Последний отзыв
Да, первый рассказ из сборника, что я успела прочитать, что надо! И написано хорошо, и содержание необычное, но жизненное. Очень понравилось, хотя там...
Далее
По всем вопросам обращайтесь на: info@litportal.ru
(©) 2003-2024.
✖
Искусственные внешние ресурсы для освоения космоса
Настройки чтения
Размер шрифта
Высота строк
Поля
Искусственные внешние ресурсы для освоения космоса
Алексей Леонидович Полюх
Это первая часть книги (главы 1-4 из 8 запланированных), в которой автор пытается объяснить, почему всё-таки надо осваивать космос и как это сделать почти без затрат. Это технический текст, фантастики здесь нет. Автор расскажет вам, как сделать лунный парашют, где взять много луца, как построить гравитационную электростанцию, запускать ракеты без топлива со скоростью 50 км/с и отправить звездолёт к Альфе Центавре.
Алексей Полюх
Искусственные внешние ресурсы для освоения космоса
Технологии для освоения планет Солнечной системы и ближайших звёздных систем.
Часть I
Технологии для освоения ближнего Космоса:
Способы безракетной доставки грузов на околоземную орбиту;
Устройства и технологии для орбитальной инфраструктуры;
Транспортная система для Луны и безатмосферных планет;
Двигательные системы для межпланетных перелётов;
Новые типы двигателей с удельным импульсом 10-100 км/с;
Получение энергии для двигателей с внешним топливом;
Гравитационные электростанции в Солнечной системе;
Технология получения и использования Луца.
Часть II
Двигательные системы и энергетическая инфраструктура для полётов к соседним звёздным системам со скоростью 0,5 с.
Как добраться до звёзд, и зачем.
Аннотация.
В главах 1 и 2 собраны идеи и концепции (как заимствованные у других авторов и из открытых источников, так и оригинальные), которые, по мнению автора, могут представлять интерес в ближайшие 5-10 лет для освоения околоземного пространства. (идеи крайне простые и понятные: стратосферный лифт, орбитальная заправочная станция, лунный парашют…)
В 3 главе разработана уникальная авторская концепция, позволяющая создать несколько новых типов двигателей на внешнем топливе (кинетические и термокинетические), которые могут иметь очень большой удельный импульс – от десятков километров в секунду до межзвёздных скоростей, а также показан способ получения и доставки внешнего топлива и энергии для таких двигателей, в том числе на астрономические расстояния.
В 4 главе показан эффективный способ получения топлива и энергии для термокинетических двигателей и энергетических установок, что позволит не только получить достаточное количество энергии и вещества для космических полётов и освоения планет Солнечной системы, но и поставлять энергию на Землю; автор предлагает добывать Луц* в системе Юпитера.
*"луц" – это просто короткое название, которое мы позаимствовали у Кира Булычёва, и используем в тексте как сокращение многобуквенной фразы: "поток носителей кинетической энергии, представляющих собой микро снаряды из льда или иного материала, летящие со скоростью более 20 километров в секунду". (или короче, "высокоскоростные носители кинетической энергии"). Но это долго писать… Луц – это просто и сразу понятно. Это именно то волшебное вещество, которое позволит наконец начать освоение космоса. И в которое жители Плюка переработали океаны своей планеты… ((то есть, это не какое-то особое вещество, а просто состояние движения обычного вещества с большой скоростью)).
В 5 главе показан способ получения Луца с более высокими энергетическими показателями и скоростью движения 500-1000 километров в секунду за счёт использования гравитационного потенциала Солнца, что позволит отправлять аппараты за пределы Солнечной системы, а также создать гибридные Луце-ядерные энергетические установки и двигательные системы, имеющие массо-габаритные параметры на 1-2 порядка лучше, чем у взрывных и магнитных ядерных и термоядерных установок.
В 6-8 главах будут описаны звездолёты с искусственным внешним топливом для полётов со скорость 0,3-0,5 с и инфраструктура для их разгона.
ВВЕДЕНИЕ. Что такое "Искусственные внешние ресурсы".
Ракета без топлива и реактор без урана.
