Почему ракеты — это «тупой» способ попасть в космос? Альтернативы ракетам

00:00Всем привет, с вами Побединский. Представьте, если бы все лековые машины выглядели вот так, потому что весь бензин, который вы израсходуете за все время ее существования, сразу заправляется в нее, и весь этот филеал нефтебазы вы постоянно возите с собой. Или купили вы на маркетплейсе флешку с доставкой, а курьер вместо велосипеда арендует башеный строительный кран и поднимает вот эту вот микропилипидическую флешку вам на 10 -й этаж. Согласитесь, но это бред полнейший. Вот только если речь заходит о ракетах -носителях, запускающих космические корабли и спутники на орбиту, именно так там дела и обстоят. Вы только посмотрите, насколько мала там полезная нагрузка и насколько огромна сама ракета.

00:39Спутник там как брелок. И так с любыми ракетными системами, с первых запусков в 50 -х и до наших дней. Может показаться, ну а как иначе? Лететь далеко, разгоняться нужно сильно, вот и топлива требуется много. Но нет. Расчеты показывают, что бы достичь орбиты достаточно в 10 -12 раз меньше энергии, чем выделяется при полете в двигателях ракеты. На порядок меньше. То есть это словно использовать огнемет, чтобы зажечь свечку. Почему тогда мы все равно продолжаем строить такие громадины и даже не пытаемся сделать что -то компактнее? Технологии тут ни при чем. Они как раз -таки практически идеальны. Дело в самом физическом принципе. Ракетный запуск с Земли – это фундаментально очень невыгодный

01:21способ оказаться на орбите. Больше 90% всей выделяемой энергии идет не полезной нагрузке, а уносится безвозвратно. И в каком -то смысле получается, что КПД меньше 10%. Это на уровне паровоза. Я когда эти цифры увидел, был просто ошарашен. С инженерной точки зрения ракета это, конечно, гениально, но вот с бухгалтерской – просто катастрофа. И если сама физика запрещает нам поднять эффективность, то почему тогда мы продолжаем развивать настолько костыльный способ попасть в Может быть уже и не надо строить все более огромные, сложные, дорогущие ракеты? А пора переходить к каким -то альтернативам? Ведь замена ракетам придумано уже довольно много. Это и космические самолеты, и специальные

02:04мегапушки, гигантские лифты, вращающиеся тросы, даже фонтаны в космосе и орбитальное кольцо вокруг планеты. Но вот насколько они лучше? Ответ не так -то прост, кажется. И в этом выпуске мы обсудим, как все это работает, разберемся правда ли ракеты самый тупой способ оказаться на орбите, или все -таки нет. И поймем, как в будущем легко и просто мы будем попадать в космос. Поехали.

02:32Итак, что же это за физика такая, из -за которой ракетный запуск на орбиту фундаментально провалена технология? Завеление смелое, сейчас все объясню. Чтобы крутиться вокруг планеты, аппарату нужно придать большую скорость, чтобы не упасть обратно, и большую высоту, чтобы не испытывать сопротивление атмосферы. Иными словами, нужно увеличить его кинетическую и потенциальную энергию. Насколько именно выдают простейшие школьные формулы. Также легко посчитать, сколько для получения этой энергии нужно керосина и кислорода. Для самых дотошных я отдельно ролик записал с расчетами, но главный вывод такой. Для выхода на орбиту Земли в идеале, теоретически, необходимо в 3,3 раз больше горючей смеси,

03:13чем масса аппарата. Запомним эту цифру и посмотрим, что на практике. Вот корабль «Союз». Масса 7 220 кг. Для вывода на орбиту требует 282 тонны топлива и окислителя. В 39 раз больше. Вот «Крюдереган» — это 12 тонн. Для вывода тратят около 480 тонн горючей смеси. Тоже в 39 раз больше. Грузовик «Ангара -А5» на орбиту выводит максимум 24,5 тонны, заправлен 670 тоннами пропилента. В 27 раз больше. У «Востока» и «Меркурия» самых первых космических кораблей вообще соотношение 1,55 было. Ну и все в таком духе, везде полезная нагрузка выглядит как оправдание. Математика, конечно, устрашающая. Мы тратим в 10, в 12 раз больше энергии, чем нужно теоретически. Виновата в

03:58этом физикам и обламывает она нас сразу в двух местах. Во -первых, с самого старта нам нужно поднимать и разгонять не только самую полезную нагрузку, но и ракету. Это баки, двигатели, насосы и самое главное, весь запас горючего и окислителя. Сотни То есть мы сжжем топливо, чтобы поднять топливо, которое мы тоже сожжем, чтобы поднять топливо, которое тоже сожжет топливо, которое уже когда -нибудь и космический корабль разгонит. Получается какая -то финансовая пирамида, только для керосина. И точно все рассчитывается формулой Циолковского, еще точнее, уравнением Мещерского, но даже уже по этим базовым формулам получается куча топлива. А во -вторых, сам принцип реактивного движения

