Jaka jest przyszłość transportu lotniczego. Olimpiada w historii lotnictwa i aeronautyki

Brytyjska firma lotnicza zaprezentowała samolot koncepcyjny bez okien. Zamiast tego proponują zainstalowanie wyświetlaczy, które pokazywałyby wydarzenia za burtą i pokazywały filmy. Samoloty bez okien mogą radykalnie zmienić oblicze lotnictwa cywilnego, jednocześnie znacznie zmniejszając zużycie paliwa.

Projekt prywatnego odrzutowca opracowali specjaliści z francuskiej firmy, projekt zaprezentowali w sierpniu. Zamiast iluminatorów zaproponowali zastosowanie wyświetlaczy pokazujących filmy do wypoczynku i prezentacji do pracy. Dział techniczny twierdzi, że brak okien pozwoli zmniejszyć wagę jednostki, a co za tym idzie, zmniejszy zużycie paliwa, koszty utrzymania, a uwolniona przestrzeń poszerza możliwości modernizacji wnętrza. Gareth Davies, główny projektant Technicon Design, firmy, która zaproponowała projekt, powiedział, że niektóre elementy, takie jak elastyczne wyświetlacze, mogą już zostać urzeczywistnione.

Amerykańska firma Spike Aerospace planuje wprowadzić podobny samolot już w 2018 roku. Będzie to luksusowy odrzutowiec Spike S-512 Supersonic Jet, który będzie w stanie przelecieć z Nowego Jorku do Londynu w 4 godziny z 12-18 pasażerami. Firma z Bostonu widzi także samolot przyszłości bez okien. Dzięki temu pasażerowie nie muszą chować się przed słońcem, podnosząc lub opuszczając rolety. Zniknie też monotonia w locie. Projektanci uważają, że pasażerowie na ogół widzą niewiele podczas lotu - kilka gwiazd, księżyc, niekończący się ocean, chmury. Zmniejszy się również masa samolotu, co pozwoli zaoszczędzić paliwo. Ściany samolotu zamienią się w ogromne, cienkie wyświetlacze pokazujące panoramy otaczające statek. Alternatywnie możesz obejrzeć film, slajdy, dokumenty.

To prawda, programiści rozpoznają i możliwe problemy. Po pierwsze, u wielu może wzrosnąć poczucie niepokoju w ograniczonej przestrzeni, gdy nie można zobaczyć, co dzieje się na zewnątrz. Po drugie, nie tylko pasażerowie muszą widzieć, ale także ratownicy, jeśli to konieczne, muszą zobaczyć, co dzieje się w środku, w przeciwnym razie będą działać na ślepo. I po trzecie, mogą wystąpić problemy z osobami cierpiącymi na chorobę lokomocyjną. Zwykle tacy pasażerowie po prostu okresowo wyglądają przez okno, znajdują dla siebie punkt orientacyjny. Tutaj będą pozbawieni takiej możliwości, ekrany nie będą w stanie im pomóc.

Centrum Innowacji Procesowych oferuje również swoje samoloty z ogromnymi wyświetlaczami OLED, które będą transmitowane z kamer zainstalowanych na zewnątrz. Będzie można połączyć się z Internetem. Zmniejszenie masy samolotu to najważniejszy problem, który inżynierowie starają się rozwiązać. Postanowili więc zwrócić się do idei budowania przez analogię z samolotami transportowymi. W międzyczasie projekt jest w trakcie finalizacji.

Jaka jest przyszłość transportu lotniczego?

Cele i cele
Celem pracy jest określenie możliwych i obiecujących obszarów zastosowań, możliwych projektów statków kosmicznych i ich elementów do rozwiązywania problemów eksploracji kosmosu.
Zadaniem pracy jest zbadanie kierunków rozwoju, cech etapów lotu i ich uwzględnienie w projektowaniu, konstrukcji statków kosmicznych i systemów napędowych statków kosmicznych.
Wstęp
Tysiące lat zajęło ludzkości mniej lub bardziej pewny ruch na własnej planecie. Opracowane technologie pozwalały człowiekowi przemieszczać się coraz dalej od swoich rodzinnych miejsc. Na początku XVIII wieku rozwój produkcji manufaktury, osiągnięcia nauki doprowadziły do ​​narodzin aeronautyki. Na początku XX wieku stworzenie lekkiego i mocnego silnika spalinowego umożliwiło wzniesienie samolotu w powietrze, a stworzenie silnika rakietowego na ciecz (LRE) umożliwiło ucieczkę w kosmos. Tylko 150 lat zajęło przejście od łapania wiatru do lotów kosmicznych (1802 - nie ma parowców, 1957 - są już rakiety kosmiczne).
Postęp był tak oczywisty i oszałamiający, że już na początku lat 60-tych prognozowano, że za 35-40 lat spędzimy weekendy na orbicie, polecimy na wakacje na Księżyc, a nasze statki kosmiczne zaczną surfować w przestrzeniach międzygwiezdnych… Bardzo duże oczekiwania wiązały się z XXI wiekiem (1), do którego było jeszcze 35 lat:

Ryż. jeden
Przyjemnie optymistyczne są dla turystów perspektywy regularnych lotów statków kosmicznych w kosmos w pobliżu Ziemi i na najbliższe planety Układu Słonecznego:

Miejsce docelowe	Cena biletu tam i z powrotem", Lalka.	Ilość pasażerowie w locie	Czas lotu
orbita ziemska	1250	200	24 godziny
księżyc	10000	35	6 dni
Wenus	32000	20	18 miesięcy
Mars	35000	20	24 miesiące
Mars Express	70000	20	11 miesięcy

Pasażerom należy zapewnić komfort, podobnie jak w liniach lotniczych, transporcie kolejowym i statkach oceanicznych. Na każdego pasażera podczas lotu na orbitę okołoziemską przypada 2,85 m3 objętości statku, na Księżyc - 11,4 m3, na najbliższe planety - 28,5 m3. Dla wyjaśnienia, doświadczenia z długoterminowych lotów kosmicznych i praca astronautów na stacjach orbitalnych wykazały, że objętość przedziałów ciśnieniowych dla każdej osoby powinna wynosić co najmniej 60 m3.

Rozwój technologii kosmicznej
Druga połowa XX wieku poświęcona była głównie eksploracji przestrzeni bliskiej Ziemi za pomocą środków balistycznych, czyli rakiet wielostopniowych.
Natychmiast zidentyfikowano dwa sposoby rozwoju technologii kosmicznej - balistyczny i aerodynamiczny. Samoloty balistyczne (LA) wykorzystują do lotu tylko ciąg silnika odrzutowego. Aerodynamiczny samolot do lotu, oprócz reaktywnego ciągu silnika (LPRE lub silnika odrzutowego (WFD)), używaj siły nośnej wytwarzanej przez skrzydło lub korpus samolotu. Był też schemat kombinacyjny. Samoloty aerodynamiczne są bardziej obiecujące dla samosterownego miękkiego lądowania,

Co to jest „samolot kosmiczny”
Transport lotniczy to niezwykle szerokie pojęcie, które obejmuje samoloty lotnicze, systemy startu i lądowania, systemy zdalnego sterowania itp. W niniejszym artykule rozważymy sam samolot lotniczy, jego części i urządzenia startowe.
Nie ma ścisłej nazwy dla tego typu urządzenia. Nazywa się to samolotem kosmicznym, statkiem kosmicznym, astroplanem, samolotem lotniczym (VKS) itp. „VKS to rodzaj załogowego samolotu odrzutowego z powierzchnią nośną (w szczególności skrzydlaty), przeznaczony do lotów w atmosferze i przestrzeni kosmicznej, łączący właściwości samolotu i statku kosmicznego. Zaprojektowany do wielokrotnego użytku, musi być w stanie startować z lotnisk, przyspieszać do prędkości orbitalnej, latać w kosmosie i wracać na Ziemię z lądowaniem na lotnisku.
VKS jest przeznaczony do lotu w atmosferze i poza nią - w przestrzeni kosmicznej, a także jest przeznaczony do manewrowania w atmosferze z wykorzystaniem sił aerodynamicznych.
Statek kosmiczny jest albo integralnym systemem kosmicznym wielokrotnego użytku (CS), albo częścią CS wielokrotnego użytku z elementami zwrotnymi, a „zwrotność” jest głównym warunkiem „ponownego użycia” statku kosmicznego. Każdy statek kosmiczny wielokrotnego użytku musi spełniać wymagania wysokiej niezawodności, bezpieczeństwa, minimalnego ryzyka dla załogi i ładunku podczas wykonywania zadań lotniczych, musi również mieć zalety konwencjonalnych samolotów odrzutowych w eksploatacji i konserwacji oraz wykonywać starty i lądowania w każdych warunkach pogodowych.
Kolejny przepis dotyczy określenia stopnia „wielokrotnego użytku” – zwrotu całego systemu wielokrotnego użytku (krokowo) lub tylko jego części. Jednorazowe systemy wymagają przydziału obszarów dla upadku pierwszych stopni rakiet, a także owiewek. Drugie etapy w najlepszym przypadku spalają się w atmosferze, a w najgorszym przypadku spadają na ziemię lub do oceanu lub pozostają na orbicie przez długi czas, stając się śmieciami kosmicznymi ”(dosłownie!) prowadzą do potrzeba stworzenia CS wielokrotnego użytku.
Ponowne użycie - także straty energii spowodowane elementami konstrukcyjnymi COP, zapewniającymi samą użyteczność (skrzydła, podwozie, systemy spadochronowe, dodatkowe paliwo do układu napędowego itp.). Potrzebne są nowe materiały konstrukcyjne, nowe technologie, bardziej wydajne silniki niż obecnie.

Etapy lotu
Niezależnie od ogólnego scenariusza lotu statku kosmicznego, koniecznie obejmuje on:
- start i wyjście z atmosfery,
- wejście w atmosferę i lądowanie,
- lot w kosmosie.

Etap „Start i wyjście z atmosfery”
Prawie wszystkie projekty mają jeden cel - zmniejszenie udziału masowego paliwa w pojeździe nośnym (LV) lub statku kosmicznym (w LV ponad 90% masy to paliwo).

1 wzmacniacz
Najbardziej znanymi i rozwiniętymi systemami startowymi są systemy startu pionowego ze specjalnymi platformami, na których umieszczone są maszty utrzymujące samolot w pozycji pionowej (kosmodrom). Takie systemy były używane głównie do wystrzeliwania pojazdów kosmicznych (VSC), rakiet nośnych do wystrzeliwania (LKS, Dyna-Soar) i VSC z pionowym startem (Energiya-Buran, Space Shuttle). Opracowano również wersję rakiety, w której bloki boczne pierwszego stopnia po rozdzieleniu wypuściły skrzydło i wylądowały na lotnisku, a blok centralny drugiego stopnia po wejściu na orbitę i wyładowaniu rakiety, wszedł w atmosferę i wylądował za pomocą skrzydła delta ("Energy-2").
Albo - samolot jest wystrzeliwany na orbitę przez oddzielny pojazd startowy, a silniki samego samolotu nie są używane do czasu osiągnięcia stabilnej orbity. Przykładami takiego systemu startowego są samoloty rakietowe Dyna-Soar (USA), Bor (ZSRR), ASSET i PRIME (USA), transportowe statki kosmiczne wielokrotnego użytku Energia-Buran (ZSRR) i Space Shuttle (USA).
PH jest rozwijany i produkowany w wielu krajach świata. Głównymi producentami są Rosja (40%), USA (26%), kraje UE (21%), Chiny (20%), Ukraina (6%), Japonia (4%), Indie (4%), Izrael (1 % ). Głównymi kryteriami konkurencyjności są waga wystrzeliwanej wyrzutni, konstrukcja, przyjazność dla środowiska itp., a jedną z głównych cech pojazdu nośnego jest ich niezawodność. Rosyjski system Proton ma najwyższy wskaźnik tego parametru - 97% udanych startów, co przekracza średnie wyniki o 10-20%.

