Мы знакомы с ракетами, теми контролируемыми взрывами, которые доставляют грузы и хрупких людей в космос. Но есть ли не ракетные способы, которыми мы могли бы попасть в космос?
Хочешь пойти в космос? Возьми ракету. Ничто из когда-либо изобретенного не может высвободить огромное количество энергии контролируемым образом, чтобы вывести вас на орбиту.
Все сводится к скорости. Прямо сейчас вы стоите на Земле. Если вы подпрыгнете, вы сразу вернетесь туда, откуда начали. Но если у вас была боковая скорость 10 метров в секунду, и вы подпрыгнули, вы упадете на несколько метров… болезненно. И если вы двигались на 7800 метров в секунду вбок - и вы были на несколько сотен километров вверх - вы бы просто вращались вокруг Земли.
Чтобы набрать такую скорость, нужны ракеты. Эти магические громкие трубы невероятно дороги, неэффективны и одноразовы. Представьте себе, если бы вам пришлось покупать новую машину для каждой поездки. Просто взорвать один килограмм на орбиту обычно стоит около 10000 долларов. Когда вы покупаете поездку в космос, на газ уходит всего несколько сотен килограммов. Эти миллионы долларов в основном идут на стоимость ракеты, которую вы собираетесь выбросить на обочину, как только закончите с ней.
SpaceX - одна из самых инновационных ракетных компаний. Они придумывают способы повторного использования как можно большей части ракеты, сокращая эти надоедливые затраты на запуск, которые разрушают то, что в противном случае должно быть обычным путешествием на Луну. Возможно, в будущем ракеты можно будет использовать сотни или даже тысячи раз, как ваш автомобиль или коммерческие авиалайнеры.
Это лучшее, что мы могли сделать? Разве мы не можем просто бросить ракеты в целом? Чтобы добраться с земли на орбиту, вам нужно набрать скорость 7800 метров в секунду. Ракета дает вам эту скорость за счет постоянного ускорения, но вы могли бы обеспечить такую скорость одним ударом?
Как насчет огромного пистолета и просто стрелять на орбиту? Вам необходимо мгновенно передать огромную скорость автомобилю. Это создает тысячи раз силу тяжести на пассажиров. Любой на борту превращается в тонкое красное покрытие, равномерно распределенное по всему салону. Вы можете сойти с рук только несколько раз, прежде чем ваши пассажиры морской свинки станут мудрыми.
«Стюард, в моем шампанском есть костяные чипсы!»
Если вы увеличите длину ствола пистолета на многие километры, вы сможете сгладить силу ускорения, которую люди действительно могут выдержать. Это идея, предложенная Startram. Они хотят построить гору на склоне горы и используют электромагнетизм, чтобы подтолкнуть сани к орбитальной скорости.
Это может показаться надуманным, но многие страны используют технологии маглев в поездах и бьют рекорды скорости по всему миру. Японцы недавно разогнали поезд "Маглев" до 603 километров в час. Эта первая версия Startram будет стоить 20 миллиардов долларов, и огромные силы будут работать только на любой груз, доставляемый в неживом состоянии, несмотря на то, как он появился.
Еще более дорогой является версия с 1500-километровой гусеницей, способная распределять ускорение в течение более длительного периода и позволять людям летать в космос, безопасно прибывая в их первоначальной конфигурации «без пасты».
Есть пара технических препятствий. Например, трасса высотой 20 километров, где снаряды выходят из дульной и вентиляционной атмосферы, чтобы предотвратить ударную волну, которая разорвет всю конструкцию.
Если его можно заставить работать, мы могли бы снизить стоимость запуска до 50 долларов за килограмм. То есть поездка на Международную космическую станцию может стоить 5000 долларов.
Неудивительно, что другой идеей будут лазеры. Я знаю, это звучит так, как будто я это выдумал. Лазеры могут исправить любую будущую проблему. Они могли отслеживать и взрывать ракеты-носители со специальным покрытием, которое испаряется в газ при нагревании. Это создаст тягу, как ракета, но транспортное средство будет нести часть массы традиционного топлива.
Вам даже не нужно попадать в саму ракету, чтобы создать тягу. Лазер может перегревать воздух прямо за ракетой-носителем, создавая крошечную ударную волну и создавая тягу. Эта технология была продемонстрирована на прототипе Lightcraft.
А как насчет воздушных шаров? Теперь можно запускать воздушные шары, которые могут достичь такой большой высоты, что они превышают 90% атмосферы Земли. Это значительно снижает уровень атмосферного сопротивления, необходимого ракетам для завершения полета в космос.
Пионер космической колонизации Джерард К. О'Нил представил космический порт на воздушном шаре, плавающий на краю космоса. Астронавты уходят с космодрома и требуют меньше тяги для достижения орбиты.
Мы также говорили об идее космического лифта. Протяните кабель от Земли до геостационарной орбиты и перенесите полезные нагрузки таким образом. Есть огромные препятствия на пути развития таких технологий. Во Вселенной может даже не быть материалов, достаточно прочных, чтобы поддерживать силы.
Но полный космический лифт может не понадобиться. Можно было бы использовать привязи, вращающиеся на краю пространства, которые передают импульс космическому кораблю, шаг за шагом поднимая их до более высокой скорости и, в конечном итоге, на орбиту. Эти привязи теряют скорость с каждым помощником, но у них может быть какая-то другая движительная система, такая как ионный двигатель, для восстановления их орбитальной скорости.
Будущие методы доступа к космосу будут сочетать некоторые или все эти идеи вместе с традиционными и многоразовыми ракетами. Воздушные шары и воздушные пусковые системы для уменьшения сопротивления ракеты, электромагнитное ускорение для уменьшения количества необходимого топлива и наземные лазеры для обеспечения мощности и дополнительных шумов тяги и пью-пью. Возможно, с помощью серии тросов, несущих полезные нагрузки на все более и более высокие орбиты.
Приятно знать, что инженеры работают над новыми и лучшими способами доступа к космосу. Ракеты сделали возможным освоение космоса, но есть ряд технологий, которые мы можем использовать, чтобы снизить затраты на запуск и открыть совершенно новые перспективы исследования и колонизации космоса. Я не могу дождаться, чтобы увидеть, что будет дальше.
Какие альтернативные способы попадания в космос вас больше всего волнуют? Дайте нам знать ваши мысли в комментариях ниже.