04:36подразумевает, что мы выталкиваем струю газа с большой скоростью назад и, по закону сохранения импульса, сами движемся вперед. И получается, мы разгоняем не только себя, но еще и кучу раскаленного газа, который уносится назад и никак потом не используется. Даже спасибо не говорит. В выхлопе и оказывается большая часть энергии, вплоть до 80 -90%. Это словно на велосипеде крутить педалями не колесом, а знаю, вентилятор, который просто гоняет воздух и вас практически не толкает. Ну или ехать на машине и тратить бензин не только на себя, но и заправлять полный бак всем встречающимся. Два этих аспекта глубоко связаны, но главное, от них там никак не уйти, физику не обманешь. Вот поэтому ракеты

05:17такие большие и космические запуски настолько дороги. Сейчас доставка одного килограмма на низкую околоземную орбиту выходит от трех до тридцати тысяч долларов. Зависит от ракеты. На геостационарную или к Луне в три -пять раз дороже, а с посадкой на наш спутник это сотни тысяч долларов за килограмм, если не больше миллиона. Но, кстати, это не мешало космонавтам тайком провозить дополнительный груз. Самый забавный – это сэндвич с салониной. В 1965 году астронавт Джон Янг был недоволен качеством портового питания и тайком взял в полет сэндвич. Через два часа после старта он сильно удивил второго пилота предложением «Будер будешь». И сразу стало ясно, что идея это не очень. Хлебные крошки

05:57начали быстро разлетаться по кабине, могли попасть за приборные панели, помешать работе оборудования и даже привести к аварии. Но все обошлось. Но вернемся к космическим полёту. Что сделать, чтобы поднять эффективность выведения на орбиту? По сути у нас есть три пути. Первый, попробовать все -таки дожать ракеты, но вдруг там какие лайфхаки обнаружатся. Другое топливо, другие конфигурации. Физику, конечно, не обманешь, но договориться можно. Второй путь заменить чем -то хотя бы самую громоздкую первую ступень. Подойдет пушка, самолет, электропонитная катапульта и звучит как инверталь суперзлодея, но многие варианты уже испытаны и мы точно знаем, что сработает. И третий – строить мега

06:37-сооружение. Подход самый кардинальный, но с ним космические запуски могут стать неприлично дешевыми, а полеты к Луне, Марсу и другим планетам вообще привычным делом. И наработок по этому пути намного больше, чем кажется.

06:53Итак, первый путь прямо в лоб. Попробовать улучшить сами ракеты. Сразу поделюсь фактом, который меня практически сломал на третьем курсе. Преподаватель сказал, что современные жидкостные ракетные двигатели выдают тягу примерно в 95 процентов от идеального расчетного движка. То есть камера сгорания, сопла и прочие агрегаты уже настолько идеально, что кратно там что -то улучшить не получится. В общем, пришлось сильно пересмотреть свои ожидания. Но есть и другие способы. Например, делать ракеты многоразовыми. SpaceX Blue Origin Rocket Lab на своем примере степенно доказывает, что это работает и снижает стоимость запусков. Удается благодаря мощнейшей оптимизации всех узлов ракеты, так что это

07:34больше инженерное достижение, а новых физических принципов там не используется. В общем, круто, но обсудим в другой раз. Еще способ снизить стоимость космических полетов – просто построить дешевую ракету. Я Повторюсь для тех, кто не видел. Это не совет от какого -то дошкольника, а реальная концепция большой тупой ракеты. Если строить ее из самых дешевых материалов, самой дешевой сваркой, с простыми движками, даже без насосов, запускать просто из воды, но при этом сделать циклопически огромной, то за счет масштаба она полетит. Сработает закон квадрата куба. И просто за счет огромного размера, она будет выводить порядка 500 тонн орбиту за супер дешево. Подход очень

08:19дерзкий. Вот только настолько больших спутников сейчас нет, а много мелких с разными орбитами, разными требованиями крайне неудобно запускать. Так что пока большая тупая ракета никому не нужна. Ну а когда понадобится, может ее уже не по тупому получится сделать, вон Starship примерно в этом направлении и движется. Но все равно многоразовость, масштаб позволяет снизить стоимость вывода всего в два -три раза. Дальше уже сложно. Для еще большего удешевления нужны подходы кардинальные. Например, использовать качественно иное топливо. И я сейчас не про водород. По сравнению с керосином, его помощью эффективность удастся повысить ну, раза в полтора. Нам все -таки нужно топливо позабористее. Если

08:58оно будет в 100 -у в 1000 -у раз эффективней, то брать его нужно значительно меньше. А компактность – это явный путь к удешевлению. И такое топливо существует. Ядерное. Из одного килограмма урана можно выделить в миллион раз больше энергии, чем из одного килограмма водород -кислородной смеси. И это ли не спасение? Ядерный распад для космических полётов — это идея, конечно, опасная, но настолько заманчивая, что уже с конца 50 -х и в СССР и в США разрабатывали так называемый твердофазный ядерный ракетный двигатель. Принцип прост. Основным элементом является ядерный реактор, и по сути это большая печка, которая разогревается цепной реакцией. Через него проходят теплообменные трубки, по которым

