Техника - молодёжи 2011-07, страница 33

Рис. 2. Проект PROFAC в классическом виде для сбора кислорода из верхних слоёв атмосферы. Цифрами обозначены: 3

1-топливные баки резервных (аварийных) химических двигателей (ЖРД);

2 - бак жидкого кислорода;

3 - установка для выделения и ожижения кислорода;

Д-ядерный реактор; '

5-диффузор для забора < атмосферного воздуха; ¹ 6 - система охлаждения j реактора;

7 - система охлаждения установки ожижения кислорода;

8 - резервные (аварийные) ЖРД;

9 - электрореактивные двигатели;

10 - стыковочный узел

Владимир МЕЙЛИЦЕВ

Если провести хладнокровные подсчёты, то выяснится, что ракета - транспортное средство с очень низкими показателями эффективности. Собственно, это было понятно ещё 50 лет назад. Поэтому параллельно с развитием ракетной техники шли теоретические изыскания в плане поиска если не альтернативы ракете, то, по крайней мере, серьёзного ей подспорья, а также переосмысление основ организации геокосмического грузооборота.

Важными достижениями в этом направлении стали проекты космических накопителей вещества Дими-триадиса и Марвика.

КОСМИЧЕСКИЙ НАКОПИТЕЛЬ

Проект Димитриадиса - PROFAC (рис. 2) - это технология аккумуляции атмосферных газов при помощи космического аппарата-накопителя (КАН). Перемещаясь у границы плотных слоёв атмосферы, КАН захватывает разреженный воздух, сжимает его в заборнике и в компрессорах, охлаждает и выделяет жидкий кислород. Азот используется в ядерном электроракетном двигателе (ЭРД) для компенсации потерь на аэродинамическое сопротивление.

Таким образом, решается проблема резкого удешевления поставок ракетного топлива (РТ) в орбитальные топливохранилища - ведь кислород составляет основную по массе часть типичного РТ.

Но есть ещё водород, есть конструкционные материалы для космического строительства - их тоже нужно доставлять на орбиту. Эту задачу, в общем, решает проект Марвика, дающий способ доставки на орбиту любых веществ, причём не только с Земли, но и с Луны.

Процесс выглядит так (рис.1). Ракета с грузом, который должен быть выведен на орбиту, а конкретно - попасть в КАН, стартует строго вертикально, выпускает груз и падает (или планирует) на Землю.

Груз имеет нулевую скорость относительно Земли, и, значит, скорость около 8 км/с относительно аппарата-накопителя. Он попадает в переднее входное отверстие камеры КАН и в районе её центра сталкивается с большой массой буферного вещества. В заднее отверстие камеры поступает груз лунного материала, его скорость около 11 км/с относительно Земли и около 3 км/с относительно аппарата-накопителя. За счёт правильного подбора масс вектор-сумма моментов «земных» и «лунных» грузов приблизительно равна нулю, а значит, высота и скорость КАН остаются практически неизменными. Дополнительно при помощи «лунного грузопотока» можно компенсировать потери на аэродинамическое сопротивление. Выигрыш по сравнению с «классической» схемой обеспечивается тем, что ракетам не надо достигать высоты орбитальной базы и разгоняться до полного выравнивания скоростей. Это повышает грузоподъёмность ракет в 10-15 раз.

Камера, используемая для приёмки грузов, может представлять собой часть спутниковой системы из двух аппаратов, ориентированных по направлению земного радиуса и соединённых фалом. Для минимизации затрат на доставку грузов она размещается на очень низкой околоземной орбите (например, 200 км), на расстоянии около 100 км от центра масс системы. На таком же расстоянии от него располагается вторая часть системы - верхний блок масс.

Известна также не оформленная патентом заявка Марвика, где предложено ускорять и тормозить спутники для их перевода на разные орбиты с помощью серий неупругих ударов грузов из лунного вещества. В частности, так можно поддерживать орбиту аппарата типа PROFAC.

Главная причина нереализованно-сти обоих проектов - несоответствие их базисных положений современным требованиям безопасности и уровню развития космонавтики.

Расчёты показывают, что в рамках технологии PROFAC для накопления в течение года 300 т кислорода необходима постоянно действующая установка мощностью около 5,6 МВт. Это очевидным образом требует применения ядерного электрогенератора. Но существует запрет, наложенный международными соглашениями на использование спутников с ядерными реакторами на орбитах ниже 800 км; он фактически навсегда закрывает перспективный проект Димитриадиса.

Важнейший недостаток системы Марвика - используемые в ней аппараты чрезмерно массивны. Масса лунного ЭУМ оценивается в 2000 т, а масса каждого из КАН - около 10 000 т. Кроме того, проект не решает проблему вывода на орбиты стандартных космических аппаратов - могут доставляться только простые грузы, способные переносить гиперускорения и высокотемпературный нагрев.

Итак, концепция транспортной системы на основе КАН прогрессивна,