Pitanje:
Metode pogona, osim raketa za napuštanje Zemljine atmosfere?
Marmstrong
2013-07-17 12:54:39 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Zbog velike količine potrebne energije, standardni način napuštanja Zemljine atmosfere je raketni pogon. Postoje li druge metode u razvoju koje ne uključuju rakete? Npr. solarna jedra, svemirska dizala?

šest odgovori:
#1
+12
SF.
2013-07-17 13:46:15 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Trenutno postoje, a želite li napustiti atmosferu? Ne. To je uvijek raketni motor jedne vrste, bilo za vertikalno lansiranje ili vodoravno, kruto gorivo ili kisik-vodik.

Razvijeno - definitivno da.

Solarno jedro je samo održiv u svemiru, s obzirom na to da solarni vjetar koji hvata predstavlja mali udio fizičke (zračne) sile vjetra, što znači da bi bio rastrgan na komadiće u gornjim slojevima atmosfere i nikada ne bi pružio dovoljno potiska za prevladavanje zemljine gravitacije. Isto je i s ionskim motorom koji ima minimalni potisak ni blizu prevladavanja zemljine gravitacije, ali taj potisak može proizvoditi godinama istodobno trošeći minimalne količine energije i goriva.

Ali postoji niz planiranih metoda lansiranja koji ne bi uključivao raketne motore. Već postoji nekoliko grupa koje rade na planovima svemirskog dizala - prilično smo daleko od toga, jer je jedini održivi materijal - nanocijevi - usprkos jeftinim sirovinama, i dalje neizmjerno skupa za proizvodnju. Bio je plan koristiti antarktički led za izgradnju lansirne cijevi slične višestepenom topu za dijagonalno lansiranje vozila pomoću eksplozivnih punjenja vezanih uz kopno; koja je zastala zbog zabrinutosti za okoliš. Postojao je plan za "djelomično svemirsko dizalo" - konop koji kruži oko Zemlje u LEO-u, sa završnim dijelom do kojeg mogu doći vozila s mlaznim motorima koji dišu zrakom, uskačući na njega svoj teret, a zatim nosivi teret podignut u orbitu i lansiran s drugi kraj užeta, koristeći svemirski pogon (solarno jedro, ionski pogon) odatle.

Problem sa svima njima je taj što bi njihov pogon bio znatno jeftiniji od raketnih motora - cijena po lansiranju djelića je manja trenutno, njihov početni trošak višestruko premašuje cijenu vozila na raketni pogon. S trenutnom ekonomijom, svi su na čekanju ili nastavljaju ledenjačkim tempom, s izvršenim samo manjim, jeftinim popratnim zadacima, dok glavnina posla čeka financiranje.

Čini mi se da se sjećam da je bilo nekih istraživanja o korištenju svjetlosne zrake za guranje objekta u orbitu. Tračničke puške bile bi slične "višestupanjskom topu" koji spominjete.
Pogon svjetlosne zrake bio je za vozila koja su već u orbiti - varijanta solarnog jedra, gdje bi stacionarni (orbitalni), veliki objektiv / ogledalo usmjerio sunčevu svjetlost na malo vozilo pružajući mu mnogo veći potisak nego što samo solarno jedro može pružiti . I topovi i željeznički prilazi imaju problem masovnog početnog ubrzanja u vrlo kratkom vremenu, vjerovatno smrtonosnog za bilo koju posadu i oštećujući preciznu opremu, no smatraju se održivim za isporuku sirovina za orbitalnu proizvodnju.
Istraživanje svjetlosnih zraka koje sam vidio na TV-u temeljilo se na zemlji. Ako se dobro sjećam, koristio je impulsnu zraku da podigne lagani konus možda nekoliko metara - vrlo rano istraživanje. Pretpostavljam da takvo što nije bilo praktično, ali podsjeća i na "mogućnost" korištenja svjetlosne zrake za izravno guranje vozila i širenje pogonskog goriva - ali to je vjerojatno * još manje * praktično.
@Paul: Koliko se sjećam, postojali su i planovi zemaljskog zrcala / laserskog niza, ali oni nisu vrlo održivi zbog zraka koji rasipa većinu svjetlosti na veće udaljenosti (i definitivno ne bi mogao podići teže zanate ; lagani pritisak je vrlo slab i postoji problem što ne možete ukloniti apsorpciju, dati previše svjetla na premalom području i izgorjeti rupa, povećati površinu i postati težak i osjetljiv na vjetar.
Pristup petlji za lansiranje ili svemirskom kablu prilično je čudan, ali mislim da bi to zapravo uspjelo. Osim neobičnih početnih troškova za njegovu izgradnju, tj.
James Benford predstavio je ljetos rezultate eksperimentalnih radova na jedrima s mikrovalnim zrakama, koji se teoretski mogu koristiti za izvođenje plovila u orbitu: http://www.youtube.com/watch?v=ef0aZ3zp1rk, s početkom u 28:56.
Nisam siguran da bi "djelomično svemirsko dizalo" bilo dinamički stabilno. U uobičajenom svemirskom dizalu, centripetalna sila drži uže čvrsto. U ovom djelomičnom dizajnu, objekt koji se penje uz uže povukao bi gornji dio .... Bio bi potreban neki oblik aktivnog sustava da bi se zadržao u orbiti.
@PhilMacKay: Naravno kao što je ranije spomenuto: "uže" treba aktivno prilagoditi gubitku nadmorske visine uzrokovanom "penjajućim" brodom. Za razliku od klasičnog dizala koje bi praktički moglo proizvoditi besplatnu energiju, za svako lansiranje treba opskrba energijom, samo što ga učinkovitije koristi od kemijskih pogonskih sustava.
Što se tiče svemirskih topova, postoji varijanta "Gromonosni bunar" koja minira korisni teret u orbitu podzemnom nuklearnom detonacijom. To bi se moglo dogoditi nenamjerno tijekom ispitivanja plumbbob-a 1957. godine, manje od dva mjeseca prije Sputnika. https://en.wikipedia.org/wiki/Operation_Plumbbob#Propulsion_of_steel_plate_cap Međutim, mislim da bi to moglo biti nepraktično, a u teoriji čak ni jeftinije ...
#2
+8
Loren Pechtel
2014-05-30 22:45:41 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Na više plakata spomenute su, ali odbačene graške, jer znanost o materijalima nije sposobna proizvesti dovoljno jak kabel. Do sada nitko nije spomenuo drugu ljestvicu u svemirskom pristupu - lansirne petlje. Ne trebaju super materijale jer ih podupiru predmeti koji se kreću brže od orbitalne brzine. Velika je mana što ih podržavaju pokretni predmeti - ako se prestanu kretati, padaju.