2 samoloty lotniskowe
„Wystrzelenie z powietrza” to jedna z najbardziej obiecujących metod wystrzeliwania samolotu, start z użyciem samolotu przewoźnika (SN) jest aktywnie rozwijany przez różnych deweloperów.
Samolot jest wystrzeliwany na wysokość za pomocą oddzielonego od niego SN i przy użyciu własnych silników jest wprowadzany na orbitę. Istnieje możliwość zainstalowania dodatkowego wzmacniacza rakietowego.
Ta metoda wypłaty ma wiele zalet. Oczekiwany efekt przy użyciu SN jest o 30-40% większy niż przy starcie z Ziemi.
Jedną z operacji poprzedzających start jest tankowanie statku kosmicznego i rakiety nośnej komponentami miotającymi. Ale tankowania można również dokonać w locie [OD 2000257]. Lot tankowania składa się z kilku etapów (2).
Rys.2
Funkcje SN może wykonywać ekranoplan, który ma najwyższą nośność na jednostkę własnej masy ze wszystkich samolotów cięższych od powietrza. Ekranoplan może poruszać się po lądzie [IZ 2404090] lub nad powierzchnią wody [IZ 2397922].
Deweloperzy z USA zaproponowali system trójstopniowy [IZ 2191145] z ratowaniem wszystkich trzech etapów (3). Pod skrzydłem CH (etap I) np. samolot S-5 lub An-124. inny samolot jest zawieszony z przedziałem ładunkowym umieszczonym na jego „plecach”, gdzie umieszczony jest etap III z owiewką, w której znajduje się wyrzutnia. Samoloty z pełnym paliwem startują z lotniska w pobliżu równika. CH wznosi się na wysokość i rozwija prędkość wystarczającą do uruchomienia silnika strumieniowego II etapu. Etap II oddziela się i wchodzi na trajektorię suborbitalną. Opuszczając gęste warstwy atmosfery, oddzielany jest etap III, który w apogeum wprowadza PN na orbitę. Etap II powraca sam, etap III zostaje „odebrany” i zwrócony wraz z CH.
Rys.3
System rakietowo-kosmiczny wielokrotnego użytku [IZ 2232700] z bardzo dużą liczbą (do 10) tych samych w pełni zwrotnych stopni (4). Wszystkie stopnie znajdują się jeden nad drugim z lekkim przesunięciem i nie różnią się od siebie, jedynie pierwszy stopień ma opuszczane skrzydła, które wyposażone są w spadochrony ratunkowe. Start COP odbywa się poziomo z wózka wielokrotnego użytku za pomocą skrzydeł. PN znajduje się w przedziale ładunkowym ostatniego stopnia lub w specjalnej kapsule ładunkowej przymocowanej do ostatniego stopnia. Dopiero ostatni stopień wchodzi na orbitę, a na starcie pracują silniki wszystkich stopni, zasilane z czołgu pierwszego stopnia. Po wyczerpaniu się paliwa w zbiorniku pierwszego stopnia, ten stopień jest oddzielany i paliwo jest zużywane ze zbiornika drugiego stopnia. Opuszczone skrzydła są rozdzielane po przejściu COP do lotu pionowego i lądowania, każde - na osobnym spadochronie.
Rys.4
Wystrzelenie samolotu (5) ze specjalnej, przypominającej śmigłowiec kratownicy ze śmigłami, pod którą zawieszony jest samolot, pozwala na podniesienie samolotu na wysokość do granicy troposfery [OD 2268209]. W konstrukcji zastosowano śmigła z różnymi napędami i różną liczbą łopat. Śmigła wielołopatkowe są napędzane silnikami elektrycznymi wysokiego napięcia ze skrzyniami biegów, natomiast śmigła o małych łopatkach są napędzane strumieniowo.
Rys.5

3 pojemniki
Już w 1954 roku VN Chelomei zaproponował wystrzelenie samolotu z kontenera rurowego, wyposażonego wewnątrz w prowadnice do wystrzeliwania samolotu. Kontener mógł być umieszczony na okręcie podwodnym (hermetycznym), nawodnym, lądowym urządzeniu ruchomym lub stałym [AC 1841043], [AC 1841044] i używany do wystrzeliwania samolotu ze skrzydłami, które rozłożyły się lub nie rozwinęły w locie. Istnieje możliwość wykorzystania kontenera rurowego do startu samolotów takich jak samoloty. Skrzydło i upierzenie samolotu mogą zostać automatycznie uruchomione po wyjściu z kontenera. Ogólnie system pozwala na umieszczenie maksymalnej liczby samolotów w kontenerach na danej przestrzeni, jak najszybszy start samolotu bez wstępnego wycofywania się z kontenera, bez wstępnego otwierania skrzydeł i stosowania dodatkowych specjalnych urządzeń startowych .
Pojazdy nośne Rokot i Dniepr są wodowane z kontenera transportowo-wyrzutniowego.

4 start „Armaty”
Kombinowane wystrzelenie rakiety z armatą ("moździerz") z kontenera transportowo-wyrzutni jest już wykorzystywane do wystrzeliwania rakiety nośnej RS-20 Dniepr. Kontener transportowo-startowy znajduje się w szybie startowym, sama rakieta i generator gazu znajdują się w kontenerze, który jest uruchamiany przed startem i ułatwia start rakiety.
Na przełomie lat 90. i 2000. jako jeden z obiecujących sposobów wystrzelenia statku kosmicznego, tzw. wystrzelenie z armaty - wystrzelenie PN (w tym załogowych statków kosmicznych) na orbitę zbliżoną do Ziemi z działa elektromagnetycznego lub gazodynamicznego. Zasada działania pistoletu elektromagnetycznego: na metalowym samolocie - rodzaj rdzenia umieszczonego wewnątrz cewki elektromagnesu, w obecności prądu stałego w uzwojeniu cewki działa siła Lorentza, wyrzucając samolot z lufy pistoletu elektromagnetycznego , dając samolotowi dużą prędkość. Po strzale włączają się silniki samego samolotu. Podczas startu z lufy armaty (działo w formie torusa) samolot będzie miał prędkość około 10 km/s, jednak ze względu na dużą gęstość atmosfery przy powierzchni Ziemi, po wystartowaniu z armaty, prędkość urządzenia spada.
Aby zmniejszyć straty prędkości i zmniejszyć opór powietrza podczas lotu w gęstych warstwach atmosfery, jednocześnie tworzony jest kanał termiczny za pomocą wiązki laserowej [OD 2343091], [OD 2422336] - w powietrzu powstaje przebicie elektryczne (kanał plazmowy), następnie dzięki absorpcji promieniowania laserowego gazy atmosferyczne tworzą kanał termiczny o obniżonym ciśnieniu, przez który porusza się statek.

5. Początek przelotu
Samolot startuje na wózku z silnikami odrzutowymi na specjalnym wiadukcie. Wózek hamuje na końcu wiaduktu, a samolot oddziela się od wózka i odpala własny silnik rakietowy.
Cechą realizacji startu z kozłowego wózka startowego [OD 2102292] jest powierzchnia lodu, po której porusza się samolot na wózku (6).
Rys.6
Twórcy proponują systemy z wiaduktem w kształcie rury, w którym porusza się wózek z samolotem [OD 2381154].
Można również wdrożyć systemy łączące działo elektromagnetyczne z wiaduktem. Samolot rozpędza się wewnątrz tuby z nawinięciem i jest wystrzeliwany do góry [OD 2239586].

6 Aerostat
Interesujące są rozwiązania, w których samolotem jest balon wypełniony wodorem, który jest zużywany przez silniki [IZ 2111147], [AS 1740251]. Ta konstrukcja [OD 2111147] pomaga rozwiązać problem startu zatankowanego pojazdu. Uruchomienie systemu transportu lotniczego odbywa się z powierzchni Ziemi. Pojazd ratowniczy jest podnoszony dzięki aerostatycznej sile podnoszenia wytworzonej przez wodór w butlach (7). W wyniku pracy silników samolot powrotny rozpędza się do prędkości M = 2,5 - 3,0. Wodór z cylindrów może być używany jako paliwo do silników w fazie przyspieszania.
Rys.7

7 Morski start
Aby wystrzelić bezpośrednio z równika z maksymalnym wykorzystaniem efektu obrotu Ziemi, statki kosmiczne o różnym przeznaczeniu na orbity bliskie Ziemi, w tym wysokie kołowe, eliptyczne, bez ograniczeń w zakresie nachylenia orbity, orbity geostacjonarnej i trajektorii odlotu, rakieta Sea Launch i kompleks kosmiczny.
Oczywiście rozważano tylko niewielką część możliwych opcji wystrzelenia i wycofania samolotu z atmosfery.

Porównanie startu poziomego i pionowego
Trwają dyskusje, który rodzaj startu jest lepszy - poziomy czy pionowy?
Przy pionowym starcie konieczne jest użycie silników o sile ciągu większej niż masa rakiety. Takie silniki mają większą masę niż silniki do startu poziomego. W przypadku pionowego startu użycie WFD jest prawie niemożliwe. Ale do pionowego startu nie są potrzebne pasy startowe, a jedynie stosunkowo kompaktowa platforma startowa. Wady - straty grawitacyjne i ryzyko zniszczenia kompleksu startowego przez gruz w przypadku wypadku pojazdu startowego kilka sekund po starcie.
W przypadku startu poziomego można użyć silników o mniejszej mocy, a na pierwszym etapie lotu zamiast silników rakietowych użyć WFD. Wprawdzie start poziomy wiąże się ze stratami energii wynikającymi ze środków zapewniających start poziomy - skrzydeł i podwozia, ale straty te można zminimalizować. Dzięki poziomemu startowi łatwiej jest zorganizować system ratownictwa pierwszego stopnia. Wadą jest przeznaczenie dużych obszarów pod pasy startowe. Wykorzystanie standardowych lotnisk do startu i lądowania pasów startowych pomoże rozwiązać ten problem. Przewiduje się wzrost ryzyka zniszczenia warstwy ozonowej atmosfery, położonej na wysokości 15-35 km, od pracy silników odrzutowych. Przy pionowym starcie rakieta przelatuje przez tę warstwę w 30-40 sekund. Problem zagrożenia środowiskowego można rozwiązać np. wybierając specjalną trajektorię lotu: przyspieszenie do dużych prędkości na wysokości 12-14 km, wykonanie „wzniesienia” z chwilowym wzrostem kąta do horyzontu do ~ 50 stopni z szybkim lotem przez warstwę ozonową (latanie w warstwie ozonowej jest śmiertelne przez 10 minut), a następnie zmniejszenie kąta do horyzontu do 10-20 stopni na wysokości ponad 36 km. Taki scenariusz może jednak prowadzić do wzrostu strat aerodynamicznych.
O wyborze typu startu decyduje konstruktor. Niektórzy konstruktorzy - na początek w pionie, niektórzy - na poziom. WM Myasishchev wyraźnie preferował horyzontalny start. Tak narodził się projekt statku kosmicznego M-19 z silnikiem jądrowym, którego start miał nastąpić według Miasiszczewa w 1990 roku (dwa lata po jedynym wystrzeleniu Burana).

Etap „Wejście do atmosfery i lądowanie”
Głównym problemem powrotu z orbity okołoziemskiej jest nagrzewanie się samolotu w wyniku tarcia o powietrze w gęstych warstwach atmosfery. Materiały kadłubowe i powłoki ochronne to cały obszar rozwoju. Jednocześnie można i należy rozwiązać następujące zadania: ochrona przed nagrzewaniem podczas interakcji z atmosferą podczas startu i lądowania w warunkach dużych prędkości i nagrzewania atmosferycznego; ekspozycja na promieniowanie słoneczne w przestrzeni kosmicznej, wysoki gradient temperatury po stronie słonecznej i zacienionej, długotrwałe i krótkotrwałe efekty cieplne elektrowni, a także ochrona przed bronią, w tym laserową.
Aby chronić statek kosmiczny przed zniszczeniem termicznym, istnieją trzy główne metody chłodzenia, z których każda ma swoje zalety i wady:
- konstrukcja „na gorąco” – chłodzenie odbywa się przez promieniowanie;
- ablacja - chłodzenie odbywa się poprzez odparowanie powłoki, powłoka jest wymieniana po każdym locie;
- izolacja termiczna z płytkami ceramicznymi na spodzie.
Skrzydlaty statek kosmiczny ma przewagę podczas schodzenia w atmosferze: zmniejsza się przeciążenie i obciążenie termiczne, zwiększa się zwrotność i dokładność lądowania, ale skrzydło o cienkim profilu jest podatne na wysokie temperatury.
Prace projektowe nad załogowym statkiem powrotnym typu Kosmoplan rozpoczęły się w 1960 roku w OKB-52 (obecnie NPO Mashinostroeniya). W rezultacie pojawił się załogowy samolot rakietowy R-2 i rakieta nośna UR-500, która później stała się Protonem. R-2, podobnie jak wszystkie uskrzydlone statki kosmiczne opracowane przez V.N. Chelomeya, miał składane skrzydła, w przeciwieństwie do większości podobnych projektów innych biur projektowych. W latach 60. technologie ochrony termicznej pozostawały daleko w tyle za wymaganiami stawianymi elementom obciążonym termicznie. Dlatego pierwsze pojazdy załogowe ZSRR i USA miały kształt kuli i odwróconego stożka bez przesunięcia środka masy.
Aby zmniejszyć efekt nagrzewania się skrzydeł samolotów kosmicznych, opracowywane są różne projekty samego skrzydła.
Kombinowana ochrona termiczna [IZ 1840531] - od strony zewnętrznej (8) znajduje się okładzina z płytek kwarcowych z zewnętrzną powłoką radiacyjną, przymocowana do zespołu zasilającego oraz w obszarze przegródek utworzonych przez powłokę zewnętrzną i zestaw zasilający, kapilarno-porowaty materiał o grubości 2-3 mm, który jest zwilżany ciekłym czynnikiem chłodniczym, aby zapewnić usunięcie odparowanego czynnika chłodniczego.
Rys.8
W 1976 roku NPO Energia zaproponowała użycie pola magnetycznego do ochrony. Temperatura powietrza w kontakcie ze statkiem podczas hamowania przy pierwszej kosmicznej prędkości dochodzi do ~8000°C, a powietrze jest zjonizowane. Bez obecności zewnętrznego pola magnetycznego jony dyfundują do obszaru kadłuba, gdzie jest chłodniej i zachodzi reakcja rekombinacji, w wyniku której uwalniane jest ciepło. We wnętrzu statku kosmicznego (9) można zainstalować silne magnesy trwałe, które wytwarzają pole magnetyczne [AC 1840521], co utrudnia dyfuzję jonów i elektronów do powierzchni kadłuba, przez co reakcje rekombinacji zachodzą w większej odległości od powierzchni kadłuba. kadłuba, nagrzewanie się kadłuba z ciepła tych reakcji zmniejszy się.
Rys.9
Możliwe jest zaimplementowanie chłodzenia przez rozmrażanie, gdy stały element konstrukcyjny przechodzi w stan ciekły i ciecz ta jest wyrzucana za burtę lub na autostradę [OD 2033947]. Zaletą tej konstrukcji jest to, że stały czynnik chłodniczy może stanowić element konstrukcyjny przed stopieniem.