Нет ничего необычного в том, чтобы использовать внешние ресурсы для движения. Например, воздушно-реактивный двигатель получает из внешней среды окислитель и 97% рабочего тела; парусный корабль или воздушный змей вообще получают всю энергию извне…
Обычно, правда, когда говорят "внешние ресурсы", то сразу мысленно подменяют это понятие на "естественные внешние ресурсы", и дальше начинают думать, а где же их взять. А поскольку естественные ресурсы редко бывают в таком виде и такой концентрации, как нам нужно, то приходится придумывать сложные способы и большие устройства для их извлечения из внешней среды, сбора, концентрации, подготовки для использования…
95% массы турбореактивного двигателя занимают воздухозаборники и турбины, которые служат только для того, чтобы сделать воздух пригодным для сжигания топлива. Вот если бы самолёт сразу летел вдоль струи предварительно сжатого воздуха, которую для него кто-то заранее подготовил, то его двигатель мог бы быть в 10 раз легче, а удельный импульс вдвое больше. В какой-то мере к этому приближаются прямоточные двигатели, где воздух сжимается хоть и за счёт кинетической энергии самолёта, но без участия сложных агрегатов. Можно пойти ещё дальше, и на гиперзвуковых скоростях, особенно в разреженном воздухе, обойтись даже без воздухозаборника, сжимая струю воздуха за счёт распыления и детонации кольцевого слоя топливно-воздушной смеси перед самолётом. (Это будут "предварительно кондиционированные естественные внешние ресурсы", но нас сейчас интересует немного другое).
А зачем вообще что-то сжимать, ещё тратить энергию. Просто набросаем перед самолётом цепочку маленьких топливных капсул, содержащих сразу всё необходимое… Тогда удельный импульс станет равен бесконечности (ведь расход топлива равен 0), и при отсутствии воздуха это тоже будет работать, даже ещё лучше. Правда, это уже не самолёт…
Здесь могут быть разные варианты, с подвижным и неподвижным топливом, в виде отдельных капсул, снарядов, или непрерывного шнура или стержня, для разных скоростей – от 3-4 км/с до 20 и более. Всё это называется просто: "ИСКУССТВЕННЫЕ ВНЕШНИЕ РЕСУРСЫ".
***
Конечно, такая масштабная концепция, которая изложена в 3-6 главах, не могла появиться на совершенно пустом месте. У меня, разумеется, были предшественники; я лишь карлик, тайком забравшийся на плечи гигантов, или муравей, заползший без разрешения на спину слона; но всё же я смог подняться немного выше, и заглянуть дальше. Обезьяна залезла ещё на одну ветку, хотя путь прогресса бесконечен…
Концепцию внешних ресурсов люди использовали множество раз в различных областях техники (когда обезьяна лезет на ветку дерева, это тоже использование внешних ресурсов).
Тем не менее, как правило, используют лишь естественные внешние ресурсы, если они доступны без предварительной подготовки; понятие же кондиционированных, или тем более искусственных внешних ресурсов явно вообще не употребляется, и хотя такие примеры тоже есть, но их даже в наземной технике и транспорте мало (трамвай, троллейбус, пневматический и монорельсовый транспорт, канатные дороги – вот, пожалуй, и всё).
Естественные внешние ресурсы используют чаще, и в земных условиях весьма успешно – например, всё воздухоплавание и авиация основаны на использовании воздушной среды как опоры и источника энергии для движения, а весь наземный и морской транспорт опираются на поверхность планеты Земля, используют её атмосферу, гидросферу и гравитацию.
В земных условиях естественные ресурсы использовать просто, их очень много, они всегда доступны – поверхность планеты, гравитация, грунт, вода, воздух… Но в межпланетном пространстве доступных без подготовки ресурсов намного меньше – это солнечный свет, да ещё гравитационные поля Солнца и движущихся вокруг него планет. То и другое пытаются использовать для движения космических аппаратов и в качестве источника энергии, но относительно успешно пока только использование солнечного света для выработки электроэнергии, и то в небольших масштабах.
