Ascenseur orbital et skyhook: 4 des plans les plus fous pour conquérir l'espace
Miscellanea / / April 05, 2023
Comment lancer une cargaison en orbite avec une fronde géante en polyéthylène et survivre dans l'atmosphère de Jupiter.
1. ascenseur orbital
Les fusées sont, bien sûr, très cool et belles. Il n'est pas étonnant que les fans de SpaceX suivent chacun de leurs lancements en direct. Mais les moteurs chimiques ont un problème: ils sont coûteux et inefficaces.
Envoyez sur une orbite de référence basse - la hauteur minimale à laquelle un objet peut couper des cercles autour de la planète - un kilogramme de fret même sur l'une des fusées les moins chères de notre temps Falcon 9 frais 2 719 $ C'est trop, vous ne trouvez pas ?
Par conséquent, les meilleurs esprits de l'humanité se sont débattus pendant de nombreuses décennies sur la question de savoir comment se débarrasser de ces fumer des monstres qui montent sur la traction au kérosène, et passer à quelque chose de plus économique et futuriste. L'une de ces options est ascenseur spatial.
Construire une station géostationnaire
orbite, qui pendra au-dessus du même point de la planète. Nous en abaissons un câble très résistant, qui s'étire sous l'influence de la force centrifuge. Et nous y transportons des marchandises de haut en bas sur un ascenseur électrique.Certes, on ne sait pas si les matériaux de la nature sont suffisamment solides pour en faire un câble de levage de 35 785 km de long.
En théorie, un câble pour un ascenseur spatial pourrait être tissé à partir de nanotubes de graphène. Mais pour l'instant personne échoué faire une corde en carbone de plus de 1 mètre. Néanmoins, l'ascenseur orbital est peut-être l'un des plus réaliste mégaprojets spatiaux répertoriés ici.
2. Catapulte électromagnétique spatiale
Une idée encore plus impressionnante, conçue pour faciliter le lancement d'objets en orbite. Nous construisons un long tuyau à l'équateur avec un vide à l'intérieur pour réduire au minimum les frottements. Nous accélérons le vaisseau spatial à l'aide de la force électromagnétique - selon le principe railgun.
Et il se précipite le long du tuyau jusqu'à ce qu'il prenne une vitesse cosmique, puis il saute et vole dans l'espace par inertie. Et là, il stabilise l'orbite à l'aide d'un petit moteur de correction intégré.
Certes, même ici, la réalité met des bâtons dans les roues des ingénieurs. Vraiment efficace il n'y aura qu'un tube très long: pour atteindre une orbite de référence basse, il faut une piste d'une longueur d'au moins 500 km, et de préférence plus. Comment, où et à partir de quoi construire cela, le problème est toujours le même.
De plus, pour alimenter un tel accélérateur électrique, vous aurez besoin d'une quantité folle d'énergie - vous devrez construire une centrale nucléaire à côté, voire plusieurs.
Et enfin, une telle construction est plus adapté pour la livraison de marchandises, non de personnes. Parce que si vous tirez un projectile avec des passagers à l'intérieur d'un railgun de 500 kilomètres, le contenu du navire atteindra l'espace sous la forme d'une bouillie liquide.
Un tel changement brutal de l'état d'agrégation affectera négativement la santé des astronautes.
Pour envoyer des gens dans l'espace, il faut une catapulte électromagnétique pour être plus long - au moins 1 000 km. En général, la construction n'est pas triviale.
Mais malgré les difficultés, une telle catapulte présente de nombreux avantages. Premièrement, avec son aide, vous pouvez vous débarrasser des déchets nucléaires - il suffit de les jeter dans l'espace pour qu'ils volent quelque part au loin et ne reviennent pas. Donc, dans les années 80, la NASA prévu faire.
Deuxièmement, le pistolet peut être utilisé non pas sur Terre, mais sur la Lune - il n'y a pas d'atmosphère, il n'y a pas de frottement. Vous pouvez extraire des minéraux précieux sur un satellite et bombarder notre planète avec eux dans des zones peu peuplées, puis les emporter par camions.
Enfin, le canon peut être utilisé comme arme! Lancer des flans d'acier non guidés sur l'ennemi à une vitesse d'environ 8 km / s est très futuriste et dur.
3. Colonie d'aéronautes
Aimeriez-vous coloniser, disons, Vénus ou Jupiter? Mars est déjà ennuyeuse pour tout le monde, et en général cette planète est ennuyeuse: seulement du sable et un peu de glace. Vénus est bien plus intéressante: là en surface température sous +465 °C et des pluies d'acide sulfurique. Il y a quelque chose à voir jusqu'à ce que vous fondiez.