korytarz wejściowy
Aby zmniejszyć prawdopodobieństwo nagrzewania się i zniszczenia samolotu podczas wejścia do atmosfery, konieczne jest poznanie i wykorzystanie „naturalnych” możliwości. W przypadku planet innych niż Merkury i satelitów (Tytan, Enceladus, ewentualnie Ganimedes) z atmosferą należy pamiętać o tzw. korytarz wejściowy - różnica wysokości perygeum między dopuszczalnymi wartościami granicznymi dla wysokości poniżej i powyżej planowanej. Wysokość poniżej planowanej doprowadzi do awarii lub spalenia statku kosmicznego, a powyżej spowoduje opuszczenie atmosfery przez statek kosmiczny. Szerokość korytarza zależy od dopuszczalnych ograniczeń obciążenia termicznego i przeciążeń dla konkretnego urządzenia; przy prędkości parabolicznej - w przybliżeniu równej: Wenus - 113 km, Ziemi - 105 km, Marsowi - 1159 km, Jowiszowi - 113 km. Ale nawet na korytarzu rozproszona energia będzie ogromna. Skrajnym przykładem jest wejście aparatu Galileo w atmosferę Jowisza z prędkością 47,5 km/s, 3,8∙105 megadżuli zostało rozproszonych na 4 minuty przed otwarciem spadochronu hamującego. Temperatura powierzchni wynosiła 15 000 K, a 90 kg materiału ablacyjnego odparowano (przy użyciu aparatu o wadze 340 kg).
Ciekawą zaletą jest schemat aparatu-tarcza z ablacyjnie chłodzonym dnem i próżniowym zabezpieczeniem termicznym kabiny. Wchodząc do atmosfery pod kątem 45 stopni, kabina takiego urządzenia znajdzie się w strefie prawie absolutnej próżni, co niezawodnie ochroni ją przed nagrzewaniem podczas wejścia.
Etap „Lot w kosmosie”
W niniejszym artykule nie będziemy szczegółowo omawiać tego rozdziału, wymieniamy tylko niektóre czynniki, które należy wziąć pod uwagę przy opracowywaniu i projektowaniu statku kosmicznego: promieniowanie jonizujące, zmienione pole magnetyczne, promieniowanie słoneczne (UV), próżnia (prowadzi do powolnego parowania poszycia statku kosmicznego), zagrożenie meteorytowe, gradient temperatury, promieniowanie kosmiczne, śmieci kosmiczne, składniki paliwa.
Ponadto warunki przebywania na pokładzie statku kosmicznego mają istotny wpływ na człowieka: przyspieszenie, sztuczna atmosfera, izolacja, hipokinezja, nieważkość.

Układ i projekt statku kosmicznego
Projekty statków kosmicznych realizowane są głównie według dwóch schematów:
. Korpus łożyska
. Samolot.
Układ korpusu nośnego - nie ma poziomych powierzchni aerodynamicznych poza elementami sterującymi - klapy, klapy, windy itp. Założono, że pojazdy z nadwoziem nośnym (ANK) zostaną wystrzelone w kosmos za pomocą wozu nośnego. Mają większy manewr boczny niż pojazdy balistyczne, ale też bardzo ograniczone, a także nie posiadają ostrych krawędzi (poza stępkami) wyprowadzanych w nurt. Jednak w trakcie testów (głównie w USA pojazdy M2-F1, M2-F2 itd. w ramach programu PILOT, ASV i ASE w ramach programu ASSET oraz pojazdy programu PRIME) okazało się, że ANK niski stosunek podnoszenia do przeciągania (<1 на гиперзвуке), неудовлетворительную устойчивость по крену и высокую скорость снижения, а величина бокового маневра увеличивалась не очень значительно.
Układ samolotu. Najczęściej statek kosmiczny jest wykonany zgodnie ze schematem „bezogonowym” ze skrzydłem w kształcie delty o małym wydłużeniu. Schemat ten wyróżnia się znaczną ilością manewrów bocznych, większą niż w przypadku pojazdów balistycznych i pojazdów z nadwoziem nośnym. Jednak obliczenia aero- i termodynamiczne schematu skrzydeł są bardziej skomplikowane i wymagane jest również dodatkowe zabezpieczenie termiczne ostrych krawędzi skrzydła. Ale te niedociągnięcia są z nawiązką równoważone przez zalety: możliwość dostarczenia czegoś z orbity i całkowity powrót bloku orbitalnego.
Każdy statek kosmiczny wielokrotnego użytku, w przeciwieństwie do jednorazowego pojazdu nośnego, posiada środki do ponownego orbitowania lub trajektorii startu. Jednym z takich sposobów powrotu są powierzchnie aerodynamiczne - kadłub lub skrzydło.

1 dyskoteka
Można ją uznać za niezależną klasę z układem, który obejmuje zarówno „nadwozie”, jak i „samolot”.
System lotniczy wielokrotnego użytku [AS 580696] jest przeznaczony do wystrzeliwania PN na referencyjną orbitę okołoziemską, a także do powrotu obiektów kosmicznych z orbity na Ziemię za pomocą statku transportowego (10). Kadłub (kadłub) i skrzydło stopni oraz TKK stanowią jedno skrzydłowo-kadłubowe, którego profil to półtarcza dla stopni i tarcza dla TKK; oba kroki i TKK w postaci koła lub elipsy. Obie sceny oraz TKK są obsadzone i połączone chodnikami z możliwością przemieszczania się z jednej kabiny do drugiej.
Ryż. 10
Lotniczy system startowy wielokrotnego użytku z samolotem w postaci dysku o profilu poprzecznym w kształcie kropli [AC 1740251] składa się z samolotu z elektrownią próżniową (VPU) połączoną z prowadnicą startową i pociskami aerostatycznymi połączonymi z przewodnik uruchamiania - kolejna wersja „wystrzeliwania balonów” ( jedenaście).
Turbina wiatrowa usuwa pociski aerostatyczne, aby podnieść samolot na wymaganą wysokość i ustawić prowadnicę startową pod wymaganym kątem. Samolot ląduje na lotnisku lub na powierzchni wody utrzymując stabilną pozycję. Pociski aerostatyczne wracają na Ziemię i są ponownie wykorzystywane.
Rys.11
Inżynierowie nie porzucają idei samolotu w postaci dysku w XXI wieku. Diskoplan [PM 57238] z wieloma termojądrowymi silnikami rakietowymi na obwodzie, będzie w stanie osiągnąć prędkość od 0 do 15 km/s i wywieźć ładunek na powierzchnię Księżyca, aby wykonywać prace na orbicie geostacjonarnej.
ekipa ekranolet stała się inspiratorem samolotu płytowego [IZ 2396185] z kadłubem w kształcie tarczy.

2 Korpus łożyska
Do rozwiązania szeregu problemów kosmicznych można wykorzystać samolot kosmiczny [IZ 2137681] z nadwoziem w postaci jednoskrzydłowca (12), w którym umieszczone są trzy połączone ze sobą kadłuby, zbiorniki paliwa i kilka grup silników odrzutowych - podpórka, start i lądowanie, turbina hamulcowa i gazowa. Środki zasilania zawierają również panele słoneczne.
Rys.12

3. Układ samolotu
Proponowane schematy są niezwykle różnorodne.
Jako uskrzydlony "wahadłowiec" z wnękami do rakiety nośnej wykonano statek kosmiczny wielokrotnego użytku [IZ 2111902]. Umożliwia to poprawę sterowności „wahadła” w obszarze startowym dzięki wyeliminowaniu niewspółosiowości ciągu spowodowanej umieszczeniem wahadłowca z boku pojazdu startowego. Statek kosmiczny startuje pionowo, a po czasie działania rakiety zostają oddzielone od „wahadła”. Podobny pomysł na wyrzucenie wbudowanego pojazdu nośnego został (lub zostanie) zrealizowany w samolocie rakietowym Lynx.
Ciekawą i nieoczekiwaną propozycją jest wykorzystanie pojazdów o różnych bazach do dostarczania PN na orbitę [OD 2120397]. Niezależnie działające samoloty - VKS, oparty na orbitalnej stacji kosmicznej oraz naziemny samolot transportowy (TC), każdy startuje z własnej bazy. Dokowanie i wymiana ładunków odbywa się w atmosferze ziemskiej podczas wspólnego lotu, oddokowania i powrotu każdego samolotu do punktu bazowego.
Dwustopniowy statek kosmiczny opracowany przez N.E. Staroverova [IZ 2503592] składa się z uskrzydlonego pierwszego i drugiego stopnia oraz bezskrzydłowej rakiety na paliwo stałe (jednorazowego użytku) znajdującej się pomiędzy nimi. Pierwszy stopień i rakieta są bezzałogowe, drugi stopień jest załogowy. Na początku działają dwuobwodowe silniki turboodrzutowe. Przyspieszenie i podnoszenie odbywa się z sekwencyjnym włączaniem trybów silnika pod różnymi kątami do poziomu.
Oczywiście szczególnie interesujące są systemy jednostopniowe zdolne do startu z powierzchni Ziemi.
Rozwój jednostopniowego statku kosmicznego jest realizowany przez indyjską firmę Advisor, Defense Research and Development Organisation – jednostopniowy samolot kosmiczny [PO 51288]. Jest wyposażony w dwa VRD i dwa LRE, a wlot powietrza ma kształt prostokąta.
W Stanach Zjednoczonych SUNSTAR IM opracowuje osobisty, jednoczłonowy statek kosmiczny oparty na garażu. Zakłada się, że statek kosmiczny wejdzie na trajektorię orbitalną i prawdopodobnie dokuje do stacji orbitalnej. Cechą konstrukcyjną jest możliwość składania skrzydeł (13) przymocowanych zawiasowo do kadłuba w celu przechowywania i dostarczania na miejsce startu iz powrotem.
Rys.13
Jednym z kierunków jest turystyczny statek kosmiczny.
Konsorcjum Lotnictwa Rosyjskiego opracowuje [PO 78697] suborbitalny samolot turystyczny.
MAI jest jednym z twórców projektu systemu lotniczego dla celów naukowych i sportowych. W skład systemu wchodzi rakietowy szybowiec suborbitalny z samolotem nośnym MiG-31S, system wsparcia naziemnego oraz kompleks sportowo-techniczny do szkolenia potencjalnych załóg.
Turystyka kosmiczna to jedyny kierunek, w którym obecnie realizowane są statki kosmiczne. W 2016 roku planowany jest pierwszy lot suborbitalnego samolotu suborbitalnego Lynx, a turystyczna kapsuła suborbitalna SpaceShipTwo oraz nosiciel WhiteKnightTwo (system dwustopniowy) od kilku lat są w eksploatacji próbnej. Jednak turystyka kosmiczna jest droga. R. Branson, jeden z entuzjastów lotnictwa i turystyki kosmicznej, narzekał, że podróże kosmiczne są albo astronomicznie drogie: w Związku Radzieckim (tak tam jest napisane!) Poprosili go o 30 milionów dolarów na lot na ISS, albo był niewygodny i niebezpieczny.
SpaceShipTwo napędzany jest hybrydowym silnikiem rakietowym na paliwo stałe i płynnym utleniaczem. SpaceShipTwo przeznaczony jest dla 8 osób - 2 członków załogi i 8 pasażerów. Cel firmy - loty powinny być bezpieczne i niedrogie. Samolot nosicielski WhiteKnightTwo to samolot dwukadłubowy, kapsuła SpaceShipTwo jest przymocowana między kadłubami.
Samolot kosmiczny zdolny do osiągania prędkości większych niż 0,9 Macha i zdolny do lotów trans- i/lub naddźwiękowych jest opracowywany przez ASTRIUM SAS (Airbus) we Francji. Samolot jest wyposażony w dwa atmosferyczne silniki turboodrzutowe i silnik rakietowy. Po opuszczeniu atmosfery wloty powietrza są zamykane specjalnymi ruchomymi zaworami w kształcie kopuły, które powtarzają kształt kadłuba samolotu.
Suborbitalny jednostopniowy CS Lynx, produkowany przez XCOR Aerospace Incompany (USA), może służyć do dostarczania turystów w kosmos, prowadzenia badań naukowych i wynoszenia ładunku o masie do 650 kg na niską orbitę za pomocą zewnętrznego górnego stopnia. Bez zewnętrznego przedziału z górnym stopniem Lynx może być używany do dostarczania kilku turystów w kosmos lub turysty i zestawu instrumentów naukowych do eksploracji kosmosu.
Lynx wykorzystuje silniki rakietowe wielokrotnego użytku o zapłonie iskrowym, zasilane ciekłym tlenem - komponentami ciekłych węglowodorów (nafta, metan, etan, izopropanol).
Brytyjska firma Bristol Spaceplanes opracowuje statek kosmiczny do transportu turystów. Ascender to suborbitalny samolot rakietowy, który może dostarczyć jednego pilota i jednego pasażera lub jednego pilota i zestaw sprzętu naukowego na wysokość do 100 km.
Ascender ma rozpocząć prace nad dwustopniowym systemem Spacebus, samolotem orbitalnym, który może zabrać do 50 pasażerów i przelecieć z Europy do Australii w około 75 minut. Ponieważ podstawą projektu są w miarę możliwości standardowe elementy systemów lotniczych i kosmicznych, koszt lotu Spacebusem będzie 100 razy niższy niż koszt lotu wahadłowca.
Nowości z 2004 roku przedstawiła im EMZ. V.M. Myasishchev i system lotniczy Suborbital Corporation Cosmopolis-XXI (C-XXI) - połączenie samolotu nośnego M-55 Geophysics i suborbitalnego samolotu rakietowego. Projekt nie został zrealizowany.

