هل تعلم أنه باستخدام قانون الحفاظ على الطاقة ، من الأسهل بكثير توصيل البضائع إلى القمر من خلال التبادل الشامل؟

هذا يشبه إلى حد ما كيف يتم ذلك من خلال لبنة البناء: نحن نخفض حمولة واحدة ، ونرفع الآخر ، الذي يساوي في الوزن. فقط لهذا لن تحتاج إلى كابل بطول 380 ألف كم!



نعم ، و 36 ألف كيلومتر إلى المدار الثابت بالنسبة للأرض مثل مصعد الفضاء Artsutanov-Clark ، أيضًا ، لأننا لا نحتاج إلى مثل هذه الهياكل غير الواقعية. على الرغم من أنه من المفهوم أنه كان على اثنين من هذه المصاعد (القمرية والأرضية) أنه سيكون من الممكن ، وذلك باستخدام قانون الحفاظ على الطاقة ، فمن الأسهل بكثير تسليم البضائع إلى القمر في مقابل نفس الكتلة من التربة القمرية التي يتم خفضها هنا ، وذلك باستخدام استعادة الطاقة. لكن من دواعي سروري الكبير ، أنه لا توجد مواد لمصعد الفضاء الأرضي ، وهذا غير متوقع ، ويمكنني أن أشعر وكأنني كولومبوس من التقنيات الجديدة.

حتى الآن ، سنذهب إلى المدار بالطريقة القديمة باستخدام صواريخ القناع ، على سبيل المثال ، فالكون الثقيلة ، ولكن لم يتم إطلاقها من رأس كانافيرال ، ولكن من خط الاستواء. هناك ، في المستوي الاستوائي ، لن تدور مدارات أقمارنا وسفاراتنا بسبب نفاذية الأرض ، وبالتالي ستبقى في مستوى واحد ، مما سيسمح لأقمارنا بالانتقال من مدار إلى آخر باستخدام ذبذبات التبادل.



تتيح خصائص القصور الذاتي والمدارات الإهليلجية ، التي اكتشفها كيبلر ، القيام بالسفر دون تكلفة تقريبًا من البضائع في الفراغ الفضائي من NOO (المدار القريب من الأرض) إلى المدار القريب من القمر وحتى إلى سطحه. هذا إذا تعلمت استخدام الرافعات الخاصة لتبادل مدارات قمرين صناعيين متساويين في الكتل. كما فهمت ، لا يحظر مثل هذا التبادل من قبل أي من قوانين الحفظ ، منها ثلاثة معروفة في الميكانيكا: ZSE ، ZSI و ZSMI. نظرًا لأن الأجسام ذات الكتل المتساوية تتغير بسرعة (بشكل أكثر دقة ، متجهاتها) ، فإن جميع هذه القوانين لا تنتهك ، والحبال أداة مثالية لذلك ، والتي تقوم بمثل هذا التبادل تقريبًا دون فقد الطاقة الميكانيكية ، حيث لا يتم تبادل التوتر يتغير!



لكن حبالك من الصعب عليك أن تفهم على الفور كيف ستعمل. انتبه إلى الصورة مع كرات البلياردو. يعلم كل من يلعب البلياردو أنه بمجرد وجود تأثير أمامي على الكرة الدائمة ، تقوم الكرات ببساطة بتبادل ناقلات السرعة: يتوقف المهاجم ، وتكتسب الكرة الدائمة سرعة الأولى. إذا حدث هذا في الفضاء في مدار الأرض - فسيكون أيضًا التبادل المداري!



إليك سلسلة من هذه التبادلات ، حتى بين كرات البلياردو ، من حيث المبدأ ، يمكنك الوصول إلى سطح القمر! بدءا من وحدة الأوزون الوطنية وتنتهي مع تصادم إحدى الكرات على قمة الجبل القمري مع كرة أخرى تندفع في مدار قمري بسرعة 1680 م / ث!
بطبيعة الحال ، فإن التأثير المرن المطلق في مثل هذه السرعة غير ممكن (سيكون هناك ببساطة انفجار وستتحول الطاقة إلى حرارة) ، ولكن يتم حل هذه المشكلة بمساعدة اثنين من الرافعات تدور بنصف سرعة 840 م / ث ، وهو أمر واقعي تمامًا.

من المدارات ذات فترات الثورة المتعددة ، من الممكن بناء ناقل تبادل إلى القمر نفسه. هذا التعدد في الفترات ضروري ببساطة للتقريب الدوري للأقمار الصناعية المتبادلة ذات الكتل المتساوية (إحداها عبارة عن حمولة للقاعدة القمرية ، والآخر صابورة من التربة القمرية) والرافعات المدارية في مناطق ملامسة المدارات ، حيث ستتم التبادلات.