09:40прогоняют водород. И он не контактирует с радиоактивными элементами, но успевает разогреться до 3000 градусов Цельсия, и раскаленный вылетает из сопла, создавая реактивную тягу. Самый мощный американский Фебус -2А имел расчетную тягу в 113 тонн силы, что прекрасно подходит для первой ступени. Вот только масса ядерного движка со всеми радиационными защитами, контурами и прочим обязанным получалось порядка 20 тонн, в десятки раз больше, чем у классических двигателей. А их не одна штука нужна. Вы скажете, погодите, погодите, погодите, но ведь ядерное топливо ведь в миллион раз больше энергии дает. Да, но принцип -то движение тот же, реактивный. Тягу создает водород и эффективность разгона

10:22зависит от скорости его истечения из сопла. А вот она всего в два -три раза больше, чем у химического двигателя. Это не тот выигрыш, ради которого стоит тащить огромный реактор, несколько десятков тонн водорода к нему и так сильно рисковать. Грохнется не как надо и вообще на уровне Чернобыля может быть катастрофа. Так что в итоге все подобные проекты закрыли. Но ситуация меняется, если энергию вылетающему газу передавать напрямую, без теплообменника. Тогда вообще не стоит переживать, что там что -то расплавится. Температуры будут кратно больше, а эффективность, ну раз в 20 выше, точно. Так работает двигатель на растворе солей урана в воде. В баках замедлители нейтронов подавляют цепную

11:01реакцию, но в сопле, когда она запускается, Вода поглощает энергию, испаряется, дико нагревается и создает струю в 60 километров в секунду. Это в 20 раз больше, чем в химических двигателях. А самое крутое, что топлива для уведения на орбиту потребуется примерно в 90 раз меньше. Там нелинейная зависимость. Только представьте, не 300 тонн, а 3,5. Просто же песня. Жалко только что есть прощального тура, потому что в такой схеме все отработанные радиоактивные элементы тоже выбрасываются наружу. И если на такой гравитапе улетать, то обратно -то лучше не возвращаться. Тем не менее, ядерный реактор для космонавтики смысла не лишен. Просто намного полезнее он не на старте, а на орбите, где масса и

11:44радиационная опасность уже в принципе не так критичны. Например, в качестве космического буксира, который перекидывает грузы между орбитами. При регулярных полетах к Луне это, кстати, вообще чуть ли не самое экономичное и удобное решение. Проекты буксиров сейчас разрабатываются в России, в США. только в них реактор не нагревает рабочее тело, а служит просто для выработки электричества. Такая мини -АС в космосе. А вот тягу создают электрические ракетные двигатели, где вещество ионизируется и разгоняется электрическим полем. Тяга у них крошечная, примерно как у фена. Так что для старта с Земли они точно не подойдут. Но зато скорость истечения около 40 км в секунду, поэтому эффективность очень

12:23высокая. И если включить такой движок на несколько часов или дней, то потихонечку он разгорит вас прилично. Самое главное, все это уже на 100 процентов рабочие технологии. И реакторы, и электродвигатели уже летали в космос. Так что если все пойдет хорошо, ядерные буксиры точно будут и сильно снизит стоимость лунных программ и более дальних полетов.

12:50Но вернемся к старту. Давайте пойдем по второму пути. Все -таки откажемся от ракет. Хотя бы на начальном, самом затратном этапе выведения. В общем заменим чем -то первую ступень. Мысль конечно не шибко оригинальная, я сейчас не про батут. Еще до этой искрометной идеи в 1960 -е был проект HARP по запуску в космос из пушки. Ствол калибром 41 см и длиной 36 метров выстреливал снарядами со скоростью больше 2000 м в секунду на высоту до 180 км. Это уже космос, но еще не орбита. Для нее требуется скорость в районе 7700 м в секунду. Так что снаряды совершали суборбитальный полет и падали обратно. Но для основных целей проекта изучение атмосферы, баллистики снарядов, отработки сверхсильной

13:33перегрузок в стволе этого вполне достаточно было. При этом как бонус тестировали снаряды со встроенным твердотопливным двигателем, который включался после выстрела. По расчетам так можно было доразогнаться и вывести на орбиту до 90 килограммов. Однако корпусы топлива сильно деформировались от перегрузок в 15 000 Г, так что эксперимент провалился. В любом случае это не про запуски с людьми, да и не каждому спутнику подойдет, как по перегрузкам, так и по габаритам. Пади там в 41 сантиметров, пишись. В 80 -е к идее вернулись. В проекте Sharp в пушке поджигали не порох, а метан и водород, что уменьшило перегрузки и повысило скорость до 3100 метров в секунду для снаряда в 4 килограмма. Мелковато,

