Raketenfreier Weltraumstart

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Einführung


Guten Tag lieber Harazhiteli! Die Herstellung und der Betrieb von Trägerraketen sind recht teuer und gefährlich. In dieser Hinsicht sind auch die Kosten für den Start einer Nutzlast in den Orbit hoch. In diesem Artikel werden alternative (raketenfreie) Möglichkeiten zum Starten von Raumfahrzeugen in den Weltraum betrachtet. Wenn ich für Sie von Interesse bin, willkommen bei cat.

Weltraumaufzug


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Dies kann bereits als Klassiker des Genres bezeichnet werden - ein ähnliches Konzept wurde in mehr als einem Science-Fiction-Film beschrieben. Zum ersten Mal wurde eine solche Idee 1895 von K. E. Tsiolkovsky zum Ausdruck gebracht. Der Weltraumaufzug besteht aus drei Hauptteilen: Sockel, Kabel und Gegengewicht.

Die Basis ist ein Ort auf der Oberfläche des Planeten, an dem das Kabel befestigt ist und das Anheben der Last beginnt. Es kann sowohl mobil (z. B. auf einem Seeschiff) als auch nicht mobil sein. Der Vorteil der beweglichen Basis liegt auf der Hand - es ist möglich, Hurrikanen und Stürmen zu entkommen, die das Kabel beschädigen können.

KabelEs ist ein sehr dünner Faden (im Verhältnis zu seiner Länge natürlich) aus strapazierfähigem Material, der in einer geostationären Umlaufbahn gehalten und durch Zentrifugalkraft in dieser Position gehalten wird. Derzeit ist es nicht möglich, ein solches Material herzustellen. Theoretisch können Kohlenstoffnanoröhren jedoch zu einem solchen Material werden. Leider ist ihre Produktion im industriellen Maßstab noch sehr weit entfernt. Die Festigkeit des Raumkabels sollte je nach Höhe zwischen 65 und 120 Gigapascal liegen (zum Vergleich: Die Festigkeit von Stahl überschreitet 1 GPa nicht).

Gegengewichtdient dazu, sicherzustellen, dass das Kabel immer unter Spannung steht. Sie können jedes massive Objekt sein, sei es ein Asteroid oder eine Raumbasis (was attraktiver ist). Das Gegengewicht ist viel höher als die geostationäre Umlaufbahn. Wenn das Kabel bricht, kann es daher durchaus in eine nahezu solare Umlaufbahn fliegen. Wenn sie als Raumstation dienen sollen, muss sie daher mit einem eigenen Antriebssystem ausgestattet sein.

Lasten in die Umlaufbahn werden mit einem speziellen Lift (oder vielleicht sogar mehr als einem) angehoben, und laut Wissenschaftlern sollte die Reise von Ende zu Ende etwa 7 Tage dauern. Natürlich nicht schnell, aber sehr günstig. Am Ende ist es viel schneller als der Start mit Raketen, deren Vorbereitung viele Monate dauert. Natürlich sollte ein Projekt dieser Größenordnung international sein, da kein Staat es alleine meistern kann. Dies wirft wiederum eine Reihe von Problemen und Fragen auf. Erstens, in welchem ​​Gebiet sollte sich eine solche Struktur befinden? In der Tat ist es aufgrund seiner gigantischen Größe unmöglich, eine Verletzung des Luftraums mehrerer Staaten zu vermeiden. Zweitens muss der Weltraumaufzug vor Terroranschlägen und militärischen Konflikten geschützt werden.

Vorteile:

  • Relative Billigkeit der Frachtlieferung in die geostationäre Umlaufbahn
  • Erhebliche Kosteneinsparungen beim Start interplanetarer Raumfahrzeuge
  • Die Möglichkeit, kostengünstige Raumausflüge durchzuführen
  • Im Gegensatz zu Raketen werden keine giftigen Substanzen in die Atmosphäre freigesetzt.


Nachteile:

  • Komplexität der Implementierung
  • Hohe Baukosten
  • Die Notwendigkeit, viele rechtliche und rechtliche Probleme anzugehen

Orbitalebene


Weniger fantastische und bereits durchaus realisierbare Idee eines raketenfreien Weltraumstarts. Mit einer Orbitalebene meine ich ein Raumschiff, das ausschließlich mit eigenen Triebwerken in die Umlaufbahn gebracht wird. Die Besonderheit solcher Geräte ist, dass sie wie normale Flugzeuge starten und landen können.

Im Allgemeinen ist die Idee der Raumflugzeuge nicht neu und reicht bis in die Mitte des 20. Jahrhunderts zurück. Das erste detaillierte Projekt eines automatischen Raumfahrzeugs war das nicht realisierte Projekt von Zenger zur Schaffung eines suborbitalen Zilberfogel-Bombers im nationalsozialistischen Deutschland. Die theoretische Flughöhe sollte 260 Kilometer betragen, was sicherlich höher ist als die Pocket Line (100 km), die offizielle Grenze des Weltraums.

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Silbervogel Modell

Aufgrund der hohen Komplexität der Antriebs- und Strukturtechnologien wurde kein einziges Projekt von Orbitalflugzeugen umgesetzt. Reaction Engines entwickelt derzeit ein wiederverwendbares einstufiges automatisches Skylon-Raumschiff. Ich stelle fest, dass es im Anfangsstadium wie ein gewöhnliches Flugzeug abheben wird und nach Erreichen von Mach 5,5 und einer Höhe von 26 km von seinen eigenen Tanks auf Sauerstoffversorgung umschalten wird. Laut Experten sollte Skylon die Kosten für den Versand von Waren um das 15- bis 20-fache senken.

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Raumschiff Skylon. Es befindet sich in der Anfangsphase der Entwicklung.

Vorteile:

  • Normale Flugplätze sind nicht erforderlich
  • Im Gegensatz zu einem Weltraumaufzug kann die Höhe der Umlaufbahn gewählt werden
  • Machbarkeit in den kommenden Jahrzehnten


Nachteile:

  • Die Notwendigkeit für fortschrittlichere wiederverwendbare Motoren
  • Hoher Kraftstoffverbrauch

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