علاوة على ذلك ، يمكن للمرء أثناء مرور واحد عبر حبال منطقة التبادل (حيث تلمس المدارات) إنشاء واحدة ، ولكن عشرات أو حتى مئات من التبادلات! يمكن أن ينقل ناقل ذو كفاءة عالية عندما تكون الكتلة الكلية للبضائع التي يتم تبادلها في ممر واحد من المنطقة أكبر مائة مرة من كتلة القاذفة مع سلعيها في النهاية. ومثل هذه العملية ممكنة كل شهر قمري (كل 27.32 يومًا).



أي أنه يمكننا توصيل عشرات الأطنان من البضائع إلى القمر كل شهر ، دون إنفاق 90٪ من وقود الصواريخ عليه من كتلة الحمولة التي تم إحضارها إلى IEO ، كما تفعل تكنولوجيا الصواريخ التقليدية. سيتم تسليم كل شيء إلى وزارة الطاقة (وليس 10 ٪ كما هو الآن) إلى القمر! لا يمكن إنفاق سوى 1-2٪ من كتلة ما سيتم تسليمه إلى القمر ، أي أقل بمقدار 900 مرة ، على تصحيح المدار: قارن 1٪ من الوقود المطلوب خلال ORBIT EXCHANGE و 9/10 من الشحنة التي تم إحضارها إلى المدار الأرضي المنخفض أثناء تسليم الصواريخ !

سيؤدي هذا إلى تقليل التكاليف المعتادة لإيصال البضائع إلى القمر بمقدار 10 مرات ، وقد لا يكون إنشاء هذا "النقل إلى القمر" مكلفًا للغاية!

الأهم من ذلك كله في أوقات اليوم (عشرات الآلاف من الدولارات لكل كيلوغرام واحد) ، فإنه يكلف وضع عشرات أو حتى مئات من البضائع القابلة للتبديل (لإنتاجية نقل شهرية عالية) في مدارات عالية الهدف. وينبغي إحضار 6-7 الرافعات هناك ، في مدارات مختلفة عالية وشبه القمر. بالإضافة إلى ذلك ، من أجل تسليم البضائع إلى القمر ، ستكون هناك حاجة لاستقبال دائري عند أعمدة القمر وغيرها من أماكن الموانئ الهامة على سطحه. لن يكلف هذا تسليم عناصر الناقل سوى 3-4 أشهر في حجم البضائع التي يتم تسليمها إلى القمر. وهذا هو ، أنها ليست مكلفة للغاية فيما يتعلق بالتأثير الاقتصادي.

في الوقت نفسه ، هناك العديد من المتسللين الذين يجعلون عملية التسليم هذه أرخص. بدءاً من القناع الموعود بـ 1000 دولار لكل 1 كيلوجرام في وزارة الطاقة. علاوة على ذلك ، فإن استخدام جزء ناقل (إلى المدار بنصف قطر 3.43 من نصف قطر الأرض) كجزء من نظام النقل التبادلي إلى المدار المستقر بالنسبة إلى الأرض. هناك تراكم مستمر للأقمار الصناعية ذات الكتلة الكبيرة من 3-5 أطنان! يمكن استبدال هذا "القمامة" بمساعدة الرافعات على أقمار صناعية جديدة. في هذه الحالة ، الوقود غير مطلوب ، لكنه الآن يتطلب 75 ٪. وهذا يعني أن التسليم إلى GSO سيكون أرخص بنسبة 4 مرات!



سوف تتراكم النفايات الناتجة عن هذا النشاط (قصاصات الأقمار الصناعية القديمة التي أطلقت من المدار المستقر بالنسبة إلى الأرض) في وزارة الطاقة فوق خط الاستواء. لا تسبب غضب سكان البلدان الاستوائية ، ورمي طن من النيازك الاصطناعية على رؤوسهم كل هذه القمامة! يمكن استخدامه جزئيًا كحماية من الإشعاع لمحطة سياحية مدارية تجارية ، جزئيًا كمائع عامل تفاعلي له. يمكن إلقاء الحبوب من أي معدن مرة أخرى بمسدس سكة حديدية بسرعة 15 كم / ثانية بالنسبة لمحطة تطير في مدار بسرعة 7.7 كم / ثانية. ستبقى الحبوب 7.3 كم / ث في السرعة بالنسبة إلى الأرض. وسوف يسقطون في الجو مع النجوم المتساقطة بشكل جميل ، وإرضاء أعين السكان المحليين وجذب السياح لهم. يمكن سكب هذه النجوم عند الطلب! في المكان المناسب في الوقت المناسب. وحتى علامات الإعلانات في السماء مكتوبة بألوان مختلفة ، على سبيل المثال ، الصوديوم ، يعطي اللون الأصفر والنحاس أخضر.