Osnovna ideja je izgradnja dviju stanica koje će postavljati željezne šipke naprijed-natrag. Za okretanje šipki koristite izuzetno jake magnete, nakon što se šipke pomaknu, unos energije je minimalan. Oni izvorno lete naprijed-nazad balističkom putanjom.

Tada na vrhu letećih šipki napravite stazu. Staza skreće šipke prema dolje, podižući se pritom. Brzina šipki povećana je kako bi se nadoknadila - oni nastavljaju slijediti isti kurs. Sad imate ono što iznosi željeznička pruga koja se proteže u svemir. Ne postoji gornja granica brzine vlaka maglev u vakuumu.

  Tehnički moguće: Da.Cijena: Ogromna sigurnost: Nije za mene!  

Postoji i kombinacija dviju ideja.

Izgradite niz kula u prstenu oko Zemlje. Podržavaju cijev, unutar cijevi imate željezni prsten. Zavrtite prsten iznad orbitalne brzine, stvorite dovoljno sile prema gore da se suprotstavite težini tornjeva. Budući da smo se suprotstavili opterećenju tornjeva, možemo graditi više. Zatim sagradite još jedan prsten za preuzimanje tereta. Ponavljajte dok ne budete toliko visoki koliko želite ići. Ako prolazite geosinkronizaciju, prstenovi se okreću ispod orbitalne brzine kako bi generirali sila prema dolje, a ne prema gore.

  Tehnički moguće: Da. Prstenove i tornjeve možete graditi što bliže kako biste se nosili s ograničenjima materijala. Cijena: Ogromno ^ 2.Sigurnost: Iako postoje pokretni dijelovi, to nije poput lansirne petlje koja zahtijeva stanicu za okretanje.  
#3
+4
geoffc
2014-03-04 00:38:56 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Ključno je pitanje, kako mogu ubrzati ovu 'stvar' do orbitalne brzine.

Do danas su uspjele samo rakete. Rakete su prilično učinkovite u stvaranju visokog potiska s visokim impulsom, ali su složene.

Ostale ideje koje se iznose u dijelu su poput Oriona, koji je koristio divovsko vozilo, s velikom pločom, koja je okrenuta prema dolje detonirao nuklearni uređaj. Tada bi ploča apsorbirala udar i spojena preko opruga (ogromnih koliko biste zamišljali) prenijela taj zamah na vozilo. Jasno je da se to nikada neće dogoditi. (Naravno, radnja novele Footfall je da je za odbijanje invazije vanzemaljaca prihvatljiv čak i Orion). Raketni motor bez izgaranja, samo jahanje na grebenu nuklearnih eksplozija.

Ostale ideje su da se pomoću jakog lasera zagrije radni fluid u motoru, tako da nema raketnog motora koji sagorijeva bilo što, radije zagrijana tekućina izlazi iz motora velikom brzinom, prenoseći zamah. Raketni motor, bez izgaranja.

Orbitalne graške, kabel od baze u GeoSyncu, spuštajući se na površinu Zemlje ideja je, koja je uglavnom još uvijek znanstvena fantastika. (Kabel mora biti dugačak 22.300 milja. Dovoljno da se nekoliko puta omota oko Zemlje. Potrebna mu je protuteža ili kabel iste dužine koji strši u drugu stranu). Ali ovo bi bio pristup postizanju orbite bez rakete.