Но даже те естественные внешние ресурсы, что есть в Солнечной системе (включая также солнечный ветер и вещество планет и комет), сосредоточены поблизости Солнца. И на расстоянии в десятки миллиардов километров не остаётся ничего, кроме разреженной межзвёздной среды. Проекты улавливания и использования атомов водорода для разгона корабля скорее всего не жизнеспособны; хотя для торможения, наверно, можно попытаться применить очень большой электромагнитный парус (с площадью магнитной воронки более 10 км2 на каждый килограмм массы корабля), но эффективность будет небольшой.
Поскольку природных внешних ресурсов в межпланетном, а тем более межзвёздном, пространстве нет; а без них ракета должна везти "всё с собой", (представьте себе, что Вы едете на курорт на 5 дней, и везёте с собой газовую плиту, платяной шкаф, электростанцию и повариху тётю Дашу…), то естественно задуматься – а нельзя ли как-то создать условия, чтобы всё-таки получать то, что вам нужно, на месте, ну хотя бы энергию и топливо. Везти с собой в ракете не продуктовый магазин, а чековую книжку, и получать всё необходимое в любой точке пространства (ну или хотя бы иметь возможность заказать доставку по предварительной договорённости).
Несмотря на важность этой темы, примеров успешного использования искусственно созданных внешних ресурсов в космическом пространстве пока нет, за исключением быть может китайских опытов по перемещению спутников с помощью тросов, да японского проекта орбитального лифта, который ещё неизвестно будет ли.
Однако существуют две концепции, которые мне кажутся ценными и полезными, и которые я постарался, в меру своих сил, "позаимствовать" и развить, объединив в нечто пригодное для практического использования… Это два кита, на которых можно возвести что-то большее.
***
Первая базовая идея состоит в использовании импульса внешних движущихся тел (летящих металлических шариков, мячиков, пуль, снарядов, струи жидкости, газа, частиц или потока излучения) для передачи импульса разгоняемому космическому аппарату. Это, в общем, логично: передавать импульс телу от другого тела, у которого он уже есть. Футболисты и теннисисты постоянно так делают, и это работает.
Эта концепция пока очень скромно разработана, но отдельные проекты такого рода есть. Из них стоит упомянуть "космический фонтан" и близкую к нему концепцию разгона ракеты летящими металлическими шариками. (есть ещё проект разгона спутников непосредственно световым давлением лазерного луча, но этот вариант не жизнеспособен, разве что для очень малых корректировок скорости, в пределах 1 метра в секунду, по причине ничтожного КПД такого способа передачи импульса. Гораздо лучше вариант нагрева лазером рабочего тела, находящегося на борту ракеты; такой способ, в принципе, позволяет разогнаться даже для межпланетного перелёта, вот только для этого требуется маленькая атомная электростанция, и лазер постоянной гигаваттной мощности, с фокусирующими зеркалами размером в маленький школьный стадион, и всё это надо поднять за пределы атмосферы, хотя бы километров на 20, или разместить на Луне. В принципе, реально, но вряд ли дёшево).
Концепция "космического фонтана" была впервые представлена усилиями нескольких людей (Википедия приводит имена 6 из них: Роберт Л. Форвард, Марвин Мински, Джон Маккарти, Ханс Моравец, Родерик Хайд, и Лоуэлл Вуд). Больше информации о ней можно найти в книге Роберта Л. Форварда «Indistinguishable From Magic».
Но, правда, исходная концепция предлагала не совсем рациональный способ использования энергии летящих микро-снарядов ("металлических гранул"): при скорости самих гранул более 4 км/с, предлагалось всего лишь удерживать над поверхностью земли (правда на большой высоте, 100 и более километров) неподвижную платформу; для чего, как я думаю, всё же найдутся менее затратные способы.
Но сам принцип эффективен: передать телу импульс от другого тела, у которого он уже есть. Эффективность передачи кинетической энергии при некоторых условиях может достигать 100%.
