгоне дальше уже на высоте 30-40 км, как я писал что нужно смотреть в сторону внешнего источника энергии, например лазерный или солнечные лучи, которые будут нагревать тепло приемник вплоть до тысяч градусов, а в него будет поступать газ хоть из атмосферы, хоть из балона, и уже разогретый до высокой температуры создавать реактивную тягу. В полне возможно что направление разгона будет больше горизонтальным, чем вертикальным. Но по мере набора скорости аппарат будет отталкиваться от атмосферы и подниматься вверх. Хотя это только фантазия)
В общем по результатам мозгового штурма можно сделать вывод, как примерно может выглядеть альтернативный способ вывода полезной нагрузки на орбиту земли.
1. Поднимаемся на высоту 7-10 км, за счет обычного воздушного шара.
2. Вторым этапом, запускается мини ядерный двигатель, такой как на ракете Буревестник, на
низкой высоте 7-10 км. атмосфера еще достаточно плотная, двигатель использует атмосферный воздух разогревая его для создания реактивной тяги для поддержания себя и начинает горизонтально-вертикальный разгон.
3. С набором скорости 1-8 км/с. даже разряженная атмосфера будет создавать достаточное сопротивления для подъема и работы двигателя.
Теоретически такой двигатель будет работать до высоты 100км., до линии Кармана, где он достигнет уже первой космической скорости и нельзя будет использовать подъемную силу крыла.
4. Завершающий этап это включение привычных жидкостных или твердотопл. двигателей для подъема на более высокую высоту, за 100 км.
Вместо мини ядерного двигатель, на мой взгляд, можно использовать лазерные лучи.
1. Поднимаемся на высоту 7-10 км, за счет обычного воздушного шара.
2. Вторым этапом, запускается мини ядерный двигатель, такой как на ракете Буревестник, на
низкой высоте 7-10 км. атмосфера еще достаточно плотная, двигатель использует атмосферный воздух разогревая его для создания реактивной тяги для поддержания себя и начинает горизонтально-вертикальный разгон.
3. С набором скорости 1-8 км/с. даже разряженная атмосфера будет создавать достаточное сопротивления для подъема и работы двигателя.
Теоретически такой двигатель будет работать до высоты 100км., до линии Кармана, где он достигнет уже первой космической скорости и нельзя будет использовать подъемную силу крыла.
4. Завершающий этап это включение привычных жидкостных или твердотопл. двигателей для подъема на более высокую высоту, за 100 км.
Вместо мини ядерного двигатель, на мой взгляд, можно использовать лазерные лучи.
С набором скорости 1-8 км/с.
С шаром?!
Даже не поднимая тему практичности ядерных двигателей, зачем в этой схеме воздушный шар? Просто что бы был? Если всю работу, кроме подъема на первые 7-10 км, осуществляет крылатый аппарат с ядерным прямоточником, проще и безопаснее запускать его с обычной ВПП. Не нужно будет решать проблему начального разгона, когда аппарат уже на многокилометровой высоте, а скорость для создания подъемной силы еще не набрал и камнем летит вниз, пока его маломощный двигатель медленно набирает потребную скорость (Вы в курсе, что Буревесник изначально разгоняется твердотопливными ускорителями?). Если возникнут проблемы с запуском двигателя то аппарат просто никуда не полетит. Не будет таких сильных погодных ограничений.
В этом то и дело, мы же не конструкторское бюро, у нас нет рабочих образцов ядерных двигателей, не факт что вообще будет работать. Мы просто обсуждаем варианты. Оптимальным и очень привлекательным выглядит подъем с помощью шара/дирижабля на первых километрах.
В идеале конечно да, если бы ядерный двигатель был безопасным, и мог действительно работать начиная с земли, взлетать с ВПП (взлетно посадочной полосы) то это было бы просто замечательно.
Но что-то подсказывает мне что подъем должен быть поэтапным, с применением разных технологий на разных этапах подъема.
P.S
ну зачем же бросать корабль с высоты, камнем, двигатель может начать свою работу еще поддерживаемый воздушным шаром, находясь в вертикальном положении и когда наберет «обороты» его можно будет сбросить.
К тому же я считаю что лучше использовать внешний источник энергии, например лазер направленный с земли или из космоса, для нагрева рабочего элемента, так будет и безопасней и эффективней. Всегда можно отключить подачу энергии, но правда в этом тоже есть свои трудности.
