Космический лифт и проблема дешевого вывода на LEO

Бродяга>>>> И ещё раз упомяну блок "Ц" Энергии.
Да, Бродяга, не известно, в каких морях плавают больше сотни внешних топливных баков шаттлов? Их же не топили

Streamflow> Я думаю, лучше не употреблять существующие неправильные термины, если их неправильность осознана

Ых, так на момент написания-то она осознана не была, потом уже помогли осознать

kost2> 1. не обязательно вакуум внутри, нас в принципе устроит и гелий, скорость звука и сопротивление волновое и простое у него малость другие, может и разгоним вагончик до 8 км/с
kost2> 2. труба концом в космос - ничуть не лучше и не дешевле лифта, материалов так-же нет. какая разница сжатие - разрыв - все равно потечет и метал и карбид вольфрама под собственной массой...

А если мы все-таки сделаем трубу концом в космос, а? Только летающую. Покритикуйте, пожалста. Цифры взяты, как это тут принято, "интуитивно-отфонарные", но похожие на правду.
Итак, берем и строим дирижабль-стратостат длиной скажем 50 км (это разгонный отрезок до 1КС с перегрузкой 100g вроде) и диаметром ну например 5-10 км. Обязательно очень многосекционный, причем возможно составленный из этих секций прямо в воздухе, а может и в стратосфере. Надут гелием. Расчитан на внешнее давление в районе 0.1 - 1 кПа (это 20-30 км вроде?). Давление внутри него ессно выше внешнего - но за счет низкой плотности гелия он нормально летает. За счет внутреннего давления держит форму. Часть его внутренних секций заполнена вместо гелия водородом, на нем и внешнем кислороде работают топливные элементы системы энергообеспечения (хотя вариант с пленочными СБ на поверхности тоже возможен, как и оба вместе).

По оси имеет канал, тоже заполненный гелием. Диаметр канала - много больше диаметра запускаемого аппарата, чтобы снизить воздействие возмущений на стенки канала. В канале - рельсы. Ну то есть разгонная система. С конденсаторами для накопления энергии. На выходе - дверь, похожая на затвор фотоаппарата - умеющая быстро открываться и закрываться, дабы не выпущать ценный гелий. Гелий дает 2 плюса - держит конструкцию на плаву в атмосфере и в нем выше скорость звука.

Подвоз полезного груза - аэростатами наверное удобнее всего, хотя можно там и посадочную полосу для АКС типа SpaceShipOne организовать. Да даже не АКС это будет, а просто высотный самолет - может быть на ПВРД, может еще на чем-то - требования к нему не сравнимы с требованиями к челноку орбитальному.

В разделе "сильные сомнения" 2 вопроса. Оба связаны с атмосферными течениями. Первое - а не разорвет ли нам там оболочку ветрами? Второе - а сколько дирижбомбелю потребуется энергии чтобы держаться в нужном месте? И каким, извините, местом он будет держаться? Воздушные винты при таких разрежениях могут быть эффективными? Ну скажем винты увеличенных размеров? Есть конечно вариант дрейфовать - но потом же нужно будет гоняться за этой дурой на самолетах "чтоб фотографию отдать" - доставить туда полезный груз.

Ну и метеориты там наверное шалят - нужна система быстрой ликвидации микропробоин и ремонта макропробоин... Причем "бесчеловечная" наверное система - роботы какие-то. Хотя латать большие пробоины может и человек. Нужно только предусмотреть ему возможность перемещаться по поверхности дирижабля. Возможно - на специальном транспорте внутри него, а для выхода на поверхность - регулярно расположенные шлюзы.

Вообще тут стоит задача выбора правильной высоты - чтобы и снизить сопротивление атмосферы, и не забраться слишком высоко - в зону радиации и метеоритов.