Puške ili visokoenergetski kemijski pištolji sličnog su pristupa, ubrzavaju vozilo u pištolju. Railguns rade ili magnetima (linearni akcelerator) ili isparavanjem nečega strujom koja generira potisak. Kemijske puške pale vatru iza vozila, ali potiskuje je rub eksplozije (vrsta zatvorenog, kemijskog Oriona).

Jao, nema nikakvog antigravitacijskog ili urednog trika za izlazak u orbitu.

Gradijent ubrzanja nije simetričan u odnosu na geosinhsku orbitu, već je mnogo strmiji na zemaljskoj strani geosinha. Bez protuutega, kabel bi se trebao protezati 144 000 km od zemljine površine.
Ne bih rekao "nikad" za Orion. Sve što zahtijeva je drugačija politika.
#4
+4
Anthony X
2014-06-01 20:46:10 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Da biste na bilo koji koristan način izašli iz atmosfere, morate ubrzati barem do brzine povezane s niskom Zemljinom orbitom i to bez pada natrag prije nego što se postigne ta brzina.

Ionski pogoni to gotovo sigurno nikada neće učiniti. Puno su učinkovitiji s pogonskim gorivom (puno manja masa pogonskog goriva utrošena za postizanje zadane delta-V) od kemijske rakete, ali ih se ne može napraviti za postizanje potrebnog ubrzanja vozila. Treba vam najmanje 1 g da uravnotežite površinsku gravitaciju, a zatim nekoliko da biste se pomaknuli gore-dolje. Ionski motori isporučuju vrlo male frakcije g; dobro rade za svemirske letjelice koje su već u svemiru u dugotrajnim misijama, ali ne smatra se da su ikada svemirska lansirna tehnologija.

Postoji nekoliko zanimljivih tehnologija koje bi mogle biti primjenjuje se na lansiranje u svemir.

Jedan je SABRE motor. Ako uspije, mogla bi zamijeniti vertikalnu raketu za lansiranje padom polijetanjem uzletno-sletne staze gotovo poput uobičajene zrakoplovne linije za pristup orbiti. Iako je učinkovito raketni motor na velikim nadmorskim visinama gdje nema dovoljno zraka za pogon mlaznog motora, SABER bi djelovao kao mlaz koji diše zrak na manjim nadmorskim visinama, znatno smanjujući masu pogonskog goriva koje bi vozilo trebalo pri podizanju za let u orbitu, u usporedbi s konvencionalnom raketom.

Druga je nuklearna raketa. To je bilo pionirsko tijekom 50-ih i 60-ih godina, težilo se do te mjere da se mogao izgraditi izvediv sustav lansiranja, iako to nikada nije bio slučaj. Nuklearna raketa zamjenjuje kemijske reakcije nuklearnim reakcijama kao izvorom energije za stvaranje struje vrućeg plina za pogon. Brzina ispušnih plinova bila bi puno veća od brzine bilo koje kemijske rakete, što bi značajno smanjilo maseni udio pogonskog goriva vozila.

#5
+3
LocalFluff
2014-05-31 13:49:12 UTC
view on stackexchange narkive permalink

JP Aerospace, koji trenutno ima visinski rekord za zračne brodove na 95.085 stopa, planira letjeti zračnim brodovima u orbitu jak>. Jednom kad ga boyancy zauzme iznad gotovo cijele atmosfere, on će se koristiti svojevrsnim raketnim motorom, elektrokemijskim pogonom koji ga tijekom nekoliko sati ubrzava do orbitalne brzine. Wikipedia ima pregled orbitalnih zračnih brodova, a evo i podugog radijskog intervjua s Johnom Powellom iz JP Aerospace.

#6
  0
user3437
2014-05-30 22:08:25 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Kritični problem nije visina već brzina. Može li nam kombinacija prethodno ohlađenih mlaznica, ionskih pogona i raketa omogućiti putovanje u svemir jeftinije, sigurnije i učinkovitije od trenutne metode zasnovane na raketama? Korištenjem prethodno ohlađenog mlaznog motora za povećanje visine, a zatim pomoću ionskog pogona za dodatni potisak mogli biste postići potrebnu brzinu. Preokrenuvši postupak, mogli biste pristati na letjelicu konvencionalno uklanjajući potrebu za toplinskim štitnicima i drugim pozamašnim uređajima za povratak. http://youtu.be/KFL623O9CXQ

Ne, jonski pogoni ne proizvode potreban potisak. Sve dok ne postignete vrijeme orbite je najvažnije i to isključuje sve opcije s malim potiskom.
Objava doslovno ponavlja opis videozapisa "Tube". -1 za to i nedostatak provjerljivih izračuna.


Ova pitanja su automatski prevedena s engleskog jezika.Izvorni sadržaj dostupan je na stackexchange-u, što zahvaljujemo na cc by-sa 3.0 licenci pod kojom se distribuira.
Loading...