В идеале конечно да, если бы ядерный двигатель был безопасным, и мог действительно работать начиная с земли, взлетать с ВПП (взлетно посадочной полосы) то это было бы просто замечательно.
Но что-то подсказывает мне что подъем должен быть поэтапным, с применением разных технологий на разных этапах подъема.
P.S
ну зачем же бросать корабль с высоты, камнем, двигатель может начать свою работу еще поддерживаемый воздушным шаром, находясь в вертикальном положении и когда наберет «обороты» его можно будет сбросить.
К тому же я считаю что лучше использовать внешний источник энергии, например лазер направленный с земли или из космоса, для нагрева рабочего элемента, так будет и безопасней и эффективней. Всегда можно отключить подачу энергии, но правда в этом тоже есть свои трудности.
Оптимальным и очень привлекательным выглядит подъем с помощью шара/дирижабля на первых километрах.
Это совершенно не оптимально и не привлекательно. Подъем на несколько километров это крайне малая часть от задачи вывода на орбиту. По затратам энергии, подъем на 10 км покрывает ~0.3% от энергии для выхода на орбиту. Городить целую систему запуска и адаптировать средство вывода под нее ради долей процента экономии совершенно нерационально.
Но что-то подсказывает мне что подъем должен быть поэтапным, с применением разных технологий на разных этапах подъема.
Наоборот, при прочих равных, чем меньше этапов тем лучше. Многоступенчатый вывод применяется не потому, что больше этапов это хорошо, а потому, что по другому пока не получается или получается совсем плохо. А если мы можем сделать аппарат, способный выйти на орбиту с высоты 7-10 км и нулевой начальной скорости, то не проблема сделать аппарат, способный сделать тоже самое с нулевой высоты. Аппарат, способный летать на высоте 10 километров прекрасно способен летать и ниже.
Дополнительные этапы имеют смысл тогда, когда они дают существенное преимущество. Воздушный шар такого преимущества не дает. Даже самолет, который вдобавок к высоте дает еще порядка 250 м/c скорости дает крайне мало.
ну зачем же бросать корабль с высоты, камнем, двигатель может начать свою работу еще поддерживаемый воздушным шаром, находясь в вертикальном положении и когда наберет «обороты» его можно будет сбросить.
Для генерации подъемной силы нужно двигаться со скоростью в десятки метров в секунду. Причем нужна именно горизонтальная скорость, вертикальный полет подъемной силы не создает. А разгонятся вместе с шаром аппарат не сможет, поскольку у него будет огромное аэродинамическое сопротивление.
Ну конечно не применимы, если мы возьмем электро двигатель от скутера и поставим его на камаз с прицепом полным топлива, конечно он не сможет проехать пару тысяч км. еще и в горку, в отличии от родного камазовского движка, которому и нужно все это топливо. Если же вся конструкция, ну к примеру для начала сам двигатель будет весь не более 1 тонны, и он сможет нагревать атмосферный воздух до тысяч градусов, захватывая его и создавая при этом большую тягу… нужно конечно провести расчеты необходимо
Вот Ядерный ПВРД, только для нагрева можно использовать солнечные/лазерные лучи тут предел разогрева до 3500 градусов цельсия.
Причем можно сделать даже так, поднять этот двигатель на высоту 20-40км, и там запустить мини ядерный реактор, после этого можно сбрасывать его с высоты, падая он набере скорость хоть и меньше 1 Маха (1200 км/ч), но скорее всего близкой к ней, он вполне может начать набор скорости за счет своей тяги и выйти на горизонтальный полет.
PS
Причем можно сделать даже так, поднять этот двигатель на высоту 20-40км, и там запустить мини ядерный реактор, после этого можно сбрасывать его с высоты, падая он набере скорость хоть и меньше 1 Маха (1200 км/ч), но скорее всего близкой к ней, он вполне может начать набор скорости за счет своей тяги и выйти на горизонтальный полет.
PS
В 2012 году Феликс Баумгартнер установил новый мировой рекорд скорости в свободном падении, развив скорость 1342 километра в час
И так по завершению обсуждения, решил сделать вывод. Двигатель будет двигаться за счет использования атмосферного воздуха, нагревая его примерно до 3000 градусов, в качестве источника энергии лучше использовать лазерные или солнечные лучи. Набор скорости будет происходит начиная с низких слоев атмосферы, лететь он будет как крылатая ракета, по принципу самолета на высотах до 100 км. Таким образом планируется развить скорость равную первой космической.