Я также, как мне кажется, встречал упоминание о том, что какой-то итальянский, (вроде бы) изобретатель (или, возможно, один из выше перечисленных людей, хотя, наверно, это было намного раньше) предложил также использовать аналогичный принцип и для разгона ракеты – то есть стрелять в стальную плиту стальными шариками, передавая летательному аппарату импульс. Принцип хороший, и видимо далеко не новый; правда, впоследствии мне не удалось больше найти упоминаний об этом. Но я именно этот исходный принцип взял за основу концепции, развитой и изложенной в Главе 3 (хотя там многое не совсем так: вместо шариков – газ, вместо стальной плиты магнитное поле, и <
> <
Алексей Леонидович Полюх
Это первая часть книги (главы 1-4 из 8 запланированных), в которой автор пытается объяснить, почему всё-таки надо осваивать космос и как это сделать почти без затрат. Это технический текст, фантастики здесь нет. Автор расскажет вам, как сделать лунный парашют, где взять много луца, как построить гравитационную электростанцию, запускать ракеты без топлива со скоростью 50 км/с и отправить звездолёт к Альфе Центавре.
Алексей Полюх
Искусственные внешние ресурсы для освоения космоса
Технологии для освоения планет Солнечной системы и ближайших звёздных систем.
Часть I
Технологии для освоения ближнего Космоса:
Способы безракетной доставки грузов на околоземную орбиту;
Устройства и технологии для орбитальной инфраструктуры;
Транспортная система для Луны и безатмосферных планет;
Двигательные системы для межпланетных перелётов;
Новые типы двигателей с удельным импульсом 10-100 км/с;
Получение энергии для двигателей с внешним топливом;
Гравитационные электростанции в Солнечной системе;
Технология получения и использования Луца.
Часть II
Двигательные системы и энергетическая инфраструктура для полётов к соседним звёздным системам со скоростью 0,5 с.
Как добраться до звёзд, и зачем.
Аннотация.
В главах 1 и 2 собраны идеи и концепции (как заимствованные у других авторов и из открытых источников, так и оригинальные), которые, по мнению автора, могут представлять интерес в ближайшие 5-10 лет для освоения околоземного пространства. (идеи крайне простые и понятные: стратосферный лифт, орбитальная заправочная станция, лунный парашют…)
В 3 главе разработана уникальная авторская концепция, позволяющая создать несколько новых типов двигателей на внешнем топливе (кинетические и термокинетические), которые могут иметь очень большой удельный импульс – от десятков километров в секунду до межзвёздных скоростей, а также показан способ получения и доставки внешнего топлива и энергии для таких двигателей, в том числе на астрономические расстояния.
В 4 главе показан эффективный способ получения топлива и энергии для термокинетических двигателей и энергетических установок, что позволит не только получить достаточное количество энергии и вещества для космических полётов и освоения планет Солнечной системы, но и поставлять энергию на Землю; автор предлагает добывать Луц* в системе Юпитера.
*"луц" – это просто короткое название, которое мы позаимствовали у Кира Булычёва, и используем в тексте как сокращение многобуквенной фразы: "поток носителей кинетической энергии, представляющих собой микро снаряды из льда или иного материала, летящие со скоростью более 20 километров в секунду". (или короче, "высокоскоростные носители кинетической энергии"). Но это долго писать… Луц – это просто и сразу понятно. Это именно то волшебное вещество, которое позволит наконец начать освоение космоса. И в которое жители Плюка переработали океаны своей планеты… ((то есть, это не какое-то особое вещество, а просто состояние движения обычного вещества с большой скоростью)).
В 5 главе показан способ получения Луца с более высокими энергетическими показателями и скоростью движения 500-1000 километров в секунду за счёт использования гравитационного потенциала Солнца, что позволит отправлять аппараты за пределы Солнечной системы, а также создать гибридные Луце-ядерные энергетические установки и двигательные системы, имеющие массо-габаритные параметры на 1-2 порядка лучше, чем у взрывных и магнитных ядерных и термоядерных установок.
В 6-8 главах будут описаны звездолёты с искусственным внешним топливом для полётов со скорость 0,3-0,5 с и инфраструктура для их разгона.
ВВЕДЕНИЕ. Что такое "Искусственные внешние ресурсы".
Ракета без топлива и реактор без урана.
