Küsimus:
Maa tõukejõust väljumise meetodid, välja arvatud raketid?
Marmstrong
2013-07-17 12:54:39 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Suure kuluva energiahulga tõttu on Maa atmosfäärist väljumise standardmeetod raketijõud. Kas arenduses on muid meetodeid, mis ei hõlma rakette? Nt päikesepurjed, kosmoseliftid?

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

Praegu olemas ja atmosfäärist lahkumiseks? Ei. See on alati üht tüüpi raketimootor, olgu siis vertikaalse stardi või horisontaalse tahke kütuse või hapniku-vesiniku jaoks.

Välja töötatud - kindlasti jah.

Päikesepurje on ainult kosmoses elujõuline, arvestades, et päikesetuul, mille see kätte saab, on väike osa füüsilisest (õhu) tuulejõust, mis tähendab, et see oleks atmosfääri ülakihis tükkideks rebitud ja ei pakuks kunagi piisavalt tõukejõudu maa raskuse ületamiseks. Sama ioonmootori puhul, millel on minimaalne tõukejõud maa raskusjõu ületamiseks, kuid suudab seda tõukejõudu aastaid järjest kasutada, kulutades minimaalselt energiat ja kütust.

Kuid on mitmeid kavandatud meetodeid mis ei hõlma raketimootoreid. Kosmoseliftide plaanide kallal töötab juba üksikuid rühmi - me oleme sellest üsna kaugel, sest ainus elujõuline materjal - nanotorud - hoolimata mustusest ja odavast toorainest on tootmine endiselt ülemäära kallis. Oli plaan kasutada antarktilist jääd mitmeastmelise kahuriga sarnase starditoru ehitamiseks, sõidukite veeskamiseks diagonaalselt, kasutades maismaale suunatud lõhkekehasid; see jäi keskkonnaküsimuste tõttu soiku. Planeeriti "osaline kosmoselift" - köis, mis LEO juures tiirleb ümber Maa ja mille tagumise otsa jõuavad õhku hingavate reaktiivmootoritega sõidukid, dokkides nende kasuliku koormuse sellele, seejärel tõstetakse kasulikku koormust orbiidile ja lastakse õhust välja köie teine ​​ots, kasutades sealt kosmoseseadet (päikesepurje, iooniajam).

Nende kõigi probleem on see, et nende käitamine oleks raketimootoritega võrreldes oluliselt odavam - stardihind maksis murdosa praegusest kaaluvad nende esialgsed kulud üles raketimootoriga sõiduki maksumuse mitu korda. Praeguse majanduse tingimustes on nad kõik ootel või jätkuvad liustiku tempos, kus on täidetud ainult väikesed ja odavad kõrvalülesanded, samas kui suurem osa tööst ootab rahastamist.

Tundub, et meenutan, et objektide orbiidile surumiseks kasutati valgusvihu kasutamist. Raudteepüstolid sarnaneksid teie mainitud "mitmeastmelise kahuriga".
Valgusvihu tõukejõud oli mõeldud juba orbiidil sõitvatele sõidukitele - päikesepurje variant, kus statsionaarne (orbiidil olev) suur lääts / peegel koondaks päikesevalguse väikesele sõidukile, pakkudes sellele palju suuremat tõukejõudu, kui päikesepurje üksi suudaks pakkuda . Nii kahuril kui ka relvapüssi lähenemisel on väga lühikese aja jooksul tohutu algkiirendus, mis on tõenäoliselt mis tahes meeskonnale surmav ja kahjustab täpset varustust, kuid neid peetakse orbiidi tootmiseks toorainete tarnimiseks siiski otstarbekaks.
Valguskiire uurimine, mida ma teleris nägin, oli maapealne. Kui ma õigesti mäletan, kasutas see pulseerivat kiiret kerge koonuse tõstmiseks võib-olla paar meetrit - väga varajased uuringud. Kahtlustan, et selline asi ei olnud otstarbekas, kuid see tuletab meelde ka "võimalust" kasutada valgusvihku, et sõidukit otse lükata ja raketikütust laiendada - kuid see on ilmselt * veelgi vähem praktiline.
@Paul: ; kerge rõhk on väga nõrk ja on probleem, et te ei saa imendumist eemaldada, anda liiga väikesele alale liiga palju valgust ja see põletab auku, suurendab pinda ning muutub raskeks ja tuuleohtlikuks.
Stardisilmus või kosmosekaabli lähenemine on üsna võigas, kuid ma arvan, et see tegelikult töötaks. Peale selle ehitamise võõra esialgse maksumuse, see tähendab.
James Benford esitas sel suvel mikrolainete taladega purjede eksperimentaalse töö tulemused, mida saab teoreetiliselt kasutada käsitöö orbiidile viimiseks: http://www.youtube.com/watch?v=ef0aZ3zp1rk, algusega kell 28:56.
Ma pole kindel, kas "osaline kosmoselift" oleks dünaamiliselt stabiilne. Tavalises kosmoseliftis hoiab tsentripetaalne jõud köit pingul. Selles osalises konstruktsioonis tõmbaks köiel roniv objekt ülemise osa alla. Selle orbiidil hoidmiseks oleks vaja mingit aktiivset süsteemi.
@PhilMacKay: Muidugi, nagu varem mainitud: "köit" tuleb aktiivselt reguleerida "ronimis" veesõiduki põhjustatud kõrguse kaotuse suhtes. Erinevalt klassikalisest liftist, mis suudab praktiliselt toota tasuta energiat, vajab see iga käivitamise jaoks energiavarustust, kasutades lihtsalt seda tõhusamalt kui keemilised tõukejõusüsteemid.
Kosmosekahuritest on olemas variant "Äikese kaev", mis laseb maa-aluse tuumadetooniga orbiidile kasuliku koormuse. See võis tahtmatult juhtuda 1957. aastal toimunud plumbbobi katsetel, vähem kui kaks kuud enne Sputnikut. https://et.wikipedia.org/wiki/Operation_Plumbbob#Propulsion_of_steel_plate_cap Siiski arvan, et see võib olla ebapraktiline ja teoreetiliselt isegi mitte odavam ...
#2
+8
Loren Pechtel
2014-05-30 22:45:41 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Mitu plakatit on maininud, kuid lükanud tagasi oavarraste, kuna materjaliteadus ei suuda piisavalt tugevat kaablit toota. Siiani pole keegi maininud teist kosmoselähedast redelit - stardisilmusid. Nad ei vaja supermaterjale, kuna neid toetavad orbiidi kiirusest kiiremini liikuvad objektid. Suur miinus on see, et liikuvad objektid toetavad neid - kui nad liikumisest loobuvad, kukuvad nad alla.