بالمناسبة ، يمكن إطلاق البضائع التبادلية من القمر عن طريق خفض استهلاك الطاقة بمقدار 100 مرة عن استهلاكها من الأرض ، نظرًا لأن كفاءتها عالية ، وتبلغ السرعة اللازمة للقلع من القمر 2.5 كم / ثانية فقط. إلى جانب الخسائر الجاذبية للصواريخ ، هناك حاجة إلى سرعة مميزة تبلغ 10 كم / ثانية من الأرض ، 4 مرات أكثر! توفير الطاقة 16 مرة ، وكفاءة الصواريخ حوالي 10-20 في المئة. ولكن الشيء الرئيسي هو أن رمي الرافعات بثمن بخس! أرخص من المنجنيق الكهرومغناطيسي.

هذا يجعل من السهل بالنسبة لنا زيادة بنسبة 80 ٪ لتصميم "قدرة ناقل للقمر" من مئات الأطنان شهريا ، ل 90 ٪ من تبادل البضائع يمكن إطلاقها من القمر. حسنًا ، يمكن أيضًا إخراج "أول 10٪ من الكتلة الكاملة للناقل" بالصواريخ التقليدية - ثم ، في البداية ، سيتم تسليم "فقط" عشرات الأطنان من المعدات إلى القمر شهريًا. الرافعات والطاقة والإسكان و LSS لأول سكان القمر - الضبط لجميع معدات القاعدة القمرية.

ولكن هذا ليس الحد الأقصى للتخفيض: يمكن إطلاق البضائع التبادلية من القمر الصناعي شبه الأرضي - الكويكب المكتشف مؤخرًا. ثم ستنخفض تكاليف إنشاء "ناقل إلى القمر" على وجه الحصر تقريبًا إلى أعمال البحث والتطوير المتعلقة بإنشاء ذبائح صغيرة بدلاً من ذلك للسواتل متناهية الصغر واختبارها في مدارات مستهدفة.

ثم يمكن زيادة أحجام (وكتل) الرافعات والبضائع التبادلية إلى طن ، وهو ما يكفي لتوصيل أي سلع تقريبًا لا يمكن تقسيمها إلى أجزاء. في المستقبل ، سيكون حتى كبسولات مع شخص. ولكن هذا (إيصال الناس إلى القمر في كبسولات متبادلة بطول 17-34 كم بأحمال زائدة قصوى مسموح بها أقل من 4.2-8.4) هو مسألة مستقبل بعيد - أول حملات من العناصر الهيكلية التي يمكن أن تخضع لأحمال زائدة تصل إلى 85 ستذهب أولاً ، يمكنك من خلاله جمع كل ما تحتاجه من القمر. في هذه الحالة ، يبلغ الطول الإجمالي للحبال بين الأحمالين على طرفي نقيض 1700 متر فقط بسرعة 850 م / ث.

نظرًا لأن رحلة التبادل المداري إلى القمر تتطلب ، في المتوسط ​​، وقتًا أطول من الصاروخ ، فسيبدأ نقل الأشخاص الذين يدورون في المدارات بواسطة الرافعات المدارية القمرية أولاً بين الموانئ الدائرية القمرية ، وليس بين الأرض والقمر. لن يكون الحمل الزائد في المدار مرتفعًا ، على سبيل المثال ، 2.2 مع دائرة نصف قطرها 33.6 كم. لكن على مدار السور (في الميناء) ، سيتعين على رواد القمر تحمل بضع دقائق قبل الذهاب إلى المدار ، أو بعد مغادرته ، على سبيل المثال ، 8.4! عند التسارع إلى 840 م / ث أو الكبح بهذه السرعة. هذا مع طول الحبل ونصف قطرها دوران 8.4 كم. لكن بالنسبة للدوارة ، لن تحتاج إلى برج مرتفع للغاية: 8.4 كم / 6 / 8.4 = 1 كم / 6 = 170 متر. سوف يكلف ما يقرب من تكلفة المواد مثل برج 30 مترا على سطح الأرض. بالمناسبة ، لا توجد رياح على القمر ... لذلك لن يكلف الأمر أكثر من اللازم: الصمود في وجه حمولة ثابتة فقط - وزن كبسولتين مع الناس وحبلين من نفس الكتلة تقريبًا في 1/6 من ثقلنا.