Нет ничего необычного в том, чтобы использовать внешние ресурсы для движения. Например, воздушно-реактивный двигатель получает из внешней среды окислитель и 97% рабочего тела; парусный корабль или воздушный змей вообще получают всю энергию извне…
Обычно, правда, когда говорят "внешние ресурсы", то сразу мысленно подменяют это понятие на "естественные внешние ресурсы", и дальше начинают думать, а где же их взять. А поскольку естественные ресурсы редко бывают в таком виде и такой концентрации, как нам нужно, то приходится придумывать сложные способы и большие устройства для их извлечения из внешней среды, сбора, концентрации, подготовки для использования…
95% массы турбореактивного двигателя занимают воздухозаборники и турбины, которые служат только для того, чтобы сделать воздух пригодным для сжигания топлива. Вот если бы самолёт сразу летел вдоль струи предварительно сжатого воздуха, которую для него кто-то заранее подготовил, то его двигатель мог бы быть в 10 раз легче, а удельный импульс вдвое больше. В какой-то мере к этому приближаются прямоточные двигатели, где воздух сжимается хоть и за счёт кинетической энергии самолёта, но без участия сложных агрегатов. Можно пойти ещё дальше, и на гиперзвуковых скоростях, особенно в разреженном воздухе, обойтись даже без воздухозаборника, сжимая струю воздуха за счёт распыления и детонации кольцевого слоя топливно-воздушной смеси перед самолётом. (Это будут "предварительно кондиционированные естественные внешние ресурсы", но нас сейчас интересует немного другое).
А зачем вообще что-то сжимать, ещё тратить энергию. Просто набросаем перед самолётом цепочку маленьких топливных капсул, содержащих сразу всё необходимое… Тогда удельный импульс станет равен бесконечности (ведь расход топлива равен 0), и при отсутствии воздуха это тоже будет работать, даже ещё лучше. Правда, это уже не самолёт…
Здесь могут быть разные варианты, с подвижным и неподвижным топливом, в виде отдельных капсул, снарядов, или непрерывного шнура или стержня, для разных скоростей – от 3-4 км/с до 20 и более. Всё это называется просто: "ИСКУССТВЕННЫЕ ВНЕШНИЕ РЕСУРСЫ".
***
Конечно, такая масштабная концепция, которая изложена в 3-6 главах, не могла появиться на совершенно пустом месте. У меня, разумеется, были предшественники; я лишь карлик, тайком забравшийся на плечи гигантов, или муравей, заползший без разрешения на спину слона; но всё же я смог подняться немного выше, и заглянуть дальше. Обезьяна залезла ещё на одну ветку, хотя путь прогресса бесконечен…
Концепцию внешних ресурсов люди использовали множество раз в различных областях техники (когда обезьяна лезет на ветку дерева, это тоже использование внешних ресурсов).
Тем не менее, как правило, используют лишь естественные внешние ресурсы, если они доступны без предварительной подготовки; понятие же кондиционированных, или тем более искусственных внешних ресурсов явно вообще не употребляется, и хотя такие примеры тоже есть, но их даже в наземной технике и транспорте мало (трамвай, троллейбус, пневматический и монорельсовый транспорт, канатные дороги – вот, пожалуй, и всё).
Естественные внешние ресурсы используют чаще, и в земных условиях весьма успешно – например, всё воздухоплавание и авиация основаны на использовании воздушной среды как опоры и источника энергии для движения, а весь наземный и морской транспорт опираются на поверхность планеты Земля, используют её атмосферу, гидросферу и гравитацию.
В земных условиях естественные ресурсы использовать просто, их очень много, они всегда доступны – поверхность планеты, гравитация, грунт, вода, воздух… Но в межпланетном пространстве доступных без подготовки ресурсов намного меньше – это солнечный свет, да ещё гравитационные поля Солнца и движущихся вокруг него планет. То и другое пытаются использовать для движения космических аппаратов и в качестве источника энергии, но относительно успешно пока только использование солнечного света для выработки электроэнергии, и то в небольших масштабах.
Но даже те естественные внешние ресурсы, что есть в Солнечной системе (включая также солнечный ветер и вещество планет и комет), сосредоточены поблизости Солнца. И на расстоянии в десятки миллиардов километров не остаётся ничего, кроме разреженной межзвёздной среды. Проекты улавливания и использования атомов водорода для разгона корабля скорее всего не жизнеспособны; хотя для торможения, наверно, можно попытаться применить очень большой электромагнитный парус (с площадью магнитной воронки более 10 км2 на каждый килограмм массы корабля), но эффективность будет небольшой.