Systemy napędowe statków kosmicznych
Bez względu na to, jak dobry projekt, nieważne jak przemyślany plan lotu, statek kosmiczny nie poleci nigdzie bez silnika.
Założono, że dla czołowych potęg kosmicznych do końca lat 80. zwykłym zadaniem będzie wystrzelenie łącznego ładunku o wadze 900 - 1000 ton. Za najbardziej obiecujące silniki uznano silniki NRE z rdzeniem w fazie gazowej, termojądrowe i pulsacyjne termojądrowe.
Każdy układ napędowy (DS) musi zawierać źródło energii, źródło płynu roboczego (wyrzucona masa) i sam silnik, a w niektórych typach silników źródło energii i płyn roboczy są połączone (silniki chemiczne).
Konwencjonalnie elektrownie można podzielić na trzy grupy:
1. Autonomiczny - na pokładzie znajduje się źródło energii i płyn roboczy (LRE i inne substancje chemiczne, NRE);
2. Semi-autonomiczny - DS z zewnętrznymi źródłami energii: silniki wykorzystujące energię zewnętrznych laserów, generatorów mikrofalowych, Słońca („w metalu” są tylko jony i plazma);
3. Silniki nieautonomiczne wykorzystujące atmosferę, ośrodek międzyplanetarny, materiał planet i asteroid oraz wiatr słoneczny (żagiel słoneczny) jako ciało robocze.
Silniki są podzielone według rodzaju źródeł energii, początkowego stanu płynu roboczego i innych cech.
Żadna z istniejących RDW nie może być używana na statku kosmicznym we wszystkich trybach lotu. Dlatego sama koncepcja przyspieszenia w WJ wymaga połączonego układu napędowego z silnikami różnych typów. Walka o prędkość lotu to przede wszystkim walka o zwiększenie mocy i sprawności silnika.
Rozważmy niektóre typy silników, które są obiecujące do użytku na statkach kosmicznych.

silnik odrzutowy cieczy;
LRE jest najpopularniejszym silnikiem w statkach kosmicznych i pojazdach nośnych. Cechą silnika rakietowego jest możliwość pracy w całym zakresie wysokości. Jednak silniki rakietowe zużywają duże ilości paliwa i utleniacza, a także mają stosunkowo niską sprawność.
Obiecujące obszary rozwoju:
- LRE z regulowanym obszarem przekroju krytycznego; impuls właściwy przy zmniejszonej wartości ciągu wzrasta o 3-4%.
- LRE z kilkukrotną zmianą w procesie stosunku składników paliwa Km (utleniacz - ciekły tlen, paliwo - ciekły wodór) (do Km=15) podczas pracy komory spalania; po wzniesieniu silnik przechodzi w tryb nominalny (Km=6), co zapewnia wysoki impuls jednostkowy ciągu; zapewnia mniejsze zużycie wodoru oraz zmniejszenie rozmiarów i wagi zbiorników.

Hybrydowe silniki rakietowe (GRD)
W rzeczywistości GRE to zwykłe silniki rakietowe, w których składniki paliwa znajdują się w różnych fazach, na przykład paliwo płynne – utleniacz stały lub paliwo stałe – utleniacz ciekły. Zgodnie z charakterystyką GRE zajmują one pozycję pośrednią między LRE a silnikiem rakietowym na paliwo stałe. Zalety GRE - wymagają kontroli zasilania tylko jednego elementu, drugi nie wymaga zbiorników, zaworów, pomp itp., mają możliwość sterowania trakcją i wyłączeniem, nie wymagają oddzielnych systemów chłodzenia ścian komora spalania: parujący składnik stały chłodzi ściany. Ten typ silnika jest zainstalowany na samolocie kosmicznym SpaceShipTwo.

Silnik strumieniowy (silnik strumieniowy)
Ze względu na względną prostotę konstrukcji, a także możliwość działania w szerokim zakresie prędkości, silnik strumieniowy jest rozważany w wielu projektach statków kosmicznych. W tych projektach silniki strumieniowe pełnią rolę głównego silnika do przyspieszania w atmosferze, ponieważ praktycznie nie mają ograniczeń co do maksymalnej prędkości lotu atmosferycznego. Wydajność i moc silnika strumieniowego rosną wraz z prędkością i wysokością. Jedną z mankamentów silników strumieniowych jest to, że do ich uruchomienia konieczne jest rozpędzenie urządzenia do prędkości ok. 300 km/h, a w przypadku hipersonicznych silników strumieniowych do prędkości naddźwiękowych przy innych typach silników.
Silnik strumieniowy może wykorzystywać paliwo stałe w postaci proszku, takie jak węgiel. Zaproponował zastosowanie pyłu węglowego jako paliwa podstawowego w projekcie samolotu Li P.13 przez A. Lippischa.
Za najbardziej obiecującą konstrukcję silnika strumieniowego uważa się hybrydowy silnik rakietowo-strumieniowy. Taki silnik ma wyższy impuls właściwy niż silnik rakietowy i wyższy ciąg na 1 m2 powierzchni przekroju, aw niektórych przypadkach wyższy impuls właściwy. RPVRD może być skutecznie stosowany w szerokim zakresie prędkości. Składa się z obwodu rakietowego – generatora gazu, którym jest silnik rakietowy na paliwo stałe, silnik rakietowy lub silnik gazowy oraz obwód o przepływie bezpośrednim.
Wykorzystanie metali jako paliwa wynika z ich wysokiej aktywności, znacznego wydzielania ciepła i umożliwia stworzenie całkowicie nowych, wysokowydajnych silników strumieniowych do pocisków kierowanych. Zaletą silników strumieniowych na paliwo sproszkowane metaliczne, wykorzystujące powietrze atmosferyczne jako utleniacz, jest to, że zapewniają one wysoką charakterystykę pracy, mogą być stosowane w szerokim zakresie prędkości oraz są niezawodne w obsłudze i przechowywaniu.
Jednym z zadań przy projektowaniu silnika strumieniowego jest zapewnienie całkowitego spalenia paliwa. Ciekawe rozwiązanie zaproponowali pracownicy Korporacji Rakiet Taktycznych [OD 2439358]. Jako paliwo proponuje się proszek metalowy, taki jak aluminium lub magnez. W komorze wstępnej tworzy się zawiesina powietrzno-proszkowa z nadmiarem powietrza i ta mieszanina zaczyna się palić. Cząsteczki proszku są całkowicie dopalane w dopalaczu. Powstaje strumień strumieniowy.
Biuro Projektowe Automatyki Chemicznej wraz z CIAM opracowuje badawczy silnik hipersoniczny – osiowosymetryczny strumień hipersoniczny. Scramjet 58L z komorą prostokątną przeznaczony jest do eksperymentalnych badań procesów roboczych podczas spalania wodoru w przepływie naddźwiękowym. W 1998 roku pomyślnie przeprowadzono lot testowy silnika, w którym po raz pierwszy na świecie osiągnięto prędkość Mach 6,35.
Przeprowadzono również próby w locie modelowego dwutrybowego silnika scramjet osiowo-symetrycznego na ciekłym wodorze w zakresie lotnych liczb Macha od 3,5 do 6,5 na wysokości do 28 km.
Jednocześnie naukowcy CIAM opracowują nowy schemat naddźwiękowego, pulsacyjnego silnika strumieniowego detonacyjnego (SPPD) z przepływem naddźwiękowym w komorze spalania detonacyjnego i spalaniem w pulsacyjnej fali detonacyjnej. Obliczenia dla PDAP wodorowo-powietrznego wykazały, że lecąc na wysokości H=25 km, może on operować przy locie o liczbach Macha m/s od 4,5 do 7,5 .

Silnik rakietowy jądrowy (NRE)
Najbardziej obiecującym kierunkiem w rozwoju termicznych silników rakietowych wydaje się wykorzystanie energii cieplnej reakcji rozszczepienia jądra atomowego niestabilnych pierwiastków.
YARD - silniki rakietowe, których źródłem energii jest paliwo rakietowe; mają wyższy impuls właściwy niż najwydajniejsze silniki rakietowe. Ale jednocześnie silniki rakietowe mają większą masę niż silniki rakietowe, ponieważ są wyposażone w osłonę radioochronną.
YARD zużywa mało paliwa przez długi czas i może pracować przez długi czas bez tankowania.
Główne klasy Yard:
- ogrzewanie bezpośrednie: płyn roboczy jest podgrzewany podczas przechodzenia przez obszar zawierający materiał rozszczepialny (RD-0410);
- z układem pośredniej konwersji energii, w którym energia jądrowa jest najpierw zamieniana na energię elektryczną, a energia elektryczna jest wykorzystywana do ogrzewania lub przyspieszania płynu roboczego, tj. są reaktorami jądrowymi i powiązanymi ERE ("TOPAZ 100/40").
YARD RD-0410 może być używany do przyspieszania, zwalniania statków kosmicznych i korygowania ich orbity podczas eksploracji kosmosu. Ten silnik jest wykonany w obiegu zamkniętym, płynem roboczym jest ciekły wodór. Ze względu na termodynamiczną doskonałość płynu roboczego i jego wysoką temperaturę nagrzewania w reaktorze jądrowym (do 3000 K) silnik ma wysoką sprawność, jednostkowy impuls ciągu w próżni wynosi 910 kgf.s/kg, czyli dwukrotnie lepiej jak LRE oparty na składnikach wodorowo-tlenowych i 1,85 razy wyższy niż w przypadku silników rakietowych na wodór i fluoro. Ale to także historia. KBHA otrzymała polecenie opracowania YARD RD0410 i RD0411 w 1965 roku.
NRE poddano wieloletnim szczegółowym badaniom: w latach 70. - 90. XX w. eksploatowano w kosmosie ponad trzy tuziny jądrowych instalacji elektrycznych (NPP) o trzech modyfikacjach, przeznaczonych do zasilania w energię elektryczną wyposażenia statków kosmicznych zgodnie z zasadą przekształcania energii cieplnej reaktor jądrowy na energię elektryczną w półprzewodnikowym generatorze termoelektrycznym.
Prace nad stworzeniem elektrowni jądrowej dla statku kosmicznego trwają JSC Krasnaya Zvezda, [IZ 2421836], [IZ 2507617].
Jednak jądrowe silniki rakietowe i elektrownie jądrowe nie znalazły jeszcze praktycznego zastosowania nawet w lotach demonstracyjnych, chociaż nadal są uważane za obiecujące w lotach w głęboki kosmos. Wyrażono również wątpliwości, czy taki silnik jest potrzebny i czy będzie rozwijany.
Podczas eksploatacji NRE emituje promieniowanie radioaktywne, dlatego wymagana jest ochrona radiologiczna statku. Pełne ekranowanie jest wymagane w atmosferze i wystarczająco zacienione w przestrzeni, gdy silnik jest osłonięty od głównego statku osłoną ochronną.
Unieszkodliwianie elektrowni jądrowych po zakończeniu eksploatacji odbywa się poprzez przeniesienie na orbitę, na której żywotność reaktora jest wystarczająca do rozpadu produktów rozszczepienia na bezpiecznym poziomie (co najmniej 300 lat). W przypadku jakiegokolwiek wypadku ze statkiem kosmicznym, elektrownia jądrowa jest wyposażona w bardzo skuteczny dodatkowy system bezpieczeństwa radiacyjnego (DSRS), który wykorzystuje aerodynamiczne rozproszenie reaktora do bezpiecznego poziomu.
Wróćmy do prognoz. W 1966 r. J. Konechchi napisał, że według najbardziej pesymistycznej oceny uruchomienie silnika rakietowego jądrowego z rdzeniem w fazie gazowej miałoby nastąpić w 1990 r. ... Minęło ćwierć wieku.