Да, товарищи специалисты - уточните ТЗ на атмосферу Какое должно быть давление, чтобы тело без плазмотронов на борту и инопланетных технологий смогло выйти на орбиту, не сгорев при этом? Учтите, дирижопель можно и наклонить немного - хотя и не сильно, на 45 градусов не наклоним На несколько градусов можно, чтобы разность высот головы и хвоста не была слишком большой, не более нескольких км.

T.A.> чувствуя вину перед лифтами и тросами, хочу предложить новую "бредятинку":
T.A.> тросовую центробежную систему. На полюсе космического тела (вряд ли это будет Земля),
T.A.> на высокой горе находится крутяшаяся ось, на которой диаметрально противоположно закреплены два троса (очень, очень длинных). Вот вам и лифт.

Проще на поверхности этого тела построить длинную рельсовую пушку и не мучаться. Единственное что мешает сделать это на земле - атмосфера.

Бродяга>>>>> И ещё раз упомяну блок "Ц" Энергии.
Streamflow> Да, Бродяга, не известно, в каких морях плавают больше сотни внешних топливных баков шаттлов? Их же не топили
Они не плавают.
Не помню где, но встречал информацию о том, что шаттловский бак специально сводится с орбиты так, что при этом разрушается. Также не могу сказать, что включает в себя это "специально сводится".
Например, 5 боковушек "Энергии" летели "носом" к потоку (а точнее хвостом, там двигатель), а 3 при прохождении звукового барьера развернулись боком к потоку и вот эти 3 взорвались при ударе значительно слабее - оценка по воронке и размерам обломков, а также по визуальным свидетельствам службы наблюдения.

И вообще, бак шаттла имеет меньшую массу и, наверно, более "хлипкий", чем блок "Ц".

Бродяга>>>>>> И ещё раз упомяну блок "Ц" Энергии.
Streamflow>> Да, Бродяга, не известно, в каких морях плавают больше сотни внешних топливных баков шаттлов? Их же не топили
Бродяга> Они не плавают.


Бродяга> Не помню где, но встречал информацию о том, что шаттловский бак специально сводится с орбиты так, что при этом разрушается. Также не могу сказать, что включает в себя это "специально сводится".
Да, действительно, поразмыслив, понял, что точная информация об этом, скорее всего, не слишком известна.

Бродяга> Например, 5 боковушек "Энергии" летели "носом" к потоку (а точнее хвостом, там двигатель), а 3 при прохождении звукового барьера развернулись боком к потоку и вот эти 3 взорвались при ударе значительно слабее - оценка по воронке и размерам обломков, а также по визуальным свидетельствам службы наблюдения.
Интересно. То что полёт боком к потоку происходил на существенно меньшей скорости - это очевидно. "При прохождении звукового барьера" - это означает "на трансзвуковом режиме"? Я лично никаких "звуковых барьеров" не знаю А почему у боковушек на дозвуке оказалось 2 устойчивых положения? Это случайность, вызванная отклонениями при их изготовлении или различиями в остатках топлива? И на транзвуке они проходят точку бифуркации

Бродяга> И вообще, бак шаттла имеет меньшую массу и, наверно, более "хлипкий", чем блок "Ц".
Да, но бак шаттла имеет меньшую массу, кажется, в основном, из-за отсутствия двигателей?

Streamflow> Да, действительно, поразмыслив, понял, что точная информация об этом, скорее всего, не слишком известна.
Скорее всего детали этого процесса падения бака известны только специалистам-разработчикам шаттла, или, точнее, даже им уже неизвестны потому что они ушли на заслуженный отдых или ещё дальше.
Streamflow> Интересно. То что полёт боком к потоку происходил на существенно меньшей скорости - это очевидно. "При прохождении звукового барьера" - это означает "на трансзвуковом режиме"? Я лично никаких "звуковых барьеров" не знаю А почему у боковушек на дозвуке оказалось 2 устойчивых положения? Это случайность, вызванная отклонениями при их изготовлении или различиями в остатках топлива? И на транзвуке они проходят точку бифуркации
Ну да, изменение ориентации боковушек происходило при скоростях около скорости звука, так правильнее, я просто неосознанно употребил штампованную фразу.
Скорее всего 3 штуки нагрелись и в них закипели остатки кислорода в трубе ведущей к двигателю - при этом должно было измениться положение цента масс в системе координат связанной с корпусом и боковушка должна была резко дернуться, что могло перебросить её в другое положение равновесия.
Бродяга>> И вообще, бак шаттла имеет меньшую массу и, наверно, более "хлипкий", чем блок "Ц".
Streamflow> Да, но бак шаттла имеет меньшую массу, кажется, в основном, из-за отсутствия двигателей?
Не совсем, ЦБ "Энергии" значительно массивнее и без двигателей.

