É como um bloco de construção: abaixamos uma carga e elevamos a outra, que é igual em peso. Só para isso você não precisará de um cabo com 380 mil km de comprimento!
Sim, e 36 mil km para o GSO, como o elevador espacial Artsutanov-Clark, também, já que não precisamos de estruturas irrealistas. Embora seja compreensível que fosse em dois desses elevadores (lunar e terrestre) que seria possível, usando a lei da conservação de energia, é muito mais fácil entregar mercadorias para a lua em troca da mesma massa de solo lunar aqui baixada, usando recuperação de energia. Mas, para minha grande alegria, não há materiais para o elevador espacial terrestre, e isso não é esperado, e posso me sentir como um Columbus de novas tecnologias.
Até agora, entraremos em órbita à moda antiga com os foguetes Mask, por exemplo, Falcon Heavy, mas lançados não de Cabo Canaveral, mas do equador. Lá, no plano equatorial, as órbitas de nossos satélites e eslingas não se precessam devido à oblatidade da Terra; portanto, permanecerão em um plano, o que permitirá que nossos satélites mudem de uma órbita para outra usando eslingas de troca.
As propriedades da inércia e das órbitas elípticas, descobertas por Kepler, possibilitam uma viagem quase gratuita de mercadorias no vácuo espacial do NOO (órbita baixa da Terra) até a órbita da Lua e até sua superfície. Isto é, se você aprender a usar fundas especiais para trocar as órbitas de 2 satélites de massas iguais. Como você entende, essa troca não é proibida por nenhuma das leis de conservação, das quais três são conhecidas em mecânica: ZSE, ZSI e ZSMI. Como objetos de massas iguais trocam velocidades (mais precisamente, seus vetores), todas essas leis não são violadas, e uma funda é uma ferramenta ideal para isso, que realiza essa troca quase sem perda de energia mecânica, uma vez que sua tensão não é trocada está mudando!
Mas o sling é um pouco difícil para você entender imediatamente como ele funcionará. Preste atenção na imagem com bolas de bilhar. Todo mundo que joga bilhar sabe que, com um impacto frontal em uma bola parada, as bolas simplesmente trocam vetores de velocidade: o atacante para e o jogador em pé adquire a velocidade da primeira. Se isso acontecer no espaço em órbita da Terra - também será uma troca de órbitas!
Aqui está uma sequência dessas trocas, mesmo entre bolas de bilhar, em princípio, você pode chegar à superfície da lua! Começando no NOU e terminando com a colisão de uma bola repousando no topo da montanha lunar, com outra bola correndo em órbita lunar a uma velocidade de 1680 m / s!
Obviamente, não é possível um impacto absolutamente elástico a essa velocidade (simplesmente haverá uma explosão e a energia se transformará em calor), mas esse problema é resolvido com a ajuda de duas lingas girando a uma velocidade de 840 m / s, a meia velocidade de 840 m / s, o que é bastante realista.
A partir de órbitas com múltiplos períodos de revolução, é possível construir um transportador de troca para a própria lua. Essa multiplicidade de períodos é simplesmente necessária para aproximações periódicas de satélites trocados de massas iguais (um deles é uma carga útil para a base lunar e o outro é lastro do solo lunar) e eslingas orbitais nas zonas de contato das órbitas, onde as trocas ocorrerão.
Além disso, durante uma passagem pelo estilingue da zona de troca (onde as órbitas tocam), pode-se fazer não uma, mas dezenas ou mesmo centenas de trocas! Um transportador muito eficiente pode resultar quando a massa total de mercadorias trocadas em uma passagem da zona é cem vezes maior que a massa da funda com suas duas mercadorias nas extremidades. E essa operação é possível todo mês lunar (a cada 27,32 dias).
Ou seja, podemos entregar dezenas de toneladas de carga à Lua todos os meses, sem gastar 90% do combustível de foguete com a massa de carga transportada para o IEO, como é feito pela tecnologia de foguete convencional. Tudo o que é trazido para a EOD (e não 10% como é agora) será entregue à lua! Apenas 1-2% da massa do que será entregue à Lua, ou seja, 900 vezes menos, pode ser gasto na correção de órbita: compare 1% do combustível necessário durante a ORBIT EXCHANGE e 9/10 da carga trazida para LEO durante a entrega de foguetes !
Isso reduzirá os custos regulares de entrega de mercadorias à Lua em 10 vezes, e a construção desse "transportador para a Lua" pode não ser muito cara!