1. Первым этапом мы будем поднимать его до максимальной высоты, 20-40 км. По мере подъема нагревательный элемент будет нагревать лучами. По достижении максимальной высоты и нужной температуры, он будет сбрасываться вниз и при падении набирать скорость около 1 маха, этого достаточно для начала работы двигателя.
После траектория полета будет выравниваться в горизонтальное положении, и за счет атмосферного воздуха и нагрева лазером он будет лететь горизонтально, набирая скорость. С набором скорости, будет увеличиваться и высота полета, поддерживая оптимальный режим полета, т.е. чем выше летим тем разреженней воздух, тем выше скорость, чем выше скорость тем более плотная атмосфера.
2. Чтобы еще больше упростить и облегчить поддержку рабочей температуры, мне пришла идея, что можно использовать тепло от нагрева лобового обтекателя, да и вообще идеально будет использовать лобовой обтекатель как источник тепла для нагрева атмосферного воздуха, на него же и наводить лазерные или солнечные лучи, это будет гораздо проще.
Вот схематичный рисунок
1. Корпус.
2. Атмосферный воздух.
3. Лазерные или солнечные лучи, нагревающие поверхность обтекателя, нагрев обтекателя будет происходить также из-за трения об атмосферу.
4. Дополнительные баки с любым газом, или жидкостью для создания реактивное тяги на больших высотах, когда атмосферного воздуха будет не хватать.
Принцип двигателя такой же как у прямоточных ядерных, только без использования ядерного реактора в качестве источника тепла.
На первом этапе мы поднимаем его на высоту, сам аппарат смотрит по направлению вниз, на него направлены нагревающие лучи. После сброса аппарата, он набирает скорость и продолжает движение, в плотных слоях атмосферы, получая тепло от внешнего источника и от рекуперации энергии от трения обтекателя, отводя это тепло по каналам, нагревая тем самым атмосферный воздух. Рабочая температура должна быть около 3000 градусов.
При достижении высоты 50-100 км, скорее всего скорость аппарата будет около 7-8 км. в секунд, первая космическая, поэтому для подъема еще выше будет использоваться взятое в небольшом количестве топливо, в виде обычной жидкости или газа, которое будет подаваться в рабочие каналы. В таком режиме «Форсажа» можно будет осуществить подъем еще выше, там где нет достаточной атмосферы, и нельзя лететь опираясь на крылья.
К слову атмосфера земли не заканчивается на высоте 100 км, просто она становится очень разреженной. При скорости в 7-8 км. в секунду, достаточно будет 10-20 секунд, чтобы преодолеть расстояние в 70-140 км., т.е совершить рывок для выхода на высоту в 200км. После чего наша цель будет достигнута, высота 200 км, а скорость равна 1-ой космической.
1. Первым этапом мы будем поднимать его до максимальной высоты, 20-40 км. По мере подъема нагревательный элемент будет нагревать лучами. По достижении максимальной высоты и нужной температуры, он будет сбрасываться вниз и при падении набирать скорость около 1 маха, этого достаточно для начала работы двигателя.
После траектория полета будет выравниваться в горизонтальное положении, и за счет атмосферного воздуха и нагрева лазером он будет лететь горизонтально, набирая скорость. С набором скорости, будет увеличиваться и высота полета, поддерживая оптимальный режим полета, т.е. чем выше летим тем разреженней воздух, тем выше скорость, чем выше скорость тем более плотная атмосфера.
2. Чтобы еще больше упростить и облегчить поддержку рабочей температуры, мне пришла идея, что можно использовать тепло от нагрева лобового обтекателя, да и вообще идеально будет использовать лобовой обтекатель как источник тепла для нагрева атмосферного воздуха, на него же и наводить лазерные или солнечные лучи, это будет гораздо проще.
Вот схематичный рисунок
1. Корпус.
2. Атмосферный воздух.
3. Лазерные или солнечные лучи, нагревающие поверхность обтекателя, нагрев обтекателя будет происходить также из-за трения об атмосферу.