Поскольку природных внешних ресурсов в межпланетном, а тем более межзвёздном, пространстве нет; а без них ракета должна везти "всё с собой", (представьте себе, что Вы едете на курорт на 5 дней, и везёте с собой газовую плиту, платяной шкаф, электростанцию и повариху тётю Дашу…), то естественно задуматься – а нельзя ли как-то создать условия, чтобы всё-таки получать то, что вам нужно, на месте, ну хотя бы энергию и топливо. Везти с собой в ракете не продуктовый магазин, а чековую книжку, и получать всё необходимое в любой точке пространства (ну или хотя бы иметь возможность заказать доставку по предварительной договорённости).
Несмотря на важность этой темы, примеров успешного использования искусственно созданных внешних ресурсов в космическом пространстве пока нет, за исключением быть может китайских опытов по перемещению спутников с помощью тросов, да японского проекта орбитального лифта, который ещё неизвестно будет ли.
Однако существуют две концепции, которые мне кажутся ценными и полезными, и которые я постарался, в меру своих сил, "позаимствовать" и развить, объединив в нечто пригодное для практического использования… Это два кита, на которых можно возвести что-то большее.
***
Первая базовая идея состоит в использовании импульса внешних движущихся тел (летящих металлических шариков, мячиков, пуль, снарядов, струи жидкости, газа, частиц или потока излучения) для передачи импульса разгоняемому космическому аппарату. Это, в общем, логично: передавать импульс телу от другого тела, у которого он уже есть. Футболисты и теннисисты постоянно так делают, и это работает.
Эта концепция пока очень скромно разработана, но отдельные проекты такого рода есть. Из них стоит упомянуть "космический фонтан" и близкую к нему концепцию разгона ракеты летящими металлическими шариками. (есть ещё проект разгона спутников непосредственно световым давлением лазерного луча, но этот вариант не жизнеспособен, разве что для очень малых корректировок скорости, в пределах 1 метра в секунду, по причине ничтожного КПД такого способа передачи импульса. Гораздо лучше вариант нагрева лазером рабочего тела, находящегося на борту ракеты; такой способ, в принципе, позволяет разогнаться даже для межпланетного перелёта, вот только для этого требуется маленькая атомная электростанция, и лазер постоянной гигаваттной мощности, с фокусирующими зеркалами размером в маленький школьный стадион, и всё это надо поднять за пределы атмосферы, хотя бы километров на 20, или разместить на Луне. В принципе, реально, но вряд ли дёшево).
Концепция "космического фонтана" была впервые представлена усилиями нескольких людей (Википедия приводит имена 6 из них: Роберт Л. Форвард, Марвин Мински, Джон Маккарти, Ханс Моравец, Родерик Хайд, и Лоуэлл Вуд). Больше информации о ней можно найти в книге Роберта Л. Форварда «Indistinguishable From Magic».
Но, правда, исходная концепция предлагала не совсем рациональный способ использования энергии летящих микро-снарядов ("металлических гранул"): при скорости самих гранул более 4 км/с, предлагалось всего лишь удерживать над поверхностью земли (правда на большой высоте, 100 и более километров) неподвижную платформу; для чего, как я думаю, всё же найдутся менее затратные способы.
Но сам принцип эффективен: передать телу импульс от другого тела, у которого он уже есть. Эффективность передачи кинетической энергии при некоторых условиях может достигать 100%.
Я также, как мне кажется, встречал упоминание о том, что какой-то итальянский, (вроде бы) изобретатель (или, возможно, один из выше перечисленных людей, хотя, наверно, это было намного раньше) предложил также использовать аналогичный принцип и для разгона ракеты – то есть стрелять в стальную плиту стальными шариками, передавая летательному аппарату импульс. Принцип хороший, и видимо далеко не новый; правда, впоследствии мне не удалось больше найти упоминаний об этом. Но я именно этот исходный принцип взял за основу концепции, развитой и изложенной в Главе 3 (хотя там многое не совсем так: вместо шариков – газ, вместо стальной плиты магнитное поле, и <
> <
Последний отзыв
Да, первый рассказ из сборника, что я успела прочитать, что надо! И написано хорошо, и содержание необычное, но жизненное. Очень понравилось, хотя там...
Далее