14:14но уже показывает, что улететь в космос из пушки не совсем тупая идея. И в 90 -е поиски продолжились. В проекте Quick Launch предлагалось построить 1100 метровую трубу, частично под водой, и в ней трехтонная ракета разгонялась до 6000 метров в секунду, потом включалась и выводила на орбиту 450 килограммов. Всё это осталось на бумаге, так что непонятно, насколько хорошо работало бы. А вот проект Green Launch уже прямо сейчас реализует. За 6 лет удалось достичь скорости вертикального пуска почти 3 километра в секунду. Ребята явно не торопятся, но потихонечку технологию развивают. И в целом, если после выстрела еще разгоняться для небольших грузов, это правда может сработать. Еще один

14:56интересный подход – рам -ускоритель. Заполняем длинную трубу топливно -воздушной смесью и пуская по ней снаряд такой формы, что при движении он сжимает ее, та воспламеняется и под большим давлением выталкивается назад, разгоняя снаряд. Получается прямоточно реактивный двигатель, только вместо внешней его стенки труба канала. В экспериментах удавалось разогнать 4 -килограммовые до почти 2 км в секунду. И такая технология позволяет размазать ускорение по большой длине и снизить перегрузки. Хотя там все равно около 1000 G получается. Более гибкий подход к безракетному запуску дает электромагнитная катапульта. Один из ее вариантов такой. Внутри длиннющего ствола с вакуумом размещаем много

15:36катушек. Снаряд берем либо магнитом из приимчивым, либо в специальной капсуле из какой -нибудь железяки. По очереди подаем ток на катушки и магнитное поле каждой постепенно разгоняет снаряд. В общем, пушка Гаоса, который дали госфинансирование. Ещё это называют маст драйвером. Плюс в том, что мы можем выбирать любое ускорение, хоть небольшое до 3G, чтобы людей разгонять. Более того, орбитальную скорость можно набрать сразу, прямо в стволе и даже больше, например, 9 тысяч метров в секунду, потому что часть потеряется из атмосферного торможения после вылета из ствола. Есть даже довольно проработанный проект StarTram, космический трамвай. Только это не городской транспорт будущего, там ни

16:15проводов, ни колес нет. Разгоняется и держится на направляющих путях он с помощью магнитной левитации. Так и сопротивление меньше, и ускорение бодрее. Все это технологии рабочие. И пушки, разумеется, и прямоточные двигатели рамджеты, и магнитная подвеска, линейные двигатели, вакуумные трубы, тонкие мембраны для их концов. Все это уже существует. Остается одна сложность – масштаб. Чем меньше ускорение нам нужно, тем больше должен быть разгонный путь, чтобы достичь нужной скорости. Тут зависимость строгая, а это чистая математика. Для скорости вылетам 9000 метров в секунду и ускорения 30G дистанция разгона почти 140 километров. А при 3G для пассажирских запусков уже 1400 километров. И неважно,

16:59это маглиф, примоток, батут или вообще картофельная пушка. Перед кинематикой все равны. Так что осталось научиться строить конструкцию длиной с полстраны и безракетный запуск у нас в кармане. Ну и для пилотируемых запусков конец трубы желательно поднять хотя бы на 20 километров, чтобы перегрузка от атмосферного торможения после вылета была бы комфортной в районе 3G. Получается громоздко. Так что, скорее всего, первые мост -драйверы будут вообще на Луне или Марсе. Там и скорость меньше нужна, и с атмосферой проблем нет. Но на Земле так можно грузы запускать, а самим добираться до орбиты налегке по старинке. На цистерне с горючкой, которой пылает огромный факел. Работает жизнь. Тут может

17:37показаться, что есть лайфхак. А давайте разгоняться не по прямой, а по кругу. Набираем обороты, в нужный момент отпускаем захват и вжух, летим в космос. Да, сработает, но снова не для людей. При вращении возникает центростремительное ускорение. И чем компактнее центрифуга, тем оно больше. Например, при скорости те же 9000 метров в секунду и радиусе 300 метров 27000 g. На орбиту в виде паштета, конечно, можно, но в такой отряд космонавтов вряд ли кто -то запишется. Однако для грузов, пожалуйста, например, компания SpinLaunch разрабатывает вакуумную центрифугу, которая разгоняет ракету до 2100 метров в секунду, та на высоте 60 километров включает двигатели и выводит на орбиту до 200

18:17килограммов полезной нагрузки. Пиковые перегрузки ожидаются около 10 тысяч сг, но даже есть электроника, способная такое переносить. Пока до орбиты ребята еще не добрались, тестируют уменьшенную версию установки, но проект развивается, так что будем посмотреть. Во всех таких запусках из пушек, катапульт, центрифук нам будет мешать атмосфере. Но странно, а почему бы наоборот не использовать ее, как самолет, дирижабль, воздушный змей? Давайте превратим аэродинамику из помехи в помощника. Например, в качестве первой ступени использовать просто большой самолет. Он поднимает ракету на 10 -15 километров и дает разгон до 1000 километров в час. При этом окислитель не надо брать с собой, это просто

