Техника - молодёжи 2011-07, страница 36

смелые проекты космос

ТЕХНИКА - МОЛОДЕЖИ I №93Л I июль2011

но ее реализации препятствует ряд проблем. Они нашли разрешение в работах российского инженера Александра Майбороды - в российских патентах RU2398717 и RU2385275 и аналогичных заявках на получение зарубежных патентов WO/2010/082869 & W0/2010/095977 (и новой заявки на изобретение от 22.11.2010).

ПРОБЛЕМА ИСТОЧНИКА

Как сказано выше, она состоит в том, что у аппаратов на орбитах высотой до 800 км источник энергии не может быть ядерным. Решение найдено на пути модификации целевого назначения PROFAC - перевода его со сбора атмосферного воздуха на сбор веществ, поставляемых с Земли суборбитальными ракетами по схеме, подобной запатентованной Марвиком. В этом варианте орбита КАН может проходить на большей высоте, там, где аэродинамическое сопротивление значительно слабее.

Но тогда можно вместо ядерного реактора использовать большие солнечные преобразователи, особенно в схеме вертикальной спутниковой системы с размещением солнечных батарей на верхнем блоке. Вместо атмосферного азота, задействованного у Димитриадиса в качестве рабочего тела, в ЭРД в данном случае расходуется часть вещества, поступившего с Земли.

Мы исключили «запрещённый» источник энергии, заставив аппарат «собирать» не воздух из атмосферы, а грузы с суборбитальных траекторий. Но это не значит, что сбором воздуха нужно обязательно пожертвовать.

Если камеру в «двухспутниковой» схеме опустить до высоты 120-130 км (что, учитывая относительно малую долю аэродинамического сопротивления троса в полной силе торможения при накоплении веществ, вполне допустимо), то возможно и накопление воздуха - параллельно с приёмом грузов, поднимаемых суборбитальными ракетами. Такая универсализация даёт нам способ создания орбитальных запасов высококипящего (не криогенного) ракетного топлива в виде соединений азота с водородом (гидразин) и азота с кислородом (азотный тетраоксид).

Рис. 5. Разгон спутников для достижения космической скорости и выведения на высокие орбиты:

5.1. На орбите КАН передаёт накопленное вещество специализированному спутнику-разгонщику.

5.2. Спутник-разгонщик при помощи электроракетных двигателей, питающихся

от солнечных батарей, выходит на высокоэллиптическую орбиту и выбрасывает в виде трека вещество, взятое с КАН. В перигее, ближе всего к поверхности Земли, трек будет иметь наибольшую скорость, и здесь он встретится с выводимым аппаратом...

5.3. Многоразовая ракета выводит спутник, практически не придавая ему горизонтальной скорости. Такая ракета может быть в 10 раз и более, лёгкой, чем полноценный орбитальный носитель. Спутник выводится в перигей той орбиты, по которой движется трек.

5.Д. Трек попадает в двигатель, спутник разгоняется, ракета планирует на Землю...

В этом случае ракеты доставляли бы только водород, доля которого в составе гидразина всего 12,5%.

Более того, есть возможность вообще обойтись без водорода. Существует ряд взрывчатых соединений, в состав которых входят только соединения азота и кислорода. Они могут быть применены в так называемых пульсирующих детонационных двигателях, предложения по конструкции которых уже существуют. То есть можно полностью исключить из процесса производства ракетного топлива на орбите поставку углеводородного сырья суборбитальными ракетами.

В новой схеме можно усовершенствовать решение частной проблемы энергоснабжения двигательной установки КАН. Для этого вместо ЭРД предлагается использовать тросовый электродвигатель — вертикальная тросовая спутниковая система сама подсказывает такой вариант. Преимущества - тросовый электродвигатель не требует расхода рабочего вещества, имеет КПД до 90% и цену тяги, в четыре раза меньшую, чем у ЭРД.

ПРОБЛЕМА ГИПЕРМАССИВНОСТИ

Для её решения грузы, направляемые в КАН, следует формировать не как отдельные крупные монолиты, а как

поток мелких порции, доставляемых также одной суборбитальной ракетой.

Камера с буферным веществом должна весить как минимум в 10 000 раз больше массы груза, принимаемого со скоростью около 8000 м/с. Если раздробить груз на 10-100 тыс. порций, то есть превратить его в поток вещества, части которого поэтапно входят в камеру и тормозятся в ней, то потребная масса камеры с буферным веществом также уменьшится в 10-100 тыс. раз.

В результате этого запатентованного решения массу приёмной камеры КАН удаётся снизить с 10 000 т в проекте Марвика до 1 т в проекте Майбороды.

Это, конечно, не означает, что в такое же число раз уменьшится и общая масса аппарата. Накапливающееся в камере вещество представляет собой раскалённую массу, нуждающуюся в интенсивном охлаждении. Соответствующая система, конечно, достаточно громоздка и массивна; но всё равно, масса аппарата, работающего с потоком вещества, радикально уменьшается в сравнении с «моногрузовым» КАН.

В технологическом аспекте такая камера есть аналог ракетного двигателя, только действующего наоборот,- примерно так же, как, напри