Odkąd ludzie zaczęli umieszczać satelity na orbicie w latach pięćdziesiątych XX wieku, polegaliśmy na dużych, potężnych rakietach, aby uciec przed ziemską grawitacją i dostać się w kosmos. Ale duże rakiety mają poważną wadę, ponieważ powodują, że starty w kosmos są drogie. Przykład: rakieta ciężkiego udźwigu NASA Space Launch System , której dziewiczy lot zaplanowano na grudzień 2019 r., Będzie kosztować około 1 miliarda dolarów za start, zgodnie z raportem Biura Inspektora Generalnego NASA (OIG) z 2017 roku . Według CNBC, koszty uruchomienia znacznie bardziej ekonomicznego Falcon Heavy SpaceX , który z powodzeniem wystartował z Kennedy Space Center w lutym 2018 r., Nadal wahają się od 90 milionów do 150 milionów dolarów za w pełni przeznaczoną do wykorzystania wersję, która została zmaksymalizowana .
Jednak od dziesięcioleci wizjonerzy szukali sposobów, aby dostać się w kosmos bez polegania - przynajmniej nie przede wszystkim - na mocy rakietowej.
Wystrzeliwuje powietrze na orbitę
Jedno z takich alternatywnych podejść, wystrzeliwanie z powietrza na orbitę, wydaje się być na skraju urzeczywistnienia. Stratolaunch , prywatna firma wystrzeliwująca w kosmos, założona przez współzałożyciela Microsoft Paula Allena w 2011 roku, ma ambitny plan latania największym samolotem świata o rozpiętości skrzydeł 385 stóp (117 metrów) na wysokość 35 000 stóp (10668 metrów). ). Tam będzie służyć jako platforma startowa na dużej wysokości dla mniejszych pojazdów o napędzie rakietowym. Po uwolnieniu pojazdy te nie będą musiały pokonywać oporu spowodowanego grubością niższej atmosfery, jak zrobiłaby to rakieta odpalana z ziemi, i będą w stanie dostać się na orbitę bez konieczności spalania jak największej ilości paliwa. W sierpniu 2018 roku firma ogłosiła swój składczterech różnych typów pojazdów nośnych. Jeden pojazd, który wciąż jest w fazie badań projektowych, samolot kosmiczny wielokrotnego użytku, może przewozić ładunek lub załogę ludzką. Stratolaunch planuje rozpocząć oferowanie regularnych usług w 2020 r. Prezes Stratolaunch, Jean Floyd, powiedział w komunikacie medialnym, że misją firmy jest uczynienie dostępu do przestrzeni kosmicznej „wygodniejszym, tańszym i rutynowym”, a planowanie wystrzelenia satelity będzie w końcu takie samo. tak proste, jak rezerwacja lotu liniami lotniczymi. W międzyczasie inny zestaw powietrzno-orbitalny, Virgin Orbit , planuje wykorzystać zmodyfikowany Boeing 747-400 jako platformę dla swojej rakiety LauncherOne, która wyrzuci satelity na orbitę.
Podwyższona wyrzutnia
Kilka innych, jeszcze bardziej egzotycznych, koncepcji wciąż pozostaje na desce kreślarskiej. James R. Powell , współtwórca nadprzewodzącego napędu maglev w pociągach w połowie lat 60. , oraz kolega inżynier George Maise , od lat opowiadali się za wykorzystywaniem tej technologii również do wystrzeliwania statków kosmicznych.
Zamiast wyrzutni, Startram Projectużyłby masywnej podwyższonej wyrzutni. „Pomyśl o pociągu z lewitacją magnetyczną (maglev) w tunelu próżniowym” - wyjaśnia Powell w e-mailu. „Bez oporu powietrza spowalniającego pojazd i bez konieczności przewożenia dużych ilości paliwa na pokładzie (jak ma to miejsce w przypadku rakiet), stosunkowo łatwo jest osiągnąć prędkość orbitalną 18 000 mil na godzinę (2900 kilometrów na godzinę) lub większe. Gdy pojazd opuszcza tunel na dużej wysokości (na przykład na szczycie wysokiej góry), pojazd poruszałby się tak szybko, że w zasadzie wraca do wysokości orbity, gdzie mała rakieta jest używana do okrążenia orbity Zaprojektowaliśmy również kilka mechanizmów, które utrzymują podciśnienie w tunelu w stanie nienaruszonym, gdy pojazd wyjeżdża z tunelu, dzięki czemu tunel można szybko ponownie wykorzystać do uruchomienia następnego pojazdu.Wszystkie główne elementy systemu StarTram już istnieją i są dobrze rozumiane ”.