18:57кислород из воздуха. Да и керосин расходуется экономней. Так что старая добрая аэродинамика начинает нам помогать. Это называют воздушным стартом и такие проекты уже есть. Например, Pegasus 23 тонная ракета стартует с самолета и выводит до 443 килограммов на орбиту. 45 запусков уже было. Или проект Virgin Orbit Launcher -1. Там 30 тонная ракета выводила 500 килограммов на низкую околоземную орбиту. А еще есть самолет, специально созданный для воздушного старта. Старта Launch Model 351. Его грузоподъемность 250 тонн. На этого исполина почти всю ракету Восток можно повесить, представляете? Еще можно вспомнить нереализованный, но вполне реалистичный проект с АН -225. Планировалось, что он не

19:41только буран будет перевозить, но и служить первой ступеню для воздушного запуска небольшого челнока с топливным баком. Это не буран, а совсем другая программа. Называлась, кстати, многоцелевая авиационно -космическая система. МАКС. Да, вот тот МАКС, которого мы заслужили. В общем, с самолетов можно запускать даже пилотируемые корабли. Физика это позволяет. Вот только не все так просто. Во -первых, самолет добавляет ну 15 километров высоты и ну 300 метров в секунду скорости, а нужно минимум 200 и 7700. Добавка всего 4 -5 процентов, и это не та цифра, из -за которой стоит непременно использовать воздушный старт. Во -вторых, существующие самолеты поднимут ну 60 -70 тонн и на орбите останется

20:23ну тон и полторы, что не очень много. Если больше, то это надо пролетеливать и специально огромный самолёт, и специальную ракету под него, что дорого, обычно запуск обойдётся дешевый. В -третьих, даже если от подъёма на 15 километров мы сэкономили, например, 30 тонн топлива, освободившиеся килограммы закинуть на орбиту не получится. Не будет, что полезная нагрузка увеличилась с 5 до 35 тонн, ведь основной разгон идёт в самом конце, когда ракета уже почти пустая и разгоняться легко. А если аппарат будет в семь раз больше, то и разгон станет в семь раз слабее. Арбитальную скорость набрать не получится и вы упадете обратно на Землю. Зависимость тут нелинейная, просто так полезны нагрузки, не

21:04добавишь. Получается воздушный старт это нечеткотная экономия и грузоподъемность. Его суперсила в другом, в гибкости. Ему не нужен космодром, можно запускать практически с любой точки Земли под разными углами, вы меньше зависите от погоды. И как только миссии, где все эти качества важны, Будет больше, вот увидите, как много стоит у нас таких вот самолет -оракет. Но меня больше впечатляет другой подход, как нам может помочь атмосфера. Из собой не нужно брать ни окислитель, ни даже горючее. Это лучевой запуск. У космического аппарата делаем дно специальной формы и с Земли бьем по нему импульсами мощного лазера. Или микроволнами. Воздух под оборотом буквально превращается в горячую плазму,

21:44возникают ударные волны и появляется тяга. План великолепный, надежный, как швейцарские часы. Вся энергия подается с Земли и на борту нет ни одного лишнего грамма. В 90 -е и нулевые было немало таких проектов, даже летные демонстрации проводили. И по многим расчетам запускать так спутники в несколько килограммов можно. До полномасштабных испытаний правда не дошло, но все говорит о том, что такие вот летающие тарелки... Возможно. Сам в шоке, что у меня на канале такой видеоряд, но да, это не лютая эзотерика, а довольно хорошо просчитанная концепция. Единственное, что на высоте в 15 -20 километров плотности воздуха уже не хватает, и для орбитального запуска придется перейти на другой режим.

22:24Нагревать лучом через теплообменник рабочий газ, чтобы он, вырываясь через сопло, создавал тягу. И вроде опять мы берем с собой запас газа, который в итоге выкинем, но тут нет насосов, сложных двигателей, агрегатов, так что экономия массы все -таки получается приличная. Еще трудность в том, что на один килограмм нужно около одного мегаватта мощности лазера. И настолько больших источников пока еще нет, придется ставить их несколько. Но можно даже вдоль всей траектории запуска понатыкать и разгонять аппарат, да хоть по кругу вокруг планеты. Вылетит, конечно, в копеечку, плюс еще точное наведение, это тот еще квест. Но все вроде как решаемое, и если в будущем у каждого будет по несколько пика

23:02спутников, может быть вот так в лазерной указке на стероидах мы и будем их запускать. Кстати, пока речь о лазерах, об оптике, расскажу новость. Мы запустили новый конструктор – фотоскоп. Это гаджет два в одно, работает как проектор для смартфона раз, и как камера обскура – два. Устройство гениально простое, но очень эффектное. В темноте кладёте на него смартфон, и он проецирует увеличенную картинку на стену. Можно смотреть кино, сериальчики или стать фотографией. А на Эрком свете, на специальном матовом экране, он показывает картинку всего, что происходит перед вами. Изображение яркое, чёткое. Мы перебрали десятки вариантов комплектующих, чтобы получилось прям классно, качественно и удобно в

23:39сборке. Так что приобретайте себе в подарок это лучшая поддержка канала. Ссылка знаете где. Вернемся в космос. Если осваивать его все интенсивней, рано или поздно перечисленных способов запуска станет не хватать. Тогда потребуется создание мега -сооружений, которые будут стоить на проско -смических сумм. Однако в долгосрочной перспективе снизит стоимость вывода настолько, что можно будет в космос, не знаю, на выходные гонять для развлечений. Главное, что там парковка была бесплатная. В общем, переходим к третьему пути и самым масштабным проектом.

