На микроволнах в космос
Про способы вывода полезной нагрузки в космос и разгона в космосе написано уже немало. Это и проект Starshot (сначала хотел вставить вот это, но по поиску немало интересного научно-популярного выдаётся на пикабу), и всевозможные планы использования микроволн для доставки грузов в составе более сложной системы вроде того же "космического лифта" и прочих похожих. И вот в копилку способов применения микроволновок к освоению и "бороздению космическими кораблями просторов Большого Театра" ещё один.
Существует такой американский стартап Escape Dynamics, который разрабатывает ракету-носитель довольно необычного типа. Их детище летает не на внутреннем химическом источнике (например горении керосина или водорода в кислороде) а на внешнем — микроволновом. Реактивная сила получается путем выбрасывания нагретого водорода, а нагревается он микроволновым лучом от наземного источника. Создатели этого стартапа верят, что на таком базисе можно разработать легкий, дешевый многоразовый корабль для вывода (пока небольших) серийных нагрузок в космос. Действительно, эта концепция как бы строит мост между одноразовыми носителями, подразумевающими уничтожение при каждом запуске высокотехнологичного «железа» на десятки миллионов долларов и астроинженерными проектами (типа пусковой петли или космического лифта), которые подразумевают дешевый вывод но и запредельную величину капиталовложений.
И мегаваттный от ОАО «Гиком».
С частотой все просто. Даже самые быстро ускоряющиеся ракеты заканчивают активный участок в удалении 1000-1500 километрах от точки старта. Даже если поставить несколько станций, очевидно, что меньше, чем 500 километрами дальности до корабля мы не обойдемся. Если мы не хотим терять излучение, то желательно иметь размер пятна микроволн на цели не больше 10 метров. Это соответствует ширине луча в 4 угловые секунды. Что бы создать такой узкий луч, произведение частоты (в ГГц) на диаметр антенны (в метрах) должно равняться 18900! Т.е. для частоты 10 гигагерц диаметр антенны будет 1,9 км. Слава богу, можно поднять частоту… например до известного микроволнового окна прозрачности в 92,3 гигагерца, и получить диаметр эквивалентной антенны в 205 метров.
Таким образом становится понятен первый момент — откуда взялось поле поворотных антенн (работающих, как единая фазированная решетка) и частота в 92,3 ГГц.
Теперь про мощность. Escape Dynamics говорит, что удельный импульс их конструкции при работе на водороде составит 700-850 секунд. Это не рекордно много, но зато не требует нагревать водород до 3200 С. Эта цифра и вес выводимой полезной нагрузки (200 кг) позволяет сразу определить некоторые важные параметры их шаттла. Как это сделать? Из формулы Циолковского и некоторых предположений. Известно, что для вывода на орбиту с учетом всех потерь необходимо набрать 9300 м/с. При удельном импульсе 700 секунд по этой формуле можно узнать соотношение веса топлива (реактивной массы) и корабля V = I * ln (Mn/Mk), где V — скорость, которую наберет ЛА, отбрасывая с удельным импульсом I массу топлива Mt = Mn (начальная) — Mk (конечная). У нас получится соотношение начальной массы к конечной — 3,87. Если считать, что у нас супер-шаттл, который весит 1/4 от массы вмещаемого топлива, то он получится весом в 500 кг, а водорода мы израсходуем 2 тонны. И выведем 200 кг на низкую орбиту.
Исследователи космоса
16.3K постов46.7K подписчиков
Правила сообщества
Какие тут могут быть правила, кроме правил установленных самим пикабу :)