Laserowy silnik rakietowy (LRE)
Uważa się, że cechy charakterystyczne LJE znajdują się pomiędzy cechami NRE i EJE.
LJE został zaprojektowany, aby zapewnić ciąg samolotowi napędzanemu przez błysk plazmowy inicjowany przez laser. Od 2002 roku KBHA we współpracy z Ośrodkiem Badawczym im. M.V.Keldysh i Instytut Badawczy Urządzeń Optoelektronicznych badają problem stworzenia LJE, który jest znacznie bardziej ekonomiczny niż tradycyjne silniki zasilane chemikaliami.
W projekcie kolejnej JPL [OD 2559030] zasada działania jest inna. Za pomocą lasera w komorze spalania powstaje ciągłe wyładowanie optyczne. Ciało robocze, wchodząc w interakcję z plazmą wyładowczą, nabiera prędkości naddźwiękowej.
Silnik rakiet fotonowych – hipotetyczny silnik rakietowy, który wytwarza ciąg w wyniku ukierunkowanego wypływu z niego fotonów, ma wartość graniczną impulsu właściwego, ponieważ przepływ fotonów ma maksymalną osiągalną prędkość - prędkość światła. . Rozwój teorii rakiet fotonicznych ma długą historię. Według E. Zengera rakiety fotoniczne, napędzane reakcją strumienia fotonów wyrzucanych z rakiety, umożliwią lot w najbardziej odległe rejony Galaktyki
Być może jest to kwestia terminologii. Silniki fotonowe są teraz czasami nazywane silnikami wykorzystującymi laser, w 1958 roku lasery nie zostały jeszcze stworzone. Silnik fotonowy [PM RU 64298] o „konwencjonalnej” konstrukcji zawiera potężny laser jako źródło fotonów; charakterystyczną cechą jest zastosowanie rezonatora optycznego, który umożliwia zwiększenie ciągu silnika.
Inny silnik fotonowy [IZ 2201527] różni się tym, że jako rezonator wykorzystuje kryształ diamentu i zwierciadła promieniste. Rezonator służy również do zwiększania ciągu.

Elektryczny silnik odrzutowy (EP)
Silniki z napędem elektrycznym wyrzucają płyn roboczy za pomocą pola elektromagnetycznego lub podgrzewają płyn roboczy prądem elektrycznym. W większości przypadków energia elektryczna niezbędna do działania EJE pobierana jest z wewnętrznych źródeł energii (radioizotopowy generator termoelektryczny (RTG), baterie) lub ze Słońca.
Główne klasy ERE, procesy pracy są zasadniczo różne:
- jonowy
- pędniki z azymutalnym dryfem elektronów
- silniki wysokoprądowe
- napęd elektryczny z wymiennikiem ciepła.
W elektrycznych silnikach napędowych jonowych jako płyn roboczy służą jony gazu szlachetnego (w większości projektów ksenon), a w przypadku silników o napędzie elektrycznym z wymiennikiem ciepła niskotopliwe opary metali. Pierwszym ksenonowym silnikiem jonowym użytym w kosmosie był silnik RITA podczas misji Eureca (ESA) w 1992 roku.
Elektryczne silniki napędowe mają dość wysoką sprawność, sięgającą 0,7. To właśnie ERE w połączeniu z reaktorem jądrowym został zaproponowany jako główne silniki przylotu/odlotu na lot na Marsa.
Obecnie ERE są używane w niektórych statkach kosmicznych jako silniki pozycjonujące, główne dopalacze międzyplanetarnych statków kosmicznych (Deep Space 1, SMART-1), silniki o niskim ciągu do konserwacji i ultramałe korekty orbity.
Historia rozwoju silników jonowych ma ponad dekadę. Tak więc jednym ze źródeł informacji o rozwoju silnika jonowego firmy "Messerschmitt - Bölkow-Blom GmbH" (Niemcy) [patent 682150] była książka S. L. Eilenberga i A. L. Huebnera wydana w 1961 roku.

Zastosowania statku kosmicznego
1 Zastosowanie wojskowe (pozyskiwanie informacji wywiadowczych o działaniach potencjalnego wroga, rozpoznanie i niszczenie wrogich celów kosmicznych itp.), w tym celu stworzono pierwsze statki kosmiczne
2 Dostarczenie ładunku w kosmos;
3 Dostawa ładunku i załogi na stacje orbitalne. Obecnie dostarczanie ładunku na ISS może być realizowane tylko przez statek kosmiczny Progress (Rosja), Dragon (USA), Cygnus (USA), HTV (Japonia); dostawa ludzi - tylko statki Sojuz (Rosja)
4 Tankowanie statków międzyplanetarnych
5 Testy zaawansowanych układów napędowych z możliwością ich powrotu na Ziemię
6 Wychwytywanie i dostarczanie na Ziemię kosmicznych śmieci
7 Eksploracja górnej atmosfery
8 Dostawa ładunku na orbitę sztucznego satelity Księżyca (ASL)
9 Przegląd i konserwacja satelitów
Według współczesnych szacunków możliwy rozkład zadań wykonywanych przez statek kosmiczny: 57% - turystyka kosmiczna; 18% - prowadzenie badań naukowych; 12% - operacyjna teledetekcja i monitoring środowiska, 8% 5% - szkolenie kosmonautów i 5% - realizacja projektów reklamowych.
Ta lista nie zawierała innego obiecującego obszaru dla statków kosmicznych - wydobycia minerałów planetarnych.
Jak pokazuje analiza, turystyka kosmiczna może stać się najbardziej poszukiwaną w najbliższej przyszłości.
Warunki wstępne tego można uznać za połączenie szeregu okoliczności:
- lotnictwo i aeronautyka są szeroko rozwinięte,
ludzie są przyzwyczajeni do latania
- zgromadził duże doświadczenie w lotach na załogowych statkach kosmicznych,
- nowoczesne technologie produkcji samolotów gwarantują doskonałość techniczną i wysoki stopień niezawodności samolotów,
- jest wiele osób, które mogą zapłacić za lot w kosmos,
- we współczesnym przepływie informacji brakuje zasobów „wirtualnych”.
Możliwe scenariusze lotów turystycznych (wróćmy do roku 1966 - fantasy czy science fiction (?)):
- loty suborbitalne na wysokość do 100 km,
- orbitalny, od kilku godzin do kilku dni.
- orbitalny - 1-2 tygodnie z postojem w kosmicznym hotelu.
- loty na Księżyc z dostępem do jego orbity, lądowanie na powierzchni i zakwaterowanie w hotelu na powierzchni, trwające od kilku tygodni do kilku miesięcy;
- loty na Marsa i jego satelity z dostępem do orbity, lądowanie na powierzchni i zakwaterowanie w hotelu na powierzchni Marsa od kilku dni do kilku tygodni.
- przeloty obok Jowisza, Saturna i ich satelitów z lądowaniami na powierzchni satelitów.
Wdrożenie wymaga niezawodnych i bezpiecznych samolotów wielokrotnego użytku z tanimi naprawami i konserwacją; moduły strukturalne, które stają się bardziej złożone w miarę opanowywania nowych tras; zwiększony poziom komfortu dla załogi i pasażerów; specjalistyczna infrastruktura ośrodków szkoleniowych do przygotowania lotu i rehabilitacji polotowej; niezależna infrastruktura obiektów startowych, lądowisk, kontroli lotów. Te same zasady dotyczą zadań naukowo-badawczych.

Wniosek
Istnieje klasa problemów, które należy rozwiązać. Większość z nich można rozwiązać za pomocą statków kosmicznych, w szczególności np. dostarczenie ładunku i załogi na stacje orbitalne, wystrzelenie na orbitę automatycznego statku kosmicznego, powrót przestarzałych satelitów z orbity w celu ponownego wykorzystania ich cennych komponentów , monitorowanie powierzchni Ziemi i warunków orbitalnych, a także powrót z orbity dużych obiektów kosmicznych śmieci, „transport” kosmicznych turystów. Rozwój statków kosmicznych zaczyna się od nowa. Niektóre z nich osiągnęły już etap eksploatacji próbnej.

Wniosek
Obliczenia teoretyczne, badania, a także jak dotąd nieliczne, ale realne premiery, wykazały możliwości systemów wielokrotnego użytku. Obecny stan techniki, ekonomii i polityki daje realną szansę na wznowienie i rozwój budowy wysokowydajnych systemów transportu lotniczego oraz możliwość w perspektywie średnioterminowej realizacji lotów bliskich, a w dłuższej - długoterminowej, m.in. międzyplanetarne, loty o różnym przeznaczeniu.
Prognozy to niewdzięczna rzecz. Według prognoz na półtorej dekady musimy osiedlić się w bazie na Tytanie. Ale może w 2030 roku...

Lista źródeł
1 Karpova L.I. Historia lotnictwa i astronautyki. Kurs wykładów na MSTU. M., 2005
2 Epoka kosmiczna. Prognozy na 2001 rok. Yu.Konechchi i inni / Per. z angielskiego. W.S.Emelyanov. M.: Mir, 1970
3 Załogowa wyprawa na Marsa./ P/r A.S.Korotejew. M.: Ros. ak-ya je astronautyka. K.E. Ciołkowski, 2006
4 Lopota V.A. Misja kosmiczna pokoleń XXI wieku, Polet, nr 7, 2010
5 Kosmicznych skrzydeł. Łukaszewicz W., Afanasiew I., M.: Lenta Wanderings LLC, 2009
6 Feoktistov K.P., Bubnov I.N. O statku kosmicznym, M.: Young Guard, 1982
7 Złoty wiek kosmonautyki: marzenia i rzeczywistość./Afanasiev I., Woroncow D.M.: Russian Knights Foundation, 2015
8 Kosmonautyka Mała encyklopedia. M.: „Sowy. Ent., 1970
9 Bono F., Gatland K. Perspektywy eksploracji kosmosu. Londyn, 1969. Skr. za. z angielskiego. M.: "Mashinostr.", 1975
10 www.buran.ru
11 Baszyłow A.S., Osin M.I. Zastosowanie wysokich technologii w inżynierii kosmicznej: Uch. osada M.: MATI, 2004
12 Shibanov A. Opieka architekta przestrzeni. M.: „DET. LIT-RA, 1982
13 Slavin S.N. Tajemnice astronautyki wojskowej. Moskwa: Veche, 2013
14 www.bayterek.kz
15 www.airlaunch.ru
16 www.makeyev.ru
17 www1.fips.ru
18 www.federalspace.ru
19 www.sea-launch.comt
20 www.emz-m.ru
21 Aviapanorama, nr 5, 2013
22 Parfenow V.A. Powrót z kosmosu Biblioteka popularnonaukowa wydawnictwa wojskowego. M.: Wydawnictwo Wydawnictwa Wojskowego 1961
23 www.npomash.ru
24 Zbiór raportów naukowców i specjalistów OAO VPK NPO Mashinostroeniya na XXXVI Odczytach Naukowych o Kosmonautyce, 2012
25 Rozwój systemów statków kosmicznych / P / r. P. Fortescue i inni; Za. z angielskiego. Moskwa: Wydawnictwo Alpina, 2015
26 Akishin A.I., Novikov L.S. Wpływ środowiska na materiały statków kosmicznych, M.: Wiedza, 1983
27 Salakhutdinov G. M. Ochrona termiczna w technologii kosmicznej. Moskwa: Wiedza, 1982
28 Mołodcow V.A. Załogowe loty kosmiczne. 2002
29 pl.espacenet.com
30 www.mai.ru
31 Branson R. Sięgnij nieba. Za. z angielskiego. Moskwa: Alpina non-fiction, 2013
32 www.virgingalactic.com
33 www.thespaceshipcompany.com
34 www.xcor.com
35 bristolspaceplanes.com
36 Sobolew I. Latanie na paraboli, Technika-Młodzież, nr 2004
37 Dmitriev A.S., Koshelev V.A. Kosmiczne silniki przyszłości. Moskwa: Wiedza, 1982
38 Erokhin B.T. Teoria i konstrukcja silników rakietowych: Uch-to. Petersburg: Wydawnictwo „Lan”, 2015
39 www.kbkha.ru
40 Baev L.K., Merkulov I.A. Samolot-Rakieta. M.: Państwo. Wydawnictwo literatury technicznej i teoretycznej, 1956
41 www.ciam.ru
42 Bassard R., Delauer R. Silniki jądrowe do samolotów i pocisków. Skr. za. z angielskiego. R. Avalov i in., M.: Wydawnictwo wojskowe, 1967
43 Raz na zawsze... Dokumenty i ludzie o Walentinie Pietrowiczu Głuszko, M.: Mashinostr., 1998
44 www.redstaratom.ru
45 BIURO PROJEKTOWANIA CHEMAUTOMATYKI (broszura). Woroneż, 2010
46 Zenger E. O mechanice rakiet fotonowych. Za. z nim. WM Patskevich; p/r I.M.Khalatnikova. M.: Izd-vo inostr. literatura, 1958
47 Elektryczne silniki rakietowe statku kosmicznego/S.D.Grishin, L.V.Leskov. M.: Mashinostr., 1989
48 Przegląd lotniczy nr 3,4,5, 2005
49 Dziewięć miesięcy na ISS: meldunek z orbity. Nauka i Życie, nr 1, 2016, s. 39
50 Daniłow S. Przestrzeń w zderzeniach, złudzeniach i okluzjach, Technika młodości, nr 1, 2016

Nowoczesne technologie i odkrycia przenoszą eksplorację kosmosu na zupełnie inny poziom, ale podróże międzygwiezdne to wciąż marzenie. Ale czy jest to tak nierealne i nieosiągalne? Co możemy zrobić teraz i czego możemy się spodziewać w najbliższej przyszłości?