Põhiidee on, et ehitate kaks jaama, mis tõstavad raudvardasid edasi-tagasi. Lattide ümber pööramiseks kasutate ülitugevaid magneteid, kui vardad liiguvad, on sisendenergia minimaalne. Algselt lendavad nad edasi-tagasi ballistilisel trajektooril.

Siis ehitate lendavate latide kohale raja. Rada suunab ribad allapoole, muutudes selle käigus tõstmiseks. Lattide kiirus on kompenseerimiseks suurem - nad jätkavad sama rada. Nüüd on teil see, mis võrdub kosmosesse ulatuva rongirajaga. Maglevi rongi kiirusel vaakumis pole ülempiiri.

  Tehniliselt võimalik: Jah. Maksumus: TremendousSafety: mitte minu jaoks!  

Samuti on olemas kahe idee kombinatsioon.

Ehitage rõngasse ümber Maa tornide komplekt. Nad toetavad toru, toru sees on teil rõngas. Keerake rõngast orbiidi kiiruse kohal, tekitades tornide raskuse vähendamiseks piisavalt ülespoole suunatud jõudu. Kuna oleme tornide koormusele vastu astunud, võime vabalt kõrgemale ehitada. Seejärel ehitage koormuse vastuvõtmiseks veel üks rõngas. Korrake, kuni olete nii kõrgele kui soovite minna. Kui lähed geosünkroonist mööda, pöörlevad rõngad orbiidi kiirusest madalamale, et tekitada pigem üles- kui ülespoole suunatud jõudu.

  Tehniliselt võimalik: jah. Materiaalsete piirangutega toimetulekuks saate rõngad ja tornid ehitada nii lähedale kui vaja. Maksumus: tohutu ^ 2. Turvalisus: kuigi liikuvaid osi on, ei sarnane see stardisilmusega, mis nõuab pööramisjaama.  
#3
+4
geoffc
2014-03-04 00:38:56 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Põhiküsimus on see, kuidas saaksin selle asja kiirendada orbiidi kiiruseni.

Praeguseks on õnnestunud ainult raketid. Raketid suudavad suure tõukejõu tekitamisel suure impulsiga üsna tõhusalt töötada, kuid on keerukad.

Muude ideena mainitud ideed on näiteks Orion, kes kasutas hiiglaslikku sõidukit suure plaadiga, mis allapoole suunatud küljel lõhkaks tuumaseadme. Seejärel neelaks plaat löögi ja vedrude kaudu ühendatud (tohutu, nagu te ette kujutaksite) kannaks selle hoo sõidukile. Ilmselgelt ei juhtu seda kunagi. (Muidugi on romaani Footfall süžee see, et tulnukate sissetungi tõrjumiseks on vastuvõetav isegi Orion). Põlemata raketimootor, mis sõidab lihtsalt tuumaplahvatuste harjal.

Teised ideed on kasutada suure võimsusega laserit mootori töövedeliku soojendamiseks, seega pole raketimootorit, mis midagi põleks, pigem väljub kuumutatud vedelik mootorist suure kiirusega, andes hoogu edasi. Raketimootor, tegelikult põlemata.

Orbitaalsed beanstalkid, kaabel GeoSynci baasist, Maa pinnale laskumine on idee ja see on enamasti ikkagi ulme. (Kaabli pikkus peab olema 22 300 miili. Piisab mitu korda ümber Maa mähkimiseks. See vajab vastukaalukaalu või sama pikkusega kaablit, mis jääb teistpidi välja. Kuid see oleks lähenemisviis orbiidile jõudmiseks ilma raketita.

