В «Роскосмосе» предложили запускать спутники из пушки
Головной научный институт «Роскосмоса» предложил запускать малые спутники из электромагнитных пушек с помощью снарядов-носителей — то есть создать наземные системы динамического ускорения массы. Эта идея впервые была описана в 1865 году в научно-фантастическом романе Жюля Верна «Из пушки на Луну», пишет РИА «Новости» со ссылкой на доклад в отраслевом журнале.
Ученые видят два варианта реализации проекта. Первый — линейный рельсотрон. Он будет состоять из пускового ствола и электростанции мощностью десять мегаватт. Рельсотрон должен быть построен на горе высотой два-три километра.
Второй вариант — кольцевой ускоритель массы. Он тоже будет располагаться на склоне горы. По задумке, снаряд-носитель будет проходить по кольцевой разгонной вакуумной трубе с диаметром несколько километров и «выстреливаться» в космос выпускными стволами.
🚀 Идея с кольцевым ускорителем предпочтительнее — ему не требуются чрезвычайно высокие мощности. Достаточно даже электродвигателя на 20 мегаватт. Он способен всего за один час разогнать объект массой от двух тысяч килограммов до девяти километров в секунду.
Космическая пушка — тот способ неракетного доступа в космос, который можно реализовать уже на данном этапе развития науки. Все технологические возможности для этого есть. Этот способ дешевле запуска ракет-носителей. Но у электромагнитных пушек есть и недостатки — запредельные перегрузки.
Источник
Электромагнитная пушка России будущего сможет изменить космонавтику
Электромагнитные пушки для запуска спутников могут стать более экологичной заменой для нынешних космических пусковых установок, считает научный обозреватель Александр Галкин.
Специалисты головного научного института Роскосмоса ЦНИИмаш вспомнили о необычной идее для запуска спутников, которую высказал еще Жюль Верн в романе «Из пушки на Луну» в 1865 году. Прежде ее нельзя было реализовать. Сейчас запуск малых спутников снарядами-носителями из электромагнитных пушек можно воплотить в реальность.
«Космическую пушку» выгодно отличает от других способов неракетного доступа в космос то, что она является в принципе реализуемой уже на современном техническом уровне», — отмечено в документе.
Электромагнитная пушка в отличие от традиционного запуска отличается низкой стоимостью и высокой оперативностью. Среди недостатков специалисты отмечают высокие перегрузки: от двух до 20 тысяч g.
Несколько лет назад уже были сообщения об испытаниях так называемых электромагнитных пушек, напомнил научный обозреватель телеканала «Культура» Александр Галкин в беседе с редакцией «ПолитЭксперта». Такая установка будет осуществлять разгон за счет подачи напряжения, а не пороха.
«Это закон физики, закон Фарадея. Как выяснилось, в таком случае разгон может быть таким большим, что будет достаточным для преодоления даже земного притяжения. Насколько это технически реализуемо на сегодняшний день, — сказать не могу. Электромагнитная пушка была вроде как испытана, но потом про нее забыли», — пояснил собеседник ПЭ.
Возможно, сложится история как с атомной сферой. Сначала люди активно развивали ее, а потом приостановили из-за понимания, что технологии могут использоваться в качестве оружия. Испытания электромагнитной пушки прошли лет 5-7 назад. Пушку разгоняли до скорости, которой хватает для вывода аппарата на околоземную орбиту.
«Но пока что это пионерские разработки, которые сегодня выглядят нереализуемо, но спустя 10-15 лет вполне смогут воплотиться», — уточнил научный обозреватель.
Сейчас существуют ракетные двигатели: твердотопливные и пороховые. Они работают быстро и энергично, однако быстро выгорают. Есть также жидкостные двигатели. Например, их используют на американских шаттлах. Для разгона служили пороховые силовые агрегаты, а дальше работал жидкостный реактивный двигатель.