Powell po raz pierwszy zaczął rozważać użycie nadprzewodzącego maglevu do wystrzelenia statku kosmicznego na sugestię kolegi z NASA w 1992 roku. masywne kable nadprzewodzące. (Oto patent, który przyznano im w 2001 roku na ten system). Zaprojektowali również zmniejszony system rur, przeznaczony wyłącznie do przewozu ładunków, który rozciągałby się na 62 mil (100 kilometrów) i wspiął się na co najmniej 13123 stóp (4000 metrów) w górę zbocza. wysokiej góry. Szacują, że system wyłącznie cargo mógłby zostać zbudowany za 20 miliardów dolarów, mniej niż koszt opracowania nowej ciężkiej rakiety NASA.
Ale po zbudowaniu Startram mógł transportować w kosmos 100 000 ton (90 718 ton metrycznych) ładunku każdego roku, wielokrotnie tyle, ile obecnie niosą rakiety, i umieszczać sprzęt na orbicie niskiej Ziemi za około 50 dolarów za funt (0,45 kilograma), Mówi Powell. To byłby ułamek tysięcy dolarów za funt, które obecnie kosztuje ładunek kosmiczny, zgodnie z tym artykułem Bloomberga z 2018 roku .
„Największym wyzwaniem technicznym jest okno wyjściowe wyrzutni” - wyjaśnia Powell. „Rura musi pozostawać w próżni, więc kiedy pojazd opuszcza wyrzutnię podczas startu, musimy zapobiec przedostawaniu się powietrza z atmosfery”. Startram utrzymywałby powietrze na zewnątrz, używając strumieni pary do obniżenia ciśnienia powietrza na zewnątrz wylotu i wykorzystując okno magnetohydrodynamiczne, które wykorzystywałoby silne pole magnetyczne do ciągłego odprowadzania powietrza.
Winda kosmiczna
Innym pomysłem, który istnieje od lat, jest budowa windy kosmicznej . Ten artykuł z 2000 roku na stronie internetowej NASA opisuje, w jaki sposób wysoka podstawowa wieża w pobliżu ziemskiego równika byłaby połączona kablem z satelitą na geosynchronicznej orbicie Ziemi, 22 236 mil (35 786 kilometrów) nad poziomem morza, co stanowiłaby przeciwwagę. Cztery do sześciu torów windowych rozciągałoby się w górę wieży i konstrukcji kablowej, prowadząc do platform na różnych poziomach. Pojazdy o napędzie elektromagnetycznym unosiłyby się na torach, wyruszając w przestrzeń orbitalną za około pięć godzin - zapewniając jednocześnie zapierający dech w piersiach widok po drodze.
Koncepcja sięga 1895 roku, kiedy rosyjski naukowiec Konstantin Ciołkowski zaproponował budowę „niebiańskiego zamku”, który miałby być połączony z konstrukcją podobną do wieży Eiffla w Paryżu. Badacz NASA napisał w tym artykule z 2005 roku, jakie technologie należałoby opracować, aby go zbudować.
Od tego czasu zwolennicy wind kosmicznych nadal reklamują tę koncepcję, ponieważ ten artykuł w IEEE Spectrum z 2015 r. Szczegółowo opisuje, i utworzyli organizację, International Space Elevator Consortium , która organizuje konferencje i publikuje raporty techniczne. Jednak wykonalność windy kosmicznej spadła w 2016 roku, kiedy chińscy naukowcy opublikowali artykuł szczegółowo opisujący swoje odkrycia, że nanorurki węglowe, materiał, w którym pokładali nadzieje zwolennicy windy kosmicznej, są podatne na wady, które mogą znacznie zmniejszyć ich wytrzymałość. .
Inne pomysły, które pojawiły się przez lata, obejmowały wysyłanie ładunków wirujących wokół spiralnych stalowych torów przed zrzuceniem ich na niską orbitę okołoziemską i wykorzystanie statków powietrznych jako platform startowych .
Teraz to jest interesujące
Koncepcja kosmicznej windy została po raz pierwszy spopularyzowana przez autora science fiction Arthura C. Clarke'a w jego powieści „ The Fountains of Paradise ” z 1979 roku .