Rongipüstolid või suure energiaga keemilised relvad on lähenemisviisilt sarnased, kiirendavad sõidukit relvas. Raudteepüssid töötavad kas magnetite (lineaarkiirendi) abil või aurustades midagi tõukejõudu tekitava vooluga. Keemiarelvad süütavad sõiduki taga tule, kuid seda surub plahvatuse serv (omamoodi piiratud, keemiline Orion).

Kahjuks pole orbiidile jõudmiseks antigravitatsiooni ega korralikku trikki.

Kiirendusgradient pole geosünkrooni orbiidi suhtes sümmeetriline, see on geosünkrooni maaküljel palju järsem. Vastukaaluta peaks kaabel ulatuma maapinnast 144 000 km.
Ma ei ütleks Orioni kohta "mitte kunagi". See nõuab ainult erinevat poliitikat.
#4
+4
Anthony X
2014-06-01 20:46:10 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Atmosfäärist mis tahes kasulikul viisil väljumiseks peate kiirendama vähemalt madala Maa orbiidiga seotud kiiruseni ja tegema seda enne selle kiiruse saavutamist maapinnale tagasi kukkumata.

Ioonkettad seda peaaegu kindlasti ei tee. Need on raketikütuse kasutamisel palju tõhusamad (antud delta-V saavutamiseks kulub palju vähem raketikütuse massi) kui keemiline rakett, kuid neid ei saa ehitada sõiduki vajaliku kiirenduse saavutamiseks. Pinna gravitatsiooni tasakaalustamiseks on vaja vähemalt 1 g ja seejärel mõnda üles-eemale liikumiseks. Ioonmootorid edastavad väga väikseid fraktsioone grammist g; need sobivad hästi kosmosesõidukite jaoks, mis on juba kosmoses pikaajalistel missioonidel, kuid neid ei peeta kunagi kosmose käivitus tehnoloogiaks.

On paar huvitavat tehnoloogiat, mida võiks kasutada rakendatakse kosmosesse laskmiseks.

Üks neist on mootor SABER. Kui see õnnestub, võib see asendada orbiidile pääsemiseks vertikaalse padrulaadiga raketi maandumisrajaga peaaegu nagu tavaline lennuk. Ehkki reaktiivmootori käitamiseks on raketimootor suurtel kõrgustel, kus õhk on ebapiisav, toimiks SABER madalamatel kõrgustel õhku hingava joana, vähendades oluliselt raketikütuse massi, mida sõiduk vajab orbiidile lennutõstmisel, võrreldes tavalise raketiga.

Teine on tuumarakett. See oli 50-60-ndatel aastatel pioneer, jätkates kuni teostatava stardisüsteemi ehitamiseni, kuigi mitte kunagi varem. Tuumarakett asendab keemilised reaktsioonid tuumareaktsioonidega kui jõuallikaga, et toota tõukejõuks kuuma gaasi voogu. Heitgaasi kiirus oleks palju suurem kui mis tahes keemiaraketil, vähendades oluliselt sõiduki raketikütuse massiosa.

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

JP Aerospace, millel on praegu õhulaevade kõrguse rekord 95 085 jalga, plaanib lennata õhulaevad orbiidile tugev>. Kui lapsepõlv on võtnud selle peaaegu kogu atmosfäärist kõrgemale, kasutab see siiski omamoodi raketimootorit - elektrokeemilist tõukejõudu, mis kiirendab seda mitme tunni jooksul orbiidi kiiruseni. Vikipeedial on ülevaade orbiidi õhulaevadest ja siin on pikk raadiointervjuu JP Aerospace'i John Powelliga.

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

Kriitiline probleem pole pikkus, vaid kiirus. Kas eeljahutatud reaktiivlennukite, iooniajamite ja rakettide kombinatsioon võimaldab meil reisida kosmosesse odavamalt, ohutumalt ja tõhusamalt kui praegune raketipõhine meetod? Kasutades kõrguse saavutamiseks eeljahutatud reaktiivmootorit, siis lisatõuke saamiseks iooniajamiga võite saavutada vajaliku kiiruse. Protsessi ümberpööramiseks võite veesõiduki maanduda tavapäraselt, eemaldades vajaduse soojuskaitsete ja muude kopsakate tagasipöördumisseadmete järele. http://youtu.be/KFL623O9CXQ

Ei, ioonajamid ei tekita vajalikku tõukejõudu. Kuni olete saavutanud orbiidiaja, on see oluline ja see välistab kõik madala tõukejõuga võimalused.
Postitus kordab sõna-sõnalt 'Tube'i video kirjeldust. -1 selle jaoks ja kontrollitavate arvutuste puudumine.


See küsimus ja vastus tõlgiti automaatselt inglise keelest.Algne sisu on saadaval stackexchange-is, mida täname cc by-sa 3.0-litsentsi eest, mille all seda levitatakse.
Loading...