Et Jupiter n'a pas de surface du tout - sous les nuages de l'atmosphère de la géante gazeuse cache un océan d'hydrogène métallique d'une température de 6 000 à 20 700 °C.
Mais ne vous inquiétez pas, la NASA s'est occupée de tout. Pour la colonisation à la surface de Vénus et dans les couches inférieures de Jupiter, vous n'avez pas besoin de jeter qui que ce soit - vous pouvez simplement vous installer quelque part dans l'atmosphère et vivre en paix.
Projet HAVOC implique la construction sur Vénus d'un immense dirigeable volant dans l'air ordinaire. Oui, l'oxygène et l'azote que nous respirons là-bas, en raison de la plus grande densité de l'atmosphère, agiront comme de l'hydrogène ou de l'hélium ici sur Terre, soulevant le ballon. UN recevoir L'appareil peut être alimenté par des panneaux solaires.
De cette façon, vous pouvez accommoder à une altitude d'environ 55 km - il y a 27 ° C et une brise agréable. Certes, sans masque à oxygène, vous ne pouvez pas regarder par le cockpit d'un dirigeable, car les gens ne peuvent pas respirer le dioxyde de carbone.
Une conception similaire peut être envoyer et à Jupiter. Seulement maintenant, il ne fonctionnera pas de pomper de l'hélium ou de l'hydrogène dans le ballon, car le géant en est composé.
Mais il existe un autre moyen: prélever du gaz dans l'atmosphère de Jupiter et le chauffer, par exemple, avec un réacteur nucléaire. L'hydrogène chaud dans le ballon sera plus léger que l'hydrogène froid dans la haute atmosphère, et il sera possible de voler en toute sécurité et d'admirer les nuages et le ciel bleuté. Oui, c'est en hauteur sera le même que sur Terre. Oui, et avec de beaux cirrus d'ammoniac.
Certes, on ne sait pas quoi faire avec le rayonnement de la géante gazeuse - il est peu probable qu'il soit possible de recouvrir un dirigeable de plomb. Et il vaut mieux ne pas emmener les gens qui ont peur des hauteurs dans cette colonie: pouvez-vous imaginer ce que c'est que de se précipiter sur une immense planète et de s'attendre inconsciemment à une chute tout le temps ?
4. élingue satellite
Un satellite avec une attache, tournant autour de la Terre, décrira approximativement de tels mouvements. Vidéo: Kurzgesagt - En bref / YouTube
Le projet de Boeing et de l'Institut d'études avancées de la NASA appelé Orbital Skyhook, ou "Sky Hook", implique une méthode assez curieuse pour lancer une cargaison en orbite. C'est vrai, un peu risqué.
Sortir satellite qui tourne autour planètes et autour de son axe. Nous y attachons deux cordes suffisamment longues - disons 600 kilomètres chacune, pour qu'elles tournent en s'équilibrant. Et nous obtenons quelque chose comme une énorme grande roue, seulement avec deux rayons.
Lorsque nous devons emmener quelque chose dans l'espace, nous attendons que le satellite nous survole et suspendons la corde dans l'atmosphère. À une altitude d'environ 100 kilomètres, nous amenons une cargaison à l'extrémité du câble sur un avion hypersonique, et elle est tirée en orbite.
Une corde à haute résistance, comme un ascenseur spatial, n'est pas nécessaire, donc Boeing considérer il est possible de se passer de graphène - les polyéthylènes résistants existants et le zylon résistant à la chaleur feront l'affaire.
L'idée n'est pas mauvaise, mais il y a quelques nuances. Premièrement, le satellite de contrepoids, pour rester en orbite, doit être au moins 90 fois plus grande que la charge utile. C'est-à-dire que pour enlever 14 tonnes de masse, il faudra d'abord assembler un colosse en orbite d'une masse de 1 300 tonnes. Le poids de la même ISS est environ 440.
Deuxièmement, pour que la station tourne uniformément, ne tombe pas sur la Terre ou ne s'envole quelque part au mauvais endroit, il est nécessaire de désorbiter la même masse que de la soulever. Autrement dit, vous avez jeté une charge de 14 tonnes - s'il vous plaît, déterrez les mêmes 14 tonnes de minéraux des astéroïdes et abaissez-les à compenser rotation excessive.
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