Так что возможен некий симбиоз технологий. Например, запуск не с Земли, а с летающего аэродрома. Например, для похожих целей приспособлен истребитель МиГ-31. Самолет выходил на необходимую высоту, а потому выпускается ракета, которая уже летит с помощью своих двигателей.
«Это удобно, летающий аэродром можно запускать откуда угодно. Очень может быть, что такого рода ускорители — пушки, которые здесь предполагаются, что они будут твердотопливные на самолетах, а вдруг на них решат ставить вот эти электромагнитные пушки. У нас народ головастый, могут все что угодно придумать», — объяснил эксперт.
Останется только выяснить, как электромагнитное поле будет влиять на самолет. Так как оно сильно проницаемо, такой симбиоз может не сработать, добавил научный обозреватель.
Преимуществом электромагнитной пушки является достижение ускорения с меньшими затратами жидкостных или пороховых реагентов. Кроме того, такая установка будет меньше загрязнять атмосферу.
«Сейчас мы все больше двигаемся к тому, чтобы создавать вот эту зеленую энергетику. Так что теоретически это возможно. Но практически, для этого понадобится очень много времени», — заключил Александр Галкин.
Ранее состоялся первый за почти шесть лет пуск российской ракеты-носителя «Ангара-А5» с космодрома Плесецк. Военный эксперт Юрий Кнутов назвал испытания прорывом в развитии космонавтики страны.
Источник
Как у Жюля Верна. «Роскосмос» может создать пушку для стрельбы спутниками
Необычный способ вывода спутников на орбиту позволит сэкономить на пусках ракет, но пока такая технология выглядит фантастической.
В середине декабря 2020 года специалисты головного научного института «Роскосмоса» ЦНИИмаш заявили, что могут запускать малые спутники снарядами-носителями из электромагнитных пушек. Разработчики этой технологии не скрывают, что вдохновлялись Жюлем Верном и его научно-фантастическим романом «Из пушки на Луну», опубликованным в 1865 году. В теории достоинств у такой технологии много.
Подвинься, Starship. Какой будет новая ракета «Ангара» и кому она понадобится
- Во-первых, низкая стоимость выведения. В отличие от ракетных комплексов (например, «Союз» или «Ангара»), не потребуется длительной сборки и миллиардных расходов на производство. Никакого топлива, никакой логистики. Стоимость такого пуска (точнее, залпа) — от нескольких сотен тысяч долларов.
- Во-вторых, возрастает скорость вывода. Построили спутник и хотите отправить его на орбиту уже завтра? Нет проблем. Загружаем космический аппарат в специальный снаряд-капсулу, разгоняем электричеством (как в классическом рельсотроне) и стреляем. Никакой длительной подготовки — время на необходимые процедуры будет измеряться несколькими днями.
«Она летает, чёрт возьми!» Сможет ли «Ангара» вернуть России статус великой космической державы?
Самая простая пусковая конфигурация — рельсотрон на горе высотой в пару километров, «ствол» орудия, специальный снаряд и электростанция с накопителем на 10 мегаватт. Однако есть небольшая проблема. Стрелять из такой пушки получится только космической шрапнелью — кубсатами. Это микроспутники, которые можно «загрузить» в космический рельсотрон, как дробь — в патрон охотничьего ружья. Но скорость снаряда, выпущенного из современного рельсотрона, будет составлять более двух километров в секунду. Переживут ли микроспутники серьёзную (пусть и кратковременную) перегрузку, которая может достигать 20 тыс. G, — большой вопрос. Бывший сотрудник испытательного центра компании Intelsat Томас Йоннсон пояснил, что телекоммуникационное и коммерческое оборудование такую стрельбу может не выдержать.