Sobretudo nos tempos de hoje (dezenas de milhares de dólares por 1 kg), custa colocar dezenas ou mesmo centenas de cargas intercambiáveis (para alta produtividade mensal do transportador) em órbitas de alto objetivo. E 6-7 estilingues devem ser trazidos para lá, em diferentes órbitas altas e próximas à lua. Além disso, para a entrega de mercadorias à Lua, serão necessários carrosséis nos pólos da Lua e outros locais importantes do porto em sua superfície. Essa entrega de elementos transportadores custará apenas 3-4 meses em volume de carga entregue à lua. Ou seja, não é tão caro em relação ao efeito econômico.
Ao mesmo tempo, existem muitos hackers que tornam essa entrega de construção mais barata. Começando com a prometida máscara de US $ 1000 por 1 kg no DOE. Além disso, o uso da parte do transportador (para a órbita com um raio de 3,43 do raio da Terra) como parte do sistema de transporte de trocas para o GSO. Existem satélites gastos acumulando constantemente grandes quantidades de 3 a 5 toneladas! Este "lixo" pode ser substituído com a ajuda de fundas em novos satélites. Nesse caso, o combustível não é necessário, mas agora requer 75%. Ou seja, a entrega ao GSO será mais barata em 4 vezes!
Os resíduos dessa atividade (restos de satélites antigos lançados pelo GSO) se acumularão na EOD acima do equador. Não cause indignação dos habitantes dos países equatoriais, jogando toneladas de meteoritos artificiais em suas cabeças todo esse lixo! Pode ser usado em parte como proteção contra radiação em uma estação orbital comercial turística, em parte como um fluido de trabalho reativo para ela. Grãos de qualquer metal podem ser jogados de volta com uma espingarda a uma velocidade de 15 km / s em relação a uma estação que voa em órbita a uma velocidade de 7,7 km / s. Os grãos permanecerão 7,3 km / s de velocidade em relação à Terra. E eles cairão na atmosfera com belas estrelas cadentes, agradando os olhos dos moradores locais e atraindo turistas para eles. Estas estrelas podem ser derramadas a pedido! No lugar certo, na hora certa. E até os sinais publicitários no céu são escritos em cores diferentes, por exemplo, sódio, amarelo, e cobre verde.
A propósito, a carga de troca pode ser lançada da Lua por estilingues 100 vezes mais fáceis no consumo de energia do que a partir da Terra, uma vez que sua eficiência é alta e a velocidade necessária de lançamento da Lua é de apenas 2,5 km / s. Juntamente com as perdas gravitacionais dos foguetes, é necessária uma velocidade característica de 10 km / s da Terra, 4 vezes mais! A economia de energia é 16 vezes e a eficiência dos mísseis é de 10 a 20%. Mas o principal é que jogar fundas de baixo custo! Mais barato que uma catapulta eletromagnética.
Isso facilita o aumento de 80% para a "capacidade do transportador para a Lua" de centenas de toneladas por mês, porque 90% da carga de troca pode ser lançada da lua. Bem, “os primeiros 10% de toda a massa do transportador” também podem ser lançados com foguetes convencionais - então, no início, “apenas” dezenas de toneladas de equipamento serão entregues à Lua por mês. Fundas e energia, habitação e LSS para os primeiros habitantes da lua - ajustadores de todos os equipamentos da base lunar.
Mas esse não é o limite do barateamento: a troca de cargas pode ser lançada a partir do quase satélite da Terra - o asteróide recentemente descoberto. Então, os custos de criação de um "transportador para a lua" serão reduzidos quase exclusivamente ao trabalho de pesquisa e desenvolvimento sobre a criação de estilingues bastante pequenas para nanossatélites e seus testes em órbitas alvo.
Então, os tamanhos (e massas) de lingas e carga de troca podem ser aumentados para uma tonelada, o que é suficiente para entregar quase todos os bens que não podem ser divididos em partes. No futuro, serão até cápsulas com uma pessoa. Mas isso (entregar pessoas à Lua em troca de cápsulas com estilingues de 17 a 34 km de comprimento e sobrecargas máximas admissíveis de menos de 4,2 a 8,4) é uma questão de futuro distante - as primeiras cargas de elementos estruturais que podem ser submetidos a sobrecargas de até 85 irão primeiro, e a partir da qual na lua você pode coletar tudo o que precisa. Nesse caso, o comprimento total da cinta entre as duas cargas em extremos opostos é de apenas 1700 metros a uma velocidade de 850 m / s.