10.11.2011, wt., 17:27, Msk

Astronomowie z teleskopu „Kepler” odkryli 54 egzoplanety potencjalnie nadające się do zamieszkania. Te odległe światy znajdują się w strefie nadającej się do zamieszkania, czyli tzw. w pewnej odległości od gwiazdy centralnej, co pozwala na utrzymanie wody w stanie ciekłym na powierzchni planety.

Jednak odpowiedź na główne pytanie, czy jesteśmy sami we Wszechświecie, jest trudna do uzyskania - ze względu na ogromną odległość dzielącą Układ Słoneczny od naszych najbliższych sąsiadów. Na przykład „obiecująca” planeta Gliese 581g jest oddalona o 20 lat świetlnych – wystarczająco blisko jak na kosmiczne standardy, ale wciąż za daleko dla instrumentów naziemnych.

Obfitość egzoplanet w promieniu 100 lub mniej lat świetlnych od Ziemi oraz ogromne zainteresowanie naukowe, a nawet cywilizacyjne, jakie reprezentują dla ludzkości, skłaniają do świeżego spojrzenia na dotychczas fantastyczną ideę lotów międzygwiezdnych.

Gwiazdy najbliżej naszego Układu Słonecznego

Latanie do innych gwiazd to oczywiście kwestia technologii. Co więcej, istnieje kilka możliwości osiągnięcia tak odległego celu, a wybór na korzyść tej lub innej metody nie został jeszcze dokonany.

Zrób miejsce dla dronów

Ludzkość wysłała już w kosmos pojazdy międzygwiezdne: sondy Pioneer i Voyager. Obecnie opuścili Układ Słoneczny, ale ich szybkość nie pozwala mówić o szybkim osiągnięciu celu. Tak więc Voyager 1, poruszający się z prędkością około 17 km / s, nawet do najbliższej nam gwiazdy, Proxima Centauri (4,2 lat świetlnych), będzie leciał niewiarygodnie długo - 17 tysięcy lat.

Oczywiście z nowoczesnymi silnikami rakietowymi nie zajdziemy dalej niż do Układu Słonecznego: do przewiezienia 1 kg ładunku, nawet do pobliskiej Proximy Centauri, potrzeba dziesiątek tysięcy ton paliwa. Jednocześnie wraz ze wzrostem masy statku wzrasta ilość wymaganego paliwa, a do jego transportu potrzebne jest dodatkowe paliwo. Błędne koło, które kładzie kres zbiornikom na paliwo chemiczne - budowa statku kosmicznego ważącego miliardy ton wydaje się być przedsięwzięciem absolutnie niesamowitym. Proste obliczenia przy użyciu wzoru Tsiolkovsky'ego pokazują, że aby przyspieszyć statek kosmiczny napędzany chemikaliami do około 10% prędkości światła, potrzeba więcej paliwa niż jest dostępne w znanym wszechświecie.

Reakcja syntezy jądrowej wytwarza średnio milion razy więcej energii na jednostkę masy niż procesy spalania chemicznego. Dlatego w latach 70. NASA zwróciła uwagę na możliwość zastosowania termojądrowych silników rakietowych. Projekt bezzałogowego statku kosmicznego Daedalus polegał na stworzeniu silnika, w którym małe granulki paliwa termojądrowego byłyby podawane do komory spalania i zapalane za pomocą wiązki elektronów. Produkty reakcji termojądrowej wylatują z dyszy silnika i nadają statkowi przyspieszenie.

Statek kosmiczny Dedal w porównaniu do Empire State Building

Daedalus miał zabrać na pokład 50 tysięcy ton peletów paliwowych o średnicy 40 i 20 mm. Granulki składają się z rdzenia z deuterem i trytem oraz otoczki z helu-3. Ten ostatni stanowi tylko 10-15% masy peletu paliwowego, ale w rzeczywistości jest paliwem. Hel-3 występuje obficie na Księżycu, a deuter jest szeroko stosowany w przemyśle jądrowym. Rdzeń deuterowy służy jako detonator do zapłonu reakcji fuzji i wywołuje silną reakcję z uwolnieniem reaktywnego strumienia plazmy, który jest kontrolowany przez silne pole magnetyczne. Główna molibdenowa komora spalania silnika Daedalus miała ważyć ponad 218 ton, komora drugiego stopnia - 25 ton. Magnetyczne cewki nadprzewodzące również pasują do wielkiego reaktora: pierwsza waży 124,7 t, a druga 43,6 t. Dla porównania: sucha waga wahadłowca to mniej niż 100 ton.

Lot Dedala miał być dwuetapowy: silnik pierwszego stopnia miał pracować przez ponad 2 lata i spalać 16 miliardów granulek paliwa. Po wydzieleniu pierwszego stopnia silnik drugiego stopnia pracował przez prawie dwa lata. Tak więc w ciągu 3,81 roku ciągłego przyspieszania Dedal osiągnąłby maksymalną prędkość 12,2% prędkości światła. Odległość do Gwiazdy Barnarda (5,96 lat świetlnych) taki statek pokona za 50 lat i będzie w stanie, przelatując przez odległy układ gwiezdny, przesyłać wyniki swoich obserwacji drogą radiową na Ziemię. Tak więc cała misja zajmie około 56 lat.

Tor Stanford - kolosalna budowla z całymi miastami w obrzeżu

Pomimo ogromnych trudności w zapewnieniu niezawodności wielu systemów Daedalus i jego ogromnych kosztów, projekt ten realizowany jest na nowoczesnym poziomie technologicznym. Ponadto w 2009 roku zespół entuzjastów wznowił prace nad projektem statku termojądrowego. Obecnie projekt Icarus obejmuje 20 tematów naukowych dotyczących teoretycznego rozwoju systemów i materiałów dla międzygwiezdnego statku kosmicznego.

W ten sposób bezzałogowe loty międzygwiezdne na odległość do 10 lat świetlnych są już dziś możliwe, co zajmie około 100 lat lotu plus czas na powrót sygnału radiowego na Ziemię. Układy gwiezdne Alpha Centauri, Barnard's Star, Sirius, Epsilon Eridani, UV Ceti, Ross 154 i 248, CN Leo, WISE 1541-2250 pasują do tego promienia. Jak widać, w pobliżu Ziemi jest wystarczająco dużo obiektów do zbadania za pomocą misji bezzałogowych. Ale co, jeśli roboty znajdą coś naprawdę niezwykłego i wyjątkowego, na przykład złożoną biosferę? Czy wyprawa z udziałem ludzi będzie mogła udać się na odległe planety?

Lot życia

Jeśli możemy zacząć budować statek bezzałogowy dzisiaj, to z załogowym statkiem, sytuacja jest bardziej skomplikowana. Przede wszystkim dotkliwa jest kwestia czasu lotu. Weźmy tę samą gwiazdę Barnarda. Astronauci będą musieli być przygotowani na załogowy lot ze szkoły, bo nawet jeśli start z Ziemi odbędzie się w ich 20. urodziny, statek osiągnie cel lotu przed 70. lub nawet 100. rocznicą (ze względu na konieczność hamowania, co jest nie jest potrzebne w locie bezzałogowym). Dobór załogi w młodym wieku jest obarczony niekompatybilnością psychiczną i konfliktami interpersonalnymi, a wiek 100 lat nie daje nadziei na owocną pracę na powierzchni planety i powrót do domu.

Czy jednak powrót ma sens? Liczne badania NASA prowadzą do rozczarowującego wniosku: długie przebywanie w stanie zerowej grawitacji nieodwracalnie zniszczy zdrowie astronautów. Tak więc praca profesora biologii Roberta Fittsa z astronautami ISS pokazuje, że nawet pomimo intensywnych ćwiczeń fizycznych na pokładzie statku kosmicznego, po trzyletniej misji na Marsa duże mięśnie, takie jak łydki, słabną o 50%. Podobnie zmniejsza się również gęstość mineralna kości. W efekcie zdolność do pracy i przetrwania w sytuacjach ekstremalnych znacznie spada, a okres adaptacji do normalnej grawitacji wyniesie co najmniej rok. Latanie w stanie zerowej grawitacji przez dziesięciolecia postawi pod znakiem zapytania samo życie astronautów. Być może ludzkie ciało będzie w stanie zregenerować się np. w procesie hamowania ze stopniowo narastającą grawitacją. Jednak ryzyko śmierci jest wciąż zbyt wysokie i wymaga radykalnego rozwiązania.

Problem promieniowania pozostaje złożony. Nawet w pobliżu Ziemi (na pokładzie ISS) astronauci przebywają nie dłużej niż sześć miesięcy ze względu na niebezpieczeństwo narażenia na promieniowanie. Statek międzyplanetarny będzie musiał być wyposażony w ciężką ochronę, ale pozostaje kwestia wpływu promieniowania na ludzkie ciało. W szczególności na ryzyko chorób onkologicznych, których rozwój w stanie nieważkości praktycznie nie jest badany. Na początku tego roku naukowiec Krasimir Iwanow z Niemieckiego Centrum Lotnictwa Kosmicznego w Kolonii opublikował wyniki interesującego badania zachowania komórek czerniaka (najgroźniejszej postaci raka skóry) w warunkach zerowej grawitacji. W porównaniu do komórek rakowych hodowanych pod normalną grawitacją komórki, które spędziły 6 i 24 godziny w stanie nieważkości, mają mniejsze szanse na przerzuty. Wydaje się, że to dobra wiadomość, ale tylko na pierwszy rzut oka. Faktem jest, że taki „kosmiczny” rak może pozostawać w uśpieniu przez dziesięciolecia i niespodziewanie rozprzestrzenić się na dużą skalę, jeśli układ odpornościowy zostanie zakłócony. Ponadto z badania jasno wynika, że ​​wciąż niewiele wiemy o reakcji ludzkiego ciała na długi pobyt w kosmosie. Dzisiaj astronauci, zdrowi, silni ludzie, spędzają tam zbyt mało czasu, aby przenieść swoje doświadczenie na długi lot międzygwiezdny.

Projekt Biosphere-2 rozpoczął się od pięknego, starannie wyselekcjonowanego i zdrowego ekosystemu…

Niestety, nie jest łatwo rozwiązać problem nieważkości na międzygwiezdnym statku kosmicznym. Dostępna nam możliwość wytworzenia sztucznej grawitacji poprzez obracanie modułu mieszkalnego nastręcza szereg trudności. Aby stworzyć grawitację ziemską, nawet koło o średnicy 200 m będzie musiało obracać się z prędkością 3 obrotów na minutę. Przy tak szybkiej rotacji siła Cariolisa wytworzy obciążenia, które są całkowicie nie do zniesienia dla ludzkiego aparatu przedsionkowego, powodując nudności i ostre ataki choroby morskiej. Jedynym rozwiązaniem tego problemu jest Stanford Tor, opracowany przez naukowców z Uniwersytetu Stanforda w 1975 roku. To ogromny pierścień o średnicy 1,8 km, w którym mogłoby żyć 10 tys. kosmonautów. Ze względu na swoje rozmiary zapewnia ciężar ciała 0,9-1,0 gi całkiem wygodne życie dla ludzi. Jednak nawet przy prędkościach obrotowych mniejszych niż jeden obrót na minutę ludzie nadal będą odczuwać łagodny, ale zauważalny dyskomfort. Co więcej, jeśli zbuduje się tak gigantyczny przedział mieszkalny, nawet niewielkie przesunięcia w rozkładzie masy torusa wpłyną na prędkość obrotową i wywołają drgania całej konstrukcji.

…ale zakończyło się katastrofą ekologiczną

W każdym razie statek na 10 tys. osób to wątpliwe przedsięwzięcie. Do stworzenia niezawodnego ekosystemu dla tak dużej liczby osób potrzebna jest ogromna ilość roślin, 60 tysięcy kurczaków, 30 tysięcy królików i stado bydła. Tylko to może zapewnić dietę na poziomie 2400 kalorii dziennie. Jednak wszystkie eksperymenty mające na celu stworzenie takich zamkniętych ekosystemów niezmiennie kończą się niepowodzeniem. Tym samym podczas największego eksperymentu „Biosphere-2” firmy Space Biosphere Ventures zbudowano sieć hermetycznych budynków o łącznej powierzchni 1,5 ha z 3 tysiącami gatunków roślin i zwierząt. Cały ekosystem miał stać się samowystarczalną małą „planetą”, na której mieszkało 8 osób. Eksperyment trwał 2 lata, ale po kilku tygodniach zaczęły się poważne problemy: mikroorganizmy i owady zaczęły się rozmnażać w niekontrolowany sposób, zużywając tlen i rośliny w zbyt dużych ilościach, okazało się też, że bez wiatru rośliny stały się zbyt kruche. W wyniku lokalnej katastrofy środowiskowej ludzie zaczęli chudnąć, ilość tlenu spadła z 21% do 15%, a naukowcy musieli naruszyć warunki eksperymentu i dostarczyć tlen i żywność ośmiu „kosmonautom”.