4. Дополнительные баки с любым газом, или жидкостью для создания реактивное тяги на больших высотах, когда атмосферного воздуха будет не хватать.
Принцип двигателя такой же как у прямоточных ядерных, только без использования ядерного реактора в качестве источника тепла.
На первом этапе мы поднимаем его на высоту, сам аппарат смотрит по направлению вниз, на него направлены нагревающие лучи. После сброса аппарата, он набирает скорость и продолжает движение, в плотных слоях атмосферы, получая тепло от внешнего источника и от рекуперации энергии от трения обтекателя, отводя это тепло по каналам, нагревая тем самым атмосферный воздух. Рабочая температура должна быть около 3000 градусов.
При достижении высоты 50-100 км, скорее всего скорость аппарата будет около 7-8 км. в секунд, первая космическая, поэтому для подъема еще выше будет использоваться взятое в небольшом количестве топливо, в виде обычной жидкости или газа, которое будет подаваться в рабочие каналы. В таком режиме «Форсажа» можно будет осуществить подъем еще выше, там где нет достаточной атмосферы, и нельзя лететь опираясь на крылья.
К слову атмосфера земли не заканчивается на высоте 100 км, просто она становится очень разреженной. При скорости в 7-8 км. в секунду, достаточно будет 10-20 секунд, чтобы преодолеть расстояние в 70-140 км., т.е совершить рывок для выхода на высоту в 200км. После чего наша цель будет достигнута, высота 200 км, а скорость равна 1-ой космической.
NASA Big 60 — стратостат объемом 1,7 миллионов кубических метров 18 августа 2018 года после 8 часов полета установил рекорд высоты — 48500 метров. Полезный груз — 690 кг.
www.space.com/41791-giant-nasa-balloon-big-60-breaks-record.html
www.space.com/41791-giant-nasa-balloon-big-60-breaks-record.html
Хочу признать, что количество энергии которое требуется для подъема и разгона очень велико, и передавать ее с помощью лазера или лучей солнца, наверное очень неправильно.
Соглашусь с высказыванием в одном из комментариев, что перспективно выглядит поэтапный разгон с использованием разных типов двигателей, например на старте разгон осуществляется с помощью реактивных двигателей, при достижении максимума скорости и высоты (к примеру 10км), включается второй тип двигателя например тепловой на основе мини ядерного реактора и дальнейший разгон и подъем ведется уже им с использованием атмосферного воздуха, достигнув своего предела (к примеру 50-100км), включается третья ступень и уже ракетный двигатель завершает работы у космическом пространстве.
Соглашусь с высказыванием в одном из комментариев, что перспективно выглядит поэтапный разгон с использованием разных типов двигателей, например на старте разгон осуществляется с помощью реактивных двигателей, при достижении максимума скорости и высоты (к примеру 10км), включается второй тип двигателя например тепловой на основе мини ядерного реактора и дальнейший разгон и подъем ведется уже им с использованием атмосферного воздуха, достигнув своего предела (к примеру 50-100км), включается третья ступень и уже ракетный двигатель завершает работы у космическом пространстве.
еще хотел добавить на счет подъема на Статостатах, есть смысл комбинировать это с Космическим лифтом, теоретически при текущем уровне технического развития это уже возможно, поднимая груз на высоту 50 Км, или выше, цеплять его уже там к тросу (возможно из углеродных нанотрубок).
Так можно решить проблему космического лифта, без необходимости тянуть его к земле, и одновременно решить проблему стратостатов, подъем которых свыше 50 км, видимо сильно затруднен.
Но будет проблема с зацеплением, стыковой, так как трос (космический лифт) будет скорее всего в движение на большой скорости, тогда он должен быть либо на полюсе земли либо должен быть противовес, где то на большой высоте.
Я просто высказал предположения, без каких либо расчетов.
Так можно решить проблему космического лифта, без необходимости тянуть его к земле, и одновременно решить проблему стратостатов, подъем которых свыше 50 км, видимо сильно затруднен.
Но будет проблема с зацеплением, стыковой, так как трос (космический лифт) будет скорее всего в движение на большой скорости, тогда он должен быть либо на полюсе земли либо должен быть противовес, где то на большой высоте.
Я просто высказал предположения, без каких либо расчетов.
Зарегистрируйтесь на Хабре, чтобы оставить комментарий
Подъем на стратостате в космос