24:17Начнем опять в лоу. Что если построить ультра -башню в сотни километров высотой и забираться в космос по ней? Увы, такой вес никакой материал не потянет. Добавьте ветер, температурные колебания, деформации и все точно рухнет, как карточный домик. Но проблемы с прочностью можно решить так. Делаем башню полой и пуская по ней поток какого -то гранулированного вещества. Само движение частиц вверх будет поддерживать конструкцию и так можно достичь высоты в тысячу километров и больше. Называют это космическим фонтаном. Где -то наверху поток можно развернуть, пустить вниз и закольцевать. Но а грузы выводить либо по внешней стенке башни, либо даже в самом потоке грану. Самые они должны двигаться со

25:00скоростью порядка 10 км в секунду, что очень быстро, но электромагнитный разгон с таким справится. Строить фонтан можно в любой точке земли, мощность экстремальная не нужна, одна большая электростанция на несколько сотен мегаватт справится, так что это не то, чтобы совсем бред. Главное из розетки не выключать. Несущую функцию обеспечивает именно поток, так что без подводной энергии все практически сразу развалится. Ну и для выхода на орбиту нужны еще горизонтальные скорости будет добрать, так что космический фонтан может быть частью какой -то гибридной системы выведения, ну или это сразу для полета в клуне, другим планетам и дальше хоть за пределы Солнечной системы. Однако давайте пока

25:40больше об околоземном пространстве. Для ультродешевых запусков на орбиту есть другой мегапроект – пусковая петля. Ее основа – феромагнитный шнур с огромной скоростью в 10 -12 км в секунду, движущейся в вакуумной трубе по закольцованной траектории. Разгонный участок имеет длину 2000 км и поднято на высоту 80 км. Запуск происходит так. Аппарат массы 5 тонн на лифте, поднимаем на разгонный участок и зацепляем за шнур с помощью магнитной левитации. С ускорением около 3G разгоняемся хоть до первой космической, хоть до второй, в конце отцепляемся и летим. Выглядит, конечно, грандиозно. Но нужно понимать, что все это в масштабе. диаметр трубы будет всего 5 -10 сантиметров. И для ее поддержания

26:25в воздухе энергию вообще тратить не нужно. Форма сохраняется за счет скорости самого шнура. По физике чем -то это похоже на садовый шланг, когда в нем включили воду. Ну или на цепочку, вылетающую вверх из сосуда, только закольцованную. И смотрите, маглев, вакуумные трубы, длинные шнуры. Это мы все делать умеем. Поэтому самое сложное построить все на большой высоте. и желательно над океаном, чтобы в случае аварии минимизировать урон. Но места для этого есть и даже не одно. По расчетам Кейтэ Лоффстрома, автора проекта, его стоимость десятки миллиардов долларов. Прилично, но зато потом полеты в космос будут кратно дешевле. При 35 запусках в сутки менее 300 долларов за килограмм, а если

27:07запускать каждые 25 секунд, то вообще 3 доллара за кило. Какая -то космическая черная пятница. Однако сейчас в среднем в сутки выводится чуть меньше 9 тонн. Это два запуска на такой вандервафле. Поэтому пока что она не особо актуальна. Но концепт хороший. Когда -то наш космический грузоперевозок подрастет. Ее будут рассматривать вполне серьезно. Хотя это не самая низкая стоимость вывода на орбиту из вообще возможных. Полеты в космос станут просто копеечными благодаря другому мега -соворужению – орбитальному кольцу. На высоте километров 500 в экваториальной плоскости строим конструкцию, опоясывающую Землю. И раскручиваем ее до примерно 10 километров в секунду. Это больше чем орбитальная

27:47скорость, так что возникает центробежная сила, растягивающая кольцо, что нужно для запаса прочности и устойчивости. По такому кольцу мы пускаем платформу в обратном направлении с той же скоростью так, что она зависает над одной точкой планеты. И спускаем с нее трос, в идеале прямо до поверхности. Всего 500 километров длиной, так что это уже реально для существующих материалов, его масса получится около 50 тонн. Принцип работы не сложный. Сначала поднимаетесь вертикально вверх по тросу, Да прям просто вот так хоть грузы, хоть людей можно, ускорение -то может быть любым. Поднявшись, повисаете над кольцом с помощью магнитной левитации. Потом плавно, благодаря электромагнитным силам,