Tak więc tworzenie złożonych ekosystemów wydaje się być błędnym i niebezpiecznym sposobem dostarczania załodze międzygwiezdnego statku kosmicznego tlenu i pożywienia. Rozwiązanie tego problemu będzie wymagało specjalnie zaprojektowanych organizmów ze zmienionymi genami, które mogą żywić się światłem, odpadami i prostymi substancjami. Na przykład duże nowoczesne zakłady do produkcji alg spożywczych z chlorelli mogą wyprodukować do 40 ton zawiesiny dziennie. Jeden całkowicie autonomiczny bioreaktor ważący kilka ton może wyprodukować do 300 litrów zawiesiny chlorelli dziennie, co wystarczy na wyżywienie kilkudziesięcioosobowej załogi. Genetycznie zmodyfikowana chlorella mogłaby nie tylko zaspokoić zapotrzebowanie załogi na składniki odżywcze, ale także poddać recyklingowi odpady, w tym dwutlenek węgla. Obecnie proces inżynierii genetycznej mikroalg stał się powszechny i ​​istnieje wiele projektów opracowanych do oczyszczania ścieków, wytwarzania biopaliw i nie tylko.

Zamarznięty sen

Prawie wszystkie powyższe problemy załogowych lotów międzygwiezdnych można rozwiązać za pomocą jednej bardzo obiecującej technologii - animacji zawieszonej lub jak to się nazywa kriostaza. Anabioza to przynajmniej kilkukrotne spowolnienie procesów życiowych człowieka. Jeśli można zanurzyć osobę w takim sztucznym letargu, który spowalnia metabolizm 10 razy, to w 100-letnim locie zestarzeje się we śnie tylko o 10 lat. Ułatwia to rozwiązywanie problemów żywienia, dotlenienia, zaburzeń psychicznych, destrukcji organizmu w wyniku nieważkości. Ponadto łatwiej jest chronić przedział z podwieszonymi komorami animacji przed mikrometeorytami i promieniowaniem niż dużą strefę mieszkalną.

Niestety spowolnienie procesów ludzkiego życia to niezwykle trudne zadanie. Ale w naturze istnieją organizmy, które mogą zapadać w stan hibernacji i setki razy wydłużać oczekiwaną długość życia. Na przykład mała jaszczurka zwana salamandrą syberyjską jest w stanie hibernować w trudnych czasach i przeżyć dziesiątki lat, nawet po zamrożeniu w bryle lodu o temperaturze minus 35-40 ° C. Zdarzają się przypadki, gdy salamandry hibernowały przez około 100 lat i jak gdyby nic się nie stało, rozmrażały się i uciekały przed zaskoczonymi badaczami. Jednocześnie zwykła „ciągła” długość życia jaszczurki nie przekracza 13 lat. Niezwykłe zdolności salamandry tłumaczy się tym, że jej wątroba syntetyzuje dużą ilość glicerolu, prawie 40% jej masy ciała, która chroni komórki przed niskimi temperaturami.

Bioreaktor do hodowli genetycznie modyfikowanych mikroalg i innych mikroorganizmów może rozwiązać problem żywienia i recyklingu odpadów

Główną przeszkodą w zanurzeniu człowieka w kriostazie jest woda, która stanowi 70% naszego ciała. Gdy zamarza, zamienia się w kryształki lodu, zwiększając swoją objętość o 10%, przez co błona komórkowa pęka. Ponadto w trakcie jej zamarzania substancje rozpuszczone wewnątrz komórki migrują do pozostałej wody, zaburzając wewnątrzkomórkowe procesy wymiany jonowej, a także organizację białek i innych struktur międzykomórkowych. Ogólnie rzecz biorąc, zniszczenie komórek podczas zamrażania uniemożliwia powrót do życia.

Istnieje jednak obiecujący sposób rozwiązania tego problemu - hydraty klatratu. Zostały odkryte w 1810 roku, kiedy brytyjski naukowiec Sir Humphry Davy wstrzyknął do wody chlor pod wysokim ciśnieniem i był świadkiem powstawania stałych struktur. Były to hydraty klatratowe – jedna z form lodu wodnego, w której zawarty jest obcy gaz. W przeciwieństwie do kryształków lodu, sieci klatratowe są mniej twarde, nie mają ostrych krawędzi, ale posiadają wnęki, w których mogą się „ukryć” substancje wewnątrzkomórkowe. Technologia animacji w zawiesinie klatratem byłaby prosta: gaz obojętny, taki jak ksenon lub argon, temperatura tuż poniżej zera, a metabolizm komórkowy zaczyna stopniowo zwalniać, aż do momentu, gdy człowiek wpadnie w kriostazę. Niestety powstawanie hydratów klatratowych wymaga wysokiego ciśnienia (około 8 atmosfer) i bardzo wysokiego stężenia gazu rozpuszczonego w wodzie. Jak stworzyć takie warunki w żywym organizmie, wciąż nie wiadomo, choć są w tym zakresie pewne sukcesy. Klatraty są więc w stanie chronić tkankę mięśnia sercowego przed zniszczeniem mitochondriów nawet w temperaturach kriogenicznych (poniżej 100 stopni Celsjusza), a także zapobiegać uszkodzeniom błon komórkowych. Eksperymenty z anabiozą klatratową u ludzi nie są jeszcze omawiane, ponieważ komercyjne zapotrzebowanie na technologię kriostazy jest niewielkie, a badania na ten temat prowadzone są głównie przez małe firmy oferujące usługi zamrażania ciał zmarłych.

Lot na wodorze

W 1960 roku fizyk Robert Bassard zaproponował oryginalną koncepcję silnika termojądrowego, który rozwiązuje wiele problemów związanych z podróżami międzygwiezdnymi. Najważniejsze jest wykorzystanie wodoru i pyłu międzygwiazdowego obecnych w przestrzeni kosmicznej. Statek kosmiczny z takim silnikiem najpierw przyspiesza na własnym paliwie, a następnie rozwija ogromny lej pola magnetycznego o średnicy tysięcy kilometrów, który wychwytuje wodór z kosmosu. Ten wodór jest wykorzystywany jako niewyczerpane źródło paliwa dla silnika rakietowego na fuzję.

Zastosowanie silnika Bussarda obiecuje ogromne korzyści. Przede wszystkim dzięki „bezpłatnemu” paliwu można poruszać się ze stałym przyspieszeniem 1 g, co oznacza, że ​​znikają wszelkie problemy związane z nieważkością. Ponadto silnik pozwala rozpędzić się do zawrotnych prędkości – 50% prędkości światła, a nawet więcej. Teoretycznie, poruszając się z przyspieszeniem 1 g, statek z silnikiem Bussarda może przebyć odległość 10 lat świetlnych w ciągu około 12 lat ziemskich, a dla załogi, ze względu na efekty relatywistyczne, minęłoby tylko 5 lat czasu statku.

Niestety, na drodze do stworzenia statku z silnikiem Bussarda stoi szereg poważnych problemów, których nie da się rozwiązać na obecnym poziomie technologii. Przede wszystkim konieczne jest stworzenie gigantycznej i niezawodnej pułapki wodorowej, która generuje gigantyczne pola magnetyczne. Jednocześnie powinien zapewniać minimalne straty i sprawny transport wodoru do reaktora termojądrowego. Sam proces termojądrowej reakcji przemiany czterech atomów wodoru w atom helu, zaproponowany przez Bussarda, rodzi wiele pytań. Faktem jest, że ta najprostsza reakcja jest trudna do zrealizowania w reaktorze jednorazowym, ponieważ przebiega zbyt wolno i w zasadzie jest możliwa tylko wewnątrz gwiazd.

Jednak postęp w badaniach nad fuzją termojądrową pozwala mieć nadzieję, że problem da się rozwiązać np. poprzez zastosowanie „egzotycznych” izotopów i antymaterii jako katalizatora reakcji.

Salamandra syberyjska może popaść w zawieszoną animację na dziesięciolecia

Jak dotąd badania nad silnikiem Bussarda leżą wyłącznie na płaszczyźnie teoretycznej. Potrzebne są obliczenia oparte na rzeczywistych technologiach. Przede wszystkim konieczne jest opracowanie silnika zdolnego do generowania energii wystarczającej do zasilania pułapki magnetycznej i utrzymania reakcji termojądrowej, produkcji antymaterii i pokonania oporu ośrodka międzygwiazdowego, który spowolni ogromny elektromagnetyczny „żagiel”.

Antymateria na ratunek

Być może brzmi to dziwnie, ale dzisiaj ludzkości bliżej do stworzenia silnika na antymaterię niż do intuicyjnego i prostego na pierwszy rzut oka silnika strumieniowego Bussarda.

Reaktor syntezy deuterowo-trytowej może generować 6 x 1011 dżuli na gram wodoru — imponujące, zwłaszcza jeśli weźmie się pod uwagę, że jest 10 milionów razy wydajniejszy niż rakiety chemiczne. Reakcja materii i antymaterii wytwarza około dwa rzędy wielkości więcej energii. Jeśli chodzi o anihilację, obliczenia naukowca Marka Millisa i owoc jego 27 lat pracy nie wyglądają tak przygnębiająco: Millis obliczył koszty energii potrzebnej do wystrzelenia statku kosmicznego na Alpha Centauri i stwierdził, że wyniosą one 10 18 J, tj prawie roczne zużycie energii elektrycznej przez całą ludzkość. Ale to tylko kilogram antymaterii.

Sonda opracowana przez Hbar Technologies będzie miała cienki żagiel z włókna węglowego pokryty uranem 238. Uderzając w żagiel, antywodór anihiluje i wytworzy ciąg odrzutowy

W wyniku anihilacji wodoru i antywodoru powstaje silny strumień fotonów, którego prędkość spalin osiąga maksimum dla silnika rakietowego, tj. prędkość światła. Jest to idealny wskaźnik, który pozwala osiągnąć bardzo wysokie prędkości bliskiego światła statku kosmicznego z silnikiem fotonowym. Niestety bardzo trudno jest wykorzystać antymaterię jako paliwo rakietowe, ponieważ podczas anihilacji dochodzi do błysków najsilniejszego promieniowania gamma, które zabija astronautów. Ponadto nie ma jeszcze technologii przechowywania dużej ilości antymaterii, a sam fakt nagromadzenia ton antymaterii nawet w kosmosie daleko od Ziemi jest poważnym zagrożeniem, gdyż anihilacja nawet jednego kilograma antymaterii jest odpowiednik wybuchu jądrowego o mocy 43 megaton (wybuch takiej siły może obrócić jedną trzecią terytorium USA). Koszt antymaterii to kolejny czynnik komplikujący lot międzygwiazdowy napędzany fotonami. Nowoczesne technologie produkcji antymaterii umożliwiają wyprodukowanie jednego grama antywodoru kosztem dziesiątek bilionów dolarów.

Jednak duże projekty badawcze nad antymaterią przynoszą owoce. Obecnie stworzono specjalne magazyny pozytonów, „butelki magnetyczne”, czyli pojemniki chłodzone ciekłym helem o ściankach wykonanych z pól magnetycznych. W czerwcu tego roku naukowcom z CERN udało się zachować atomy antywodoru przez 2000 sekund. Na Uniwersytecie Kalifornijskim (USA) budowane jest największe na świecie repozytorium antymaterii, które będzie w stanie zgromadzić ponad bilion pozytonów. Jednym z celów naukowców z Uniwersytetu Kalifornijskiego jest stworzenie przenośnych pojemników na antymaterię, które mogą być wykorzystywane do celów naukowych z dala od dużych akceleratorów. Projekt ten jest wspierany przez Pentagon, który jest zainteresowany wojskowymi zastosowaniami antymaterii, więc jest mało prawdopodobne, aby największy na świecie zestaw butelek magnetycznych był niedofinansowany.

Nowoczesne akceleratory będą w stanie wyprodukować jeden gram antywodoru za kilkaset lat. To bardzo długo, więc jedynym wyjściem jest opracowanie nowej technologii produkcji antymaterii lub połączenie wysiłków wszystkich krajów naszej planety. Ale nawet w tym przypadku, przy nowoczesnej technologii, nie można nawet marzyć o wyprodukowaniu dziesiątek ton antymaterii do międzygwiezdnych lotów załogowych.

Jednak wszystko nie jest takie smutne. Specjaliści NASA opracowali kilka projektów statków kosmicznych, które mogłyby wejść w przestrzeń kosmiczną z zaledwie jednym mikrogramem antymaterii. NASA uważa, że ​​ulepszony sprzęt umożliwi produkcję antyprotonów kosztem około 5 miliardów dolarów za gram.

Amerykańska firma Hbar Technologies, przy wsparciu NASA, opracowuje koncepcję bezzałogowych sond napędzanych silnikiem antywodorowym. Pierwszym celem tego projektu jest stworzenie bezzałogowego statku kosmicznego, który mógłby polecieć do Pasa Kuipera na skraju Układu Słonecznego w mniej niż 10 lat. Dziś nie można latać do takich odległych punktów za 5-7 lat, w szczególności sonda NASA New Horizons przeleci przez pas Kuipera 15 lat po wystrzeleniu.

