Drachen in der Erdumlaufbahn

Im letzten halben Jahrhundert wurde in der Astronautik keine einzige neue Technologie eingeführt, die die Art und Weise verändern würde, wie Fracht in die erdnahe Umlaufbahn geliefert wird. Dieselben Raketen der fünfziger Jahre des letzten Jahrhunderts werden mit geringfügigen Änderungen zum Abschuss von Fracht, Satelliten und bemannten Raumfahrzeugen in den Weltraum verwendet, während sich in anderen Technologiebereichen die Technologien gemäß den Gesetzen zur Entwicklung technischer Systeme ändern (weitere Einzelheiten siehe TRIZ - Theorie der Lösung erfinderischer Probleme).

Versuchen wir, verschiedene Gesetze anzuwenden, nach denen technische Systeme auf eine Plattform zum Starten von Fracht in der erdnahen Umlaufbahn entwickelt werden.

In der TRIZ-Vepol-Analyse gibt es die Abkürzung MaTKHEM - das Zusammenspiel von Systemkomponenten mithilfe von Feldern (mechanisch, akustisch, thermisch, chemisch, elektrisch, magnetisch) - die Reihenfolge der Buchstaben im Wort MATHEM ist nicht zufällig, die Felder sind in der Reihenfolge ihrer Effizienz angeordnet. Zum Beispiel sehen wir eine solche Änderung der Felder in der Entwicklung des Schienenverkehrs - von einem Pferdewagen (mechanisches Feld) zu einer Dampflokomotive (thermisches Feld), von einer Diesellokomotive (chemisches Feld) zu einer elektrischen Lokomotive (elektromagnetisches Feld).

So sind moderne Raketen Diesel-Lokomotiven ebenbürtig. Was weiter?

Die Schlussfolgerung legt nahe, dass die effektivste Methode zur Lieferung von Waren in die Umlaufbahn eine elektromagnetische Straßenbahn ist, die entlang der „Schienen“ in die Umlaufbahn aufsteigt. Solche Projekte sind bekannt und möglicherweise machbar - zum Beispiel StarTram (Magnetschwebebahn), ein Weltraumaufzug oder aufblasbare Türme mit mehreren Kilometern wie ThothX.

Was haben all diese Systeme gemeinsam? Sie sind statisch. Daher ist der nächste Schritt in der Theorie der Lösung erfinderischer Probleme der Übergang von „Statik“ zu „Dynamik“ und die Fragmentierung des Systems in kleinere Teile.

Was ist das Ergebnis? Es gibt mehrere Teile des Systems, die Waren in die Umlaufbahn befördern. Jeder Teil nutzt die elektromagnetische Wechselwirkung mit dem Raumschiff, um sie in die erdnahe Umlaufbahn zu bringen.

Betrachten Sie den Bodenteil des Systems. Dies ist höchstwahrscheinlich ein Rohr oder Schienen (oder Schienen in einem Rohr), mit deren Hilfe die Ausgangsgeschwindigkeit an die Ausgangsladung übermittelt wird. Einfache Berechnungen zeigen, dass bei einer für den Menschen akzeptablen Beschleunigung von 3-4 g und einer Endgeschwindigkeit von weniger als 2 km / s die Struktur Abmessungen von etwa 10-20 km aufweist. Wenn wir dieses bodengestützte System in viele Module unterteilen, haben wir beispielsweise ein solches Design: mehrere Dutzend miteinander verbundene Luftschiffe / Zylinder mit heißer Luft oder leichtem Gas, in denen ein Rohr für die anfängliche Beschleunigung der angezeigten Fracht oder des Raumfahrzeugs verlegt ist. Vor dem Start steigen die Luftschiffe in die Luft und werden miteinander verbunden, um ein "Rohr" zur Beschleunigung unter Verwendung elektromagnetischer Kräfte zu bilden. VielleichtEin Teil der Energie kann aufgrund der Potentialdifferenz zwischen der Erdoberfläche und den unteren Schichten der Atmosphäre aus der Atmosphäre entnommen werden.

Beim Verlassen des Rohrs erreicht unser Gerät eine Geschwindigkeit von ca. 2 km / s, die für den Start entlang einer ballistischen Flugbahn bis zu einer Höhe von über 100 bis 200 km ausreicht. Was weiter? Und dann gerät unser Gerät in eine andere rohr- oder trog- oder schienenartige Struktur, die sich in einer erdnahen Umlaufbahn bewegt. Es ist auch eine lange Struktur, mehrere Kilometer (zig Kilometer?), Die die erste kosmische Geschwindigkeit hat, und unser Gerät beginnt, diese Struktur zu verlangsamen, wiederum unter Verwendung elektromagnetischer Wechselwirkung. Ein Vorgang ähnlich der Bewegung eines Zuges auf einer magnetischen Aufhängung findet statt, nur in unserem Fall haben die Schienen (Gleise) eine Geschwindigkeit von ungefähr 8 km / s und das Fahrzeug bewegt sich relativ zur Erde mit einer Geschwindigkeit nahe Null - es befindet sich am höchsten Punkt der Flugbahn.

Diese Orbitalstruktur (nennen wir es Drache) - eine Struktur, die sich ständig in einer erdnahen Umlaufbahn bewegt - verwendet regelmäßig Ionen- / Elektromotoren, um die Geschwindigkeitsverluste zu kompensieren, die durch die Beschleunigung von Fahrzeugen und Ladungen entstehen, die in die Umlaufbahn gebracht werden. Möglicherweise müssen Sie mehrere Drachen bauen - sie arbeiten nacheinander, um das Raumschiff auf Orbitalgeschwindigkeit zu beschleunigen. Sie können im Zickzack sein, um dem Gerät nicht nur eine horizontale, sondern auch eine vertikale Geschwindigkeitskomponente zu geben. Drachen können zusätzlich zu ihrer Hauptarbeit als Ort für die Platzierung von Repeatern verwendet werden, um die Mission von Kommunikations- / Überwachungssatelliten zu erfüllen.

Außerdem müssen Drachen dem Bremsen der Atmosphäre ständig widerstehen - und das auch in so großen Höhen. Dafür stehen, wie bereits erwähnt, elektrische Raketentriebwerke vor den Drachen. Woher bekommt man Energie und Arbeitssubstanz für diese Motoren? Natürlich muss Energie mithilfe von Batterien und Sonnenkollektoren gesammelt werden, die die Oberfläche (und möglicherweise die „Flügel“) von Drachen bedecken. Und die Arbeitssubstanz wird durch „Tauchen“ in die Atmosphäre des Planeten aus der Umwelt gewonnen. Es wird wahrscheinlich sehr interessant sein, die feuerspeienden Drachen am Sternenhimmel zu beobachten.

Daher wurde ein Plattformkonzept entwickelt, um Nutzlasten und Fahrzeuge in eine erdnahe Umlaufbahn zu bringen, das sich durch seine Wiederverwendbarkeit (man kann sogar Konstanz sagen) der Nutzung auszeichnet und mit der Theorie der Entwicklung technischer Systeme übereinstimmt.

Source: https://habr.com/ru/post/de400543/