Como o vôo de troca orbital para a Lua requer, em média, mais tempo que o foguete, as pessoas que trocam órbitas por fundas orbitais lunares começarão a ser transportadas entre os portos-carrosséis lunares, e não entre a Terra e a Lua. Sobrecarga em órbita não será alta, por exemplo, 2,2 com um raio de rotação de 33,6 km. Mas no carrossel (no porto), os pioneiros da Lua terão que aguentar alguns minutos antes de entrar em órbita, ou depois de sair, por exemplo, 8.4! Ao acelerar para 840 m / s ou frear a essa velocidade. Isso ocorre com um comprimento de corda e um raio de rotação de 8,4 km. Mas para o carrossel, você não precisará de uma torre muito alta: 8,4 km / 6 / 8,4 = 1 km / 6 = 170 metros. Custará aproximadamente aproximadamente o custo de materiais como uma torre com 30 metros de altura na Terra. A propósito, não há ventos na Lua ... então não custa muito: suportar apenas a carga estática - o peso de duas cápsulas com pessoas e duas cordas com a mesma massa a 1/6 da nossa gravidade.
Assim, pessoas e cargas na Lua a longas distâncias viajam em órbita baixa a uma velocidade de 1680 m / s, enquanto simultaneamente rodam em um plano vertical nas extremidades das lingas orbitais em relação ao centro de massa a uma velocidade de 840 m / s.
Portanto, no ponto mais baixo, a velocidade relativa à superfície lunar será igual à metade do orbital - os mesmos 840 m / s.
Isso permite que cargas e cápsulas com uma pessoa cheguem a esse ponto de forma intercambiável, desde um carrossel na superfície da Lua, sem torcer horizontalmente até uma velocidade de 840 m / s. Ao mesmo tempo, uma carga da mesma massa saltará do suporte para o carrossel, que será interrompido para remover a carga (ou cápsula).
Toda a carga entra em órbita e se retira dela sem custos sérios de combustível de foguete (apenas para pequenas correções) e viaja principalmente em órbitas polares. Da órbita polar, toda a superfície da Lua é acessível por ½ da sua revolução, ou seja, em 2 semanas. Se você desenhar 14 estilingues em 14 órbitas polares, que desenharão a Lua com suas trajetórias como melancia em 28 faixas pretas, em toda a superfície da Lua, qualquer ponto estará acessível com essas estilingues uma vez por dia. Os pontos de transbordo serão os carrosséis nos pólos - estes são os dois portos lunares mais importantes: "Quem os possui possui a lua inteira!" (c) Minhas palavras, música ... Belmondo)
Você pode imaginar em qual turista a Meca a Lua se transformará? Exceto pelos postes, as rotatórias serão entregues em todos os 6 locais de pouso da Apollo. Diga-me mais 6 crateras monumentais, nas quais você deve colocar as torres do carrossel. Para começar, haverá 14 - para otimizar em termos de custos de material: o número de carrosséis é igual ao número de lingas orbitais.
Aqui também gostaria de desenhar um roteiro para a transferência de astronáutica para o ORBIT EXCHANGE, mas direi apenas que precisamos começar com uma convergência exata periódica exata de nanossatélites em órbita, preferencialmente equatorial. Mas isso exigirá um lançamento não da Rússia, mas do local de lançamento de Kourou. Primeiro, você precisa lançar 3 cubesats de navegação em órbitas próximas, com uma altura de 575 km e um período de 96 minutos - 15 turnos por dia.
A partir da distância desses três satélites, é possível obter dados precisos sobre a localização de outros nanossatélites para medir parâmetros e ajustar suas órbitas no volume de um fino anel de toro em torno dessa órbita circular. Basta que o tamanho dessa zona de navegação precisa seja de cerca de 10 km, mas a precisão pode ser alcançada com facilidade e baixo custo de 1 a 10 cm! Pode até ser um projeto de estudante universitário.
No início, o encontro por satélite será realizado com períodos iguais de 96 minutos a cada turno. E então a abordagem de satélites com múltiplos períodos de 1/15 e 1/14 dias, essa abordagem a uma velocidade relativa de 170 m / s ocorrerá raramente, uma vez a cada duas semanas, mas provará a possibilidade de uma mira precisa e troca de órbitas a uma velocidade de rotação de uma funda de 170 m / s Então já é possível prosseguir com o lançamento de uma funda.