Sonda, która pokonuje odległość 250 AU za 10 lat będzie bardzo mały, z ładownością tylko 10 mg, ale będzie też potrzebował trochę antywodoru - 30 mg. Tevatron wyprodukuje tę ilość za kilka dekad, a naukowcy będą mogli przetestować koncepcję nowego silnika podczas prawdziwej misji kosmicznej.

Wstępne obliczenia pokazują również, że małą sondę można wysłać do Alpha Centauri w podobny sposób. Na jednym gramie antywodoru poleci do odległej gwiazdy za 40 lat.

Może się wydawać, że wszystko to jest fikcją i nie ma nic wspólnego z najbliższą przyszłością. Na szczęście tak nie jest. Podczas gdy uwaga opinii publicznej jest przykuta do globalnych kryzysów, niepowodzeń gwiazd muzyki pop i innych bieżących wydarzeń, epokowe inicjatywy pozostają w cieniu. Agencja kosmiczna NASA uruchomiła wspaniały projekt 100 Year Starship, który polega na stopniowym i wieloletnim tworzeniu naukowych i technologicznych podstaw dla lotów międzyplanetarnych i międzygwiezdnych. Program ten jest unikalny w historii ludzkości i powinien przyciągnąć naukowców, inżynierów i pasjonatów innych zawodów z całego świata. Od 30 września do 2 października 2011 w Orlando na Florydzie odbędzie się sympozjum, na którym omówione zostaną różne technologie lotów kosmicznych. Na podstawie wyników takich wydarzeń specjaliści NASA opracują biznesplan, aby pomóc niektórym branżom i firmom, które opracowują technologie, które nie są jeszcze dostępne, ale niezbędne do przyszłych lotów międzygwiezdnych. Jeśli ambitny program NASA odniesie sukces, w ciągu 100 lat ludzkość będzie w stanie zbudować międzygwiezdny statek kosmiczny i będziemy poruszać się po Układzie Słonecznym z taką samą łatwością, z jaką lecimy dziś z kontynentu na kontynent.

Michaił Lewkiewicz

wydrukować

Za 10 lat nasza branża ulegnie transformacji – powiedział Denis Muhlenberg, dyrektor generalny, prezes i przewodniczący The Boeing Corporation. Przewiduje produkcję rakiet, statków kosmicznych na niskich orbitach i wzrost liczby konwencjonalnych samolotów pasażerskich, ale czymkolwiek by one nie były, Boeing je wyprodukuje.

Przemawiając na szczycie GeekWire, Muhlenberg powiedział, że w przyszłości nie będzie już wyraźnego rozróżnienia między transportem lotniczym a kosmicznym, ale raczej nastąpi integracja tych środków transportu, która obejmie osobiste taksówki powietrzne, tradycyjne samoloty , naddźwiękowy transport i komercyjne statki kosmiczne.

„W ciągu dekady zobaczysz, jak podróże kosmiczne na niskiej orbicie staną się o wiele bardziej powszechne niż obecnie. Turystyka kosmiczna, fabryki w kosmosie… to elementy tworzącego się dziś ekosystemu, a my będziemy aktywnie uczestniczyć w tworzeniu systemów transportowych zapewniających dostęp do tych obiektów.”

Zaangażowanie Boeinga w tę zintegrowaną przyszłość koncentruje się wokół statku kosmicznego CST-100 Starliner, który firma zamierza wprowadzić do użytku do transportu astronautów już w przyszłym roku. „Możemy uznać, że będzie to nasz pierwszy pojazd z serii tych, które będą tworzyć portfolio komercyjnych urządzeń kosmicznych w przyszłości, produkowanych wraz z naszymi samolotami komercyjnymi” – dodał Muhlenberg.

Jeśli taki jest plan, rozpoczęcie pracy nie było łatwe. Ostatnie testy jednego z systemów Starliner zakończyły się niepowodzeniem, po czym Boeing przełożył kolejne testy z sierpnia na koniec tego roku lub początek przyszłego. Wraz z niedawnym wypadkiem pojazdu startowego Sojuz, twórcy transportu kosmicznego, tacy jak Boeing i SpaceX, będą mieli więcej nadziei na produkcję funkcjonalnie wydajnych i bezpiecznych pojazdów do obsługi Międzynarodowej Stacji Kosmicznej (ISS).

Niewykluczone, że zwiększy się nasycenie przestrzeni powietrznej samolotami, a wtedy potrzebne będą bardziej zaawansowane środki kontroli ruchu lotniczego. Boeing już współpracuje z NASA i innymi nad projektem wartym 35 miliardów dolarów, mającym na celu zbudowanie takiego systemu nowej generacji dla amerykańskiej przestrzeni powietrznej; ten system powinien być gotowy do 2030 roku.

Jeśli Boeing ma stać się głównym graczem w przemyśle lotniczym, firma musi rozwiązać problemy związane z obecnymi produktami. Na przykład tego lata wystąpił problem z dostawami dużej liczby Boeingów 737, których nie można było dostarczyć klientom z powodu braku silników. Nie wpłynęło to jednak na wyniki finansowe Boeinga, które w drugim kwartale wyglądały dobrze.

Jako lider w branży lotniczej, Boeing stoi w obliczu znacznej konkurencji ze strony Airbusa (w powietrzu) ​​i SpaceX (w kosmosie). To nie powstrzymuje Muhlenberga przed marzeniami o transporcie kosmicznym: wielokrotnie powtarzał, że pierwsi ludzie, którzy wylądują na Marsie, zrobią to za pomocą rakiety Boeinga.

strona internetowa: Na końcu tej notki znajduje się link do artykułu o sukcesie sektora lotniczego w drugim kwartale 2018 roku. Ogólnie sektor zwiększył przychody o 7,6% w tym kwartale w porównaniu do ubiegłego roku: w tym: Lockheed Martin – 13,4 mld USD, wzrost o 23,5%, Airbus – 17,16 USD, wzrost o 8% (dzięki sukcesowi A320 neo), 24,26 USD, wzrost o 6 % . Zwraca się uwagę, że wraz z doniesieniami o sukcesach firmy z branży wyrażają zaniepokojenie toczącymi się wojnami handlowymi, na które sektor lotniczy jest szczególnie wrażliwy ze względu na charakterystyczny dla branży globalny charakter łańcuchów dostaw.

Biuro Boeinga w Chicago (zdjęcie ze strony internetowej firmy)

Od dawna jesteśmy przyzwyczajeni do obecności przystanków komunikacji miejskiej blisko domu, do codziennych odjazdów kilkudziesięciu pociągów z najbliższej stacji oraz odlotów samolotów z lotnisk. Zniknie transport publiczny - a znajomy nam świat po prostu się zawali! Ale przyzwyczajając się do wygody, zaczynamy wymagać jeszcze więcej! Jaki rozwój nas czeka?

Autostrada - rury

Straszny ruch uliczny to jeden z głównych problemów wszystkich metropolii. Powodem jest często nie tylko zła organizacja węzłów komunikacyjnych i autostrad, ale także warunki pogodowe. Po co iść daleko: rosyjskie opady śniegu często prowadzą do zawalenia się dróg.

Jednym z najskuteczniejszych rozwiązań jest ukrycie większości strumieni ruchu pod ziemią. Liczba i rozmiar tuneli drogowych tylko rosły na przestrzeni lat. Ale są drogie i ograniczone w zagospodarowaniu krajobrazu. Problemy te można rozwiązać, zastępując tunele rurami!

Henry Lew, inżynier i budowniczy z Ameryki, zaproponował już opracowanie rurociągu transportowego. Będzie można wysyłać duże kontenery ładunkowe napędzane energią elektryczną. Rozważany jego projekt do zastosowania w Nowym Jorku, znanym z ogromnych korków. Tylko w tym mieście przeniesienie ruchu towarowego na rury ograniczy ruch samochodów o dziesiątki miliardów mil w ciągu zaledwie jednego roku. W efekcie poprawi się sytuacja ekologiczna, zmniejszy się obciążenie autostrad metropolii. Nie zapominajmy również o bezpieczeństwie i terminowości dostawy ładunku.

Możliwy jest również transport ludzi takimi rurociągami. Podobny system transportu pasażerskiego zaproponował amerykański milioner Elon Musk. „Hyperloop” Muska będzie składał się z systemu rurociągów umieszczonych na wiaduktach, których średnica przekroczy kilka metrów. Planują utrzymać niskie ciśnienie. Planowane jest przesuwanie kapsuł w rurach, unoszących się tuż nad dnem ze względu na pompowane tam powietrze. Prędkość kapsuł, dzięki impulsowi elektromagnetycznemu, może osiągnąć sześćset kilometrów w pół godziny.

Loty kolejowe

Pociągi będą się rozwijać, stając się bardziej przestronne i szybsze. Dyskutują już o niesamowitym projekcie trasy z Londynu do Pekinu, przygotowanym przez Chińczyków. Chcą zbudować superszybką drogę o długości od ośmiu do dziewięciu tysięcy kilometrów do 2020 roku.

Pociągi będą przejeżdżały pod kanałem La Manche, potem przez Europę, Rosję, Astanę, Daleki Wschód i Chabarowsk. Stamtąd - ostatnia przeprowadzka do Pekinu. Cała podróż zajmie kilka dni, dozwolona prędkość to 320 km/h. Zwracamy tutaj uwagę, że rosyjski „Sapsan” przyspiesza tylko do 250 km / h.

Ale ta prędkość nie jest granicą! Pociąg Maglev, nazwany tak od frazy „Lewitacja magnetyczna”, z łatwością osiąga prędkość 581 km/h. Wspierany przez pole magnetyczne w powietrzu, przelatuje nad szynami zamiast jeździć po nich. Te pociągi są teraz rzadkimi egzotykami. Ale w przyszłości ta technologia może zostać rozwinięta.

Samochód pod wodą: nierealny, ale istnieje!

Oczekuje się również rewolucji w transporcie wodnym. Eksperci badają projekty dotyczące podwodnych szybkich pojazdów, a także podwodnych motocykli. Co możemy powiedzieć o poszczególnych okrętach podwodnych!

Szwajcarski projekt o nazwie sQuba powstał w celu opracowania oryginalnego samochodu, który może wjechać do wody tuż poza torem, a poruszając się po falach, nawet w nich zanurkować! Wtedy samochód może z łatwością wrócić na ląd, kontynuując jazdę po drodze.

Projektanci nowości zainspirowali się jednym z filmów o Jamesie Bondzie. Prawdziwy samochód podwodny, wystawiony na Salonie Samochodowym w Genewie w formie otwartego samochodu sportowego. Model ten jest bardzo lekki i pozwala załodze opuścić samochód w razie niebezpieczeństwa.

Ruch pod wodą zapewnia para śmigieł umieszczonych pod tylnym zderzakiem, a także para obrotowych armatek wodnych w pobliżu nadkoli przednich kół. Wszystko to napędzane jest silnikami elektrycznymi. Oczywiście będziesz musiał dodać do modelu wodoodporną czapkę, aby kierowca i pasażerowie nie zmokli.

Gotowy do podróży w kosmos?

Lotnictwo, nadążając za innymi środkami transportu, aktywnie się rozwija. Porzuciwszy naddźwiękowe liniowce, takie jak Concorde, postanowiła udać się w kosmos. Brytyjscy projektanci pracują nad statkiem kosmicznym, lub inaczej - samolotem orbitalnym, zwanym "Skylon".

Będzie mógł wznieść się na hybrydowym silniku z lotniska i osiągnąć prędkość hipersoniczną, która ponad pięciokrotnie przekracza prędkość dźwięku. Po osiągnięciu wysokości 26 kilometrów przełączy się na tlen z własnych zbiorników, a następnie uda się w kosmos. Lądowanie jest jak lądowanie samolotu. Oznacza to, że nie ma zewnętrznych dopalaczy, górnych stopni ani zbiorników zrzutowych. Do całego lotu potrzebnych będzie tylko kilka silników.

Obecnie pracują nad bezzałogową wersją Skylona. Taki lotniskowiec kosmiczny będzie mógł wynieść na orbitę 12 ton ładunku. Zauważ, że rosyjska rakieta Sojuz może obsłużyć tylko siedem ton. Statek kosmiczny, w przeciwieństwie do rakiety, może być używany wielokrotnie. Dzięki temu koszt dostaw zmniejszy się 15-krotnie.

Jednocześnie projektanci zastanawiają się nad wersją załogową. Zmieniając projekt przedziału ładunkowego, tworząc systemy bezpieczeństwa i wykonując iluminatory, można przewieźć trzystu pasażerów. Za cztery godziny okrążą całą planetę! Model eksperymentalny zostanie uruchomiony w 2019 roku.

Co zaskakujące, wszystkie wymienione przez nas środki transportu zostały opisane przez futurologów na początku XX wieku. Mieli nadzieję, że ich realizacja nie jest odległa. Pomylili się z terminem, podczas gdy wszystko jest w fazie rozwoju. Ale mamy wielką szansę - zostać w przyszłości pasażerem jednego z powyższych cudów techniki.