28:26разгоняетесь. И когда набираете нужную скорость, отцепляетесь, начинаете маневры и летить куда в этом хотели. Арбитальное кольцо абсолютно самодостаточная система. С собой ноль лишних килограммов. Все за вас сделает заранее построенная инфраструктура. А восполняется энергия солнечными панелями или ядерными источниками на самом кольце. Ну красота и только. Разве что нужно построить в космосе магли в длиной больше 40 тысяч километров. Но знаете, глаза боятся, руки делают. Есть оптимистичные прикидки, что подобное стоит 250 миллиардов долларов, что даже меньше, чем вся программа Аполлона на современные деньги. А парагматичная оценка около трех триллионов. Это конечно экономический экстрим, но

29:06зато После постройки системы цена доставки килограмма на орбиту будет около 30 центов. Дешевле, чем проезд в метро. Однако самая смелая концепция безракетного запуска, которой уже все научку, в первую, рассказали, это космический лифт. Можно сказать, царь проект с самой масштабной и грузоемки. Тоже кратко нем расскажу и добавлю пару фактов, которых мало кто говорит. Разумеется, это не огромная башня с кабинкой внутри. Я уже говорил, подобное рухнет под собственной тяжестью. Космический лифт это трос, висящий в космосе, который не закреплен ни за что. Кажется удивительным, как можно что -то повесить в пустоте, чтобы оно не упало, и поэтому еще грузы поднимать. Но все реально, смотрите, тут

29:50используется специфика обращения вокруг Земли. Чем дальше от планеты, тем меньше требуется скорость для орбитального движения и больше период обращения. МКС на 400 километрах облетает Землю за полтора часа. спутники Глоунаст на 19 тысячах за 11 четверти часов, а на высоте 35 786 километров период равен одним суткам. Все, что окажется на таком расстоянии в плоскости экватора, буквально висит неподвижно относительно Земли. Эту область называют геостационарной орбитой. Если оттуда спустить трос на Землю, он будет неподвижен относительно поверхности. Вот только по своей тяжести он, конечно, упадет. Но если с другой стороны, за геостационарной орбитой, закрепить противовес или просто очень сильно

30:35продолжить трос до сотни тысяч километров, тогда на это продолжение будет действовать центробежная сила, направленная от Земли. Она компенсирует действие гравитации и весь трос зависнет неподвижно над поверхностью планеты. Готово. И пока центр масс будет выше геостационара, трос точно не упадет. Если это не гениально, то я не знаю даже что. По сравнению со всякими фонтанами, кольцами, петлями, это сама физическая элегантность. Конструкция просто висит и не требует затрат энергии. Ну разве что на стабилизацию, там по держанию равновесия. И пользоваться ей очень удобно. Цепляйтесь к неподвижному тросу на земле и поднимаетесь. В общем, как с орбитальным кольцом. Только улететь можно дальше, и

31:16на гестационарную орбиту, и даже за нее, забравшись по противовесу повыше. А если скользить по тросу, центробежная сила вообще разгонит вас до третьей космической и вы вылетаете даже из солнечной системы. И стоить это будет непомерно меньше, чем ракетный запуск. Не все так просто, конечно же. Натяжение тысячи километрового троса будет колоссальным и если делать его из стали, диаметр в самом толстом месте окажется больше размеров наблюдаемой вселенной. Мягко говоря, нюанс. Полимеры вроде кивлара или особого углеволокна могут подойти, но их нужно очень много. Миллиарды тонн. Но чтобы вы понимали, для вывода на орбиту одного миллиарда тонн потребуется 4 миллиона запусков Старшипа в одноразовом

31:57исполнении. Илон Маск, конечно, обрадуется такому контракту, но вот все остальные вряд ли. Экономика точно сойдется, если появятся материалы минимум в 20 раз прочнее. Масса троса будет около 1000 тонн, вполне реальная цифра для нынешних возможностей. Когда будут такие материалы – не ясно, но есть надежда, например, на углеродные нанотрубки. Осталось их произвести тысячи тонн, построить лифты, и тогда вывод одного килограмма даже на геостационарную орбиту будет стоить 100 -200 долларов. Дешевле, чем сейчас в сотне, а то и в тысячи раз. И еще одна сложность – космический лифт до невозможного затрудняет полет у спутников на всех высотах, где находятся, кроме геосинхронных. Ведь спутники

32:38постоянно смещаются относительно а космический лифт нет. И рано или поздно одно просто врежется в другое. Чтобы трос не превратился в космическую лапшерезку, на нем или на всех спутниках нужно будет устанавливать безотказную систему коррекции орбиты и постоянно выворачиваться от столкновений. Поэтому, скорее всего, аппаратов на низких орбитах будет очень мало. Ну или не будет совсем. Да и запускать с космического лифта на низкую орбиту неудобно. Это либо на нужной высоте придется отцепляться и сильно разгоняться, либо уезжать за геостационар, спрыгивать, потом совершать маневры, чтобы совсем какой -то костырь. Хотя, может, этого уже и не нужно будет. Космический лифт – это технология для