Всё строго индивидуально. Военные спутники часто оснащаются внутренними блоками защиты, чаще всего жидкостными. Внутри находится вязкая диэлектрическая жидкость, которая поглощает нагрузки и служит специальной «подушкой» при выводе спутников на орбиту. Но ракета набирает скорость постепенно. Кратковременное увеличение нагрузки в пять и даже десять раз на элементы спутника изучили много лет назад. Для большого спутника такой выстрел будет последним. Микроспутники с примитивными датчиками — единственная возможность использовать такие «пушки»
Бывший руководитель испытательного центра компании Intelsat
Кольцо вокруг космодрома
Другой, более сложный и технологичный способ «стрельбы» спутниками в космос — строительство аналога большого адронного коллайдера. Правда, линейный ускоритель такого типа будет чуть попроще устройства в ЦЕРН.
Обнуление успехов. Ракета «Ангара» полетит в космос, но за рубежом спроса на неё не будет
Кольцевая разгонная вакуумная труба диаметром в несколько километров должна размещаться на склоне горы. Выпускные стволы, устремлённые в небо, будут выводить капсулу со спутником после разгона. Электродвигатель мощностью 20 мегаватт разгонит «снаряд» с полезной нагрузкой в полторы-две тонны до скорости девять километров в секунду — быстрее, чем скорость движения МКС по орбите Земли. На разгон по кольцевой «трассе» понадобится примерно один час — дальше створки пускового ствола откроются, как крышка шахты баллистической ракеты, и снаряд устремится на орбиту.
Бывший инженер ЦЕРН, кандидат математических наук Андрей Сульминский пояснил, что строительство такого объекта может быть сопоставимо с производством ускорителей элементарных частиц.
Это огромный комплекс. Даже с учётом того, что речь идёт о гораздо более простой технологической установке, это миллиарды долларов. Диаметр кольца, в котором будет разгоняться капсула, в итоге может оказаться в два раза больше, чем в случае с большим адронным коллайдером
Бывший инженер ЦЕРН, кандидат математических наук
Учёные говорят, что, несмотря на потенциально высокую стоимость проекта, использование кольцевого ускорителя для вывода спутников может стать настоящей золотой жилой для российской и мировой космонавтики. С учётом того факта, что на подготовку пуска будет требоваться значительно меньше времени, электромагнитный ускоритель может пользоваться спросом и у отечественных, и у зарубежных заказчиков. Полного отказа в пусках сверхмалых ракет (для которых, в отличие от электромагнитной пушки, тоже нужны космодром и стартовая площадка) ждать не стоит, но серьёзное снижение спроса на ракеты может быть делом ближайшего будущего.
SpaceX может обнулить достижения «Роскосмоса». NASA планирует полностью отказаться от российских ракет
Единственная сложность, по словам учёных, состоит лишь в том, где именно строить такой ускоритель. Один из создателей вычислительного комплекса для пилотируемого корабля «Союз» — инженер-математик Андрей Новинкин — пояснил, что в зависимости от количества энергии, поданной на ускоритель, можно «играть» с массой выводимой нагрузки.
В теории, конечно, всё как с ракетами. Чем ближе к экватору, тем больше масса полезной нагрузки. Я думаю, если построить такой комплекс где-нибудь в Гвиане или там, где сейчас космодром Восточный, то с полутора тонн можно увеличить массу грузов до двух — двух с половиной тонн. Это приличный результат, особенно если учитывать способ выведения
Инженер-математик, специалист по пилотируемым кораблям
Физики, математики и специалисты по ускорителям отмечают, что в теории максимальная скорость на выходе из рельсотрона неограниченна. Всё упирается лишь в надёжность спутников и количество энергии, которую подают на пушку. Если исходить из этих утверждений, то электромагнитная пушка может заменить даже лёгкие и тяжёлые ракеты — от «Ангары» до Falcon 9. Но случится ли это в реальности — большой вопрос.