لذا فإن الأشخاص والبضائع على سطح القمر ستقطع مسافات طويلة في مدار منخفض بسرعة 1680 م / ث ، في نفس الوقت تدور في طائرة عمودية في نهايات الرافعات المدارية نسبة إلى مركز كتلتها بسرعة 840 م / ث.

لذلك في النقطة السفلية ، فإن السرعة بالنسبة للسطح القمري ستكون مساوية لنصف المدار - وهو نفس 840 م / ث.



هذا يسمح للأحمال والكبسولات مع شخص بالوصول إلى هذه النقطة بطريقة التبادل من حامل دائري على سطح القمر ، بدون تشابك أفقي أيضًا إلى سرعة 840 م / ث. في الوقت نفسه ، سوف تقفز حمولة من نفس الكتلة على حبال على دائري ، والتي سيتم إيقافها لإزالة الحمل (أو كبسولة).

ستدخل جميع الشحنات المدار وتنسحب منه دون تكاليف وقود صاروخية خطيرة (فقط للتصحيحات الصغيرة) وتنتقل بشكل أساسي في المدارات القطبية. من المدار القطبي ، يمكن الوصول إلى سطح القمر بالكامل لمدة ½ من ثورته ، أي في 2 أسابيع. إذا قمت بسحب 14 شريحة إلى 14 مدارًا قطبيًا ، والتي ستجذب القمر بمساراته كبطيخ إلى 28 شريطًا أسود ، ثم سطح القمر بأكمله ، ستكون أي نقطة يمكن الوصول إليها بواسطة هذه الرافعات مرة واحدة يوميًا. ستكون نقاط الشحن العابرة في القطبين - وهذان هما أهم موانئ القمر: "من يملكها يمتلك القمر بأكمله!" (ج) كلماتي ، الموسيقى ... بيلموندو)

هل يمكنك أن تتخيل ما الذي سيتحول إليه مكة المكرمة؟ باستثناء الأعمدة ، سيتم تسليم الدوارات حول جميع مواقع هبوط أبولو الستة. أخبرني 6 حفر ضخمة أخرى ، على حوافها يجب عليك أولاً وضع أبراج الكاروسيل. بادئ ذي بدء ، سيكون هناك 14 - لتحقيق الأمثلية فيما يتعلق بالتكاليف المادية: عدد الكاروسيل يساوي عدد الرافعات المدارية.

هنا أود أيضًا أن أرسم خريطة طريق لنقل رواد الفضاء إلى مدار أوربت ، ولكني سأقول فقط أننا بحاجة إلى البدء بتقارب دقيق دوري للأقمار الصناعية متناهية الصغر في مدار ، ويفضل أن يكون استوائيًا. لكن هذا سيتطلب إطلاقًا ليس من روسيا ، ولكن من موقع إطلاق Kourou. أولاً ، عليك إطلاق 3 مكعبات تنقل في مدارات قريبة بارتفاع 575 كم وفترة 96 دقيقة - 15 دورة في اليوم.

من المسافة إلى هذه الأقمار الصناعية الثلاثة ، من الممكن الحصول على بيانات دقيقة حول موقع السواتل النانوية الأخرى لقياس المعلمات وضبط مداراتها في حجم حلقة تورس رقيقة حول هذا المدار الدائري. يكفي أن يصل حجم هذه المنطقة من الملاحة الدقيقة إلى حوالي 10 كم ، لكن يمكن الوصول إلى الدقة بسهولة وبتكلفة منخفضة حوالي 1-10 سم! يمكن أن يكون حتى مشروع طالب جامعي.

في البداية ، ستتم عملية التقاء القمر الصناعي بفترات متساوية من 96 دقيقة عند كل منعطف. ومن ثم ، فإن اقتراب الأقمار الصناعية ذات الفترات الزمنية الممتدة من 1/15 إلى 1/14 يومًا ، نادرًا ما يحدث هذا النهج بسرعة نسبية تبلغ 170 م / ث ، مرة كل أسبوعين ، ولكنه سيثبت إمكانية تبادل الهدف بدقة والمدار بسرعة دوران حبال تبلغ 170 م / ثانية ثم فمن الممكن بالفعل المضي قدما لإطلاق مثل هذه الرافعة.