33:18цивилизации, которая уже на постоянке гоняет на другие планеты, в дальний космос, за пределы Солнечной системы, может, даже. А около Земли не особо -то и капошится. Кто знает, может быть, к моменту как мы дорастем до создания лифта всякие там «Старлинки», «Рассветы», «МКСы», «Джипесы», «Глоунасы» и все, что ближе Луны, потеряет актуальность. Тогда проблемы с низкими орбитами просто не будет. А пока до такого уровня мы не доросли, есть возможность сделать космический лифт на минималках. И мне кажется, из всех возможных, это самая реалистичная концепция полностью без ракетного запуска. Вот хоть сейчас начнём собирать. Называется она «Небесный крюк» или Orbital Skyhook. Сначала запускаем на

33:55орбиту высотой 600 километров спутник, с которого вниз разматывается трос длиной 500 километров. Для равновесия либо спутник делают потяжелее, либо с другой стороны второй трос разматывают. Далее спутник раскручивают так, чтобы скорость нижней точки троса вычиталась из скорости орбитального движения. Тогда, когда она оказывается на высоте 100 километров, движется со скоростью около 3,5 километров в секунду. Далее с Земли стартует специальный гиперзвуковой самолет. Он разгоняется до высоты километров 20 -30, поднимает нос и по баллистической траектории запрыгивает на высоту около 100 километров. Все рассчитано так, что выше точки траектории он встречается с нижним концом троса и их скоростью

34:39совпадает. Специальный захват цепляет полезную нагрузку, самолет возвращается обратно, а сам аппарат дальше уже выводится трос. Он разгоняет и поднимает полезную нагрузку и отпускает ее в нужные нам точки. Так можно запускать аппараты практически на геостационарную орбиту или даже к Луне. Ну или после захвата можно взобраться по тросу, на лифте, оказаться на орбите 600 километров, отцепиться и летать недалеко от Земли. При таких параметрах перегрузки не больше 3G. То есть для пилотированных миссий годится. Единственное, каждый бросок будет чуть опускать всю систему, ведь энергия для запуска не берется из ниоткуда. Она отбирается у нее самой. Трос замедляется и центр масс чуть опускается. Но

35:18доставляем на спутник топливо для маневровых двигателей, либо возвращаем с помощью крюка что -то на землю и вообще никаких сложностей. Проблема с освобождением орбит тоже решаемая. Да, тысячкилометровая вращающаяся веревка в космосе заставит помучиться. Но это не такое катастрофическое перекрытие, как у космического лифта. Тем более трос можно сматывать, тогда вообще никаких помех. Плюс ко всему подобные крюки удобны не только при запусках, но и для переброски между орбитами. Прям космический пионербол получается. Так что по простоте, эффективности, универсальности, мне кажется, это лучшая альтернатива ракетам. И оценочная стоимость проекта – 50 миллиардов долларов. На фоне остальных уже

35:56почти по акции. При большей частоте полетов стоимость вывода килограмма может быть вплоть до 10 долларов. Более того, это только на Земле и за атмосферой мы крюк до самой поверхности не дотягиваем, а то там все сгорит. Но вот на Луне или даже на Марсе – вполне. Более того, можно будет раскрутить трос посильнее, чтобы в нижней точке скорость относительно поверхности вообще была нулевой. Выглядит очень круто. Стоит космический корабль, тут с неба спускается захват, цепляет его и утаскивает вверх прям в космос. Физика невероятно изящная и когда мы освоим Луну и Марс, вполне можем летать с них именно так. Как видите, ракета это далеко не единственный вариант оказаться в космосе, но и другие

36:36способы не сильно проще. Все -таки выход на орбиту Земли это мероприятие настолько затратное, что оно в любом случае требует больших жертв. Либо вы 90% энергии выкидываете просто в реактивный выхлоп, либо терпите колоссальные перегрузки в катапульте, или освобождаете орбиту для космического лифта, или идете на риск с ядерным топливом, или строите трубу в два раза выше Эвереста. В любом случае, затраты колоссальные. И если смотреть не только с точки зрения физических законов, а шире, учитывая доступное нам топливо, материалы, перегрузки, удобство, гибкость, оказывается, что ракеты — это оптимальный вариант на данный момент, который мы еще ой, как долго будем использовать. Но это не означает,

37:15что без космических катапультов и мега -сооружений мы обойдемся. Темпы освоения космоса так или иначе растут, и когда -нибудь подобные проекты нам точно пригодятся. Если постоянно летать на Луну, на Марс или даже к другим планетам, без новых технологий, без новых принципов не обойтись. А если так, почему бы не начать оттачивать их уже сейчас? На этом все. Спасибо, что досмотрели до конца. Почаще смотрите на звезды, они могут быть ближе, чем кажется. Следите за новостями космонавтики, там сейчас творится ой как много интересного. Не забывайте разумеется о наших конструкторах и до встречи в следующих выпусках. Пока!