Источник
Электромагнитная пушка для космоса
Их называют также оружием высокой кинетической энергии, или электродинамическими ускорителями массы. Заметим сразу, что они интересуют не только военных. Созданы проекты по осуществлению с помощью электромагнитных пушек (ЭП) выброса радиоактивных отходов с Земли за пределы Солнечной системы, транспортировки с поверхности Луны материалов для космического строительства, запуска межпланетных и межзвездных зондов. Предварительные подсчеты показывают, что доставка грузов в космос с помощью ЭП обойдется в 10 раз дешевле, чем с помощью «шаттла» (300 долл. за 1 кг, а не 3000 долл., как у «шаттла»).
В рамках СОИ предполагается использовать ЭП для запуска баллистических (неуправляемых) или самонаводящихся снарядов для поражения взлетающих МБР (возможно, еще в верхних слоях атмосферы) и боеголовок вдоль всей траектории их полета.
Идея использования ЭП восходит еще к началу нашего века. В 1916 г. была первая попытка создать ЭП, надевая на ствол орудия обмотки из провода, по которым пропускался ток. Снаряд под действием магнитного поля последовательно втягивался в катушки, получал ускорение и вылетал из ствола. В этих экспериментах снаряды массой 50 г удавалось разогнать до скорости только 200 м/с. С 1978 г. в США была начата программа создания ЭП в качестве тактического оружия, а в 1983 г. она была расширена для создания стратегических средств ПРО.
Обычно в качестве космической ЭП рассматривается так называемый «рельсотрон» — две токопроводящие шины («рельсы»), между которыми создается разность потенциалов. Токопроводящий снаряд (или его часть, например, облачко плазмы в хвостовой части снаряда) располагается между рельсами и замыкает электрическую цепь. Ток создает магнитное поле, взаимодействуя с которым снаряд ускоряется силой Лоренца. При токе в несколько миллионов ампер можно создать поле в сотни килогаусс, которое способно разгонять снаряды с ускорением до 10 5 g. Чтобы снаряд приобрел необходимую скорость 10–40 км/с, потребуется электромагнитная пушка длиной 100–300 м. Снаряды у таких орудий, вероятно, будут иметь массу около 1 кг (при скорости 20 км/с запас его кинетической энергии эквивалентен взрыву 20 кг тротила) и будут снабжены полуактивной системой самонаведения. Прототипы таких снарядов уже созданы: они имеют ИК-датчики, реагирующие на факел ракеты или на излучение «подсвечивающего» лазера, отраженное от боеголовки. Эти датчики управляют реактивными двигателями, позволяющими снаряду маневрировать. Вся система выдерживает перегрузки до 10 5 g.
Принцип действия рельсотрона
Токопроводящая часть снаряда вследствие протекания через нее больших токов должна расплавиться, испариться и частично превратиться в плазму. Такое плазменное облако становится своеобразным поршнем для снаряда, который должен быть электрически изолирован от плазмы. В связи с этим в последнее время рассматриваются возможности изготовления снарядов для рельсотрона из пластика.
Созданные сейчас американскими фирмами опытные образцы ЭП стреляют снарядами массой 2—10 г со скоростью 5—10 км/с. Одной из важнейших проблем при создании ЭП является разработка мощного импульсного источника тока, в качестве которого обычно рассматривается униполярный генератор (ротор, разгоняемый турбиной до нескольких тысяч оборотов в минуту, с которого путем короткого замыкания снимается огромная пиковая мощность). Сейчас созданы униполярные генераторы с энергоемкостью до 10 Дж на 1 г собственной массы. При их использовании в составе ЭП масса энергоблока будет достигать сотни тонн. Как и для газовых лазеров, большую проблему для ЭП представляет рассеяние тепловой энергии в элементах самого устройства. При современной технике исполнения КПД ЭП вряд ли будет превышать 20 %, а значит, большая часть энергии выстрела будет уходить на разогрев орудия. Можно не сомневаться, что прекрасные перспективы для разработчиков ЭП открывает недавнее создание высокотемпературных сверхпроводников. Использование этих материалов, вероятно, приведет к значительному улучшению характеристик ЭП.
Источник