Streamflow> Однако, совершенно очевидно, что если вместо иглы на тупом лбу у этого тела сделать оптимальную головную часть, то его сопротивление заметно уменьшится. При выдуве инертного газа из носка в случае сколько-нибудь разумных его расходов иглы сопротивление у тела с иглой и выдувом газа всё равно будет больше, чем у тела с нормальной носовой частью.

Скажите, Streamflow, а есть ли смысл в сочетании "оптимальной головной части" и иглы (или выдува инертного газа)?

Streamflow>>> Я думаю, он будет не гореть, а, скорее, просто разрушится под действием таких аэродинамических нагрузок.
Бродяга>> Снаряды не разрушаются...
Streamflow> Так вы супостата поражать собираетесь с помощью этой дуры? А я думал, в космос летать.
Ну хоть убейте меня, когда я вижу слово "супостат" я представляю себе аэростат с привязанной к нему кастрюлей супа.
Применение в военных целях тоже вариант.

Бродяга>> ...вы наверно помните о испытаниях снарядов со скрэмджетом...
Streamflow> Не помню
Бродяга>> Если отвлечься для начала вообще от оценки прочности аппарата?
Streamflow> Снова сфероконь в вакууме?
Разгонные блоки со сферическими баками - типичные "сферокони в вакууме".

Streamflow> Напомню, что когда F-104 совершал рекордный пролёт вблизи Земли на сверхзвуке, то его обшивка пошла волнами, насколько я помню. А оценка скоростного напора в этом полёте навскидку - 100 кПа. Сколько там будет у скрэмджета на высоте 5 км?
Вы по инерции рассматриваете "самолётообразный" аппарат, а как вам вот эта "фича" - Антиракета Sprint | Ракетная техника
"Силовая установка первой ступени (твердотопливный двигатель "Hercules" - тяга до 300000кг) включается после выхода ракеты из пусковой шахты и разгоняет ракету до скорости порядка 10 М менее, чем за 5секунд."
Скоростной напор должен быть около 2Мпа - 20 атмосфер.
Как сделать "это" достаточно прочным у меня есть кое-какие соображения.

Бродяга> Скорее всего детали этого процесса падения бака известны только специалистам-разработчикам шаттла, или, точнее, даже им уже неизвестны потому что они ушли на заслуженный отдых или ещё дальше.
Streamflow>> Интересно. То что полёт боком к потоку происходил на существенно меньшей скорости - это очевидно. "При прохождении звукового барьера" - это означает "на трансзвуковом режиме"? Я лично никаких "звуковых барьеров" не знаю А почему у боковушек на дозвуке оказалось 2 устойчивых положения? Это случайность, вызванная отклонениями при их изготовлении или различиями в остатках топлива? И на транзвуке они проходят точку бифуркации
Бродяга> Ну да, изменение ориентации боковушек происходило при скоростях около скорости звука, так правильнее, я просто неосознанно употребил штампованную фразу.
Бродяга> Скорее всего 3 штуки нагрелись и в них закипели остатки кислорода в трубе ведущей к двигателю - при этом должно было измениться положение центра масс в системе координат связанной с корпусом, и боковушка должна была резко дернуться, что могло перебросить её в другое положение равновесия.
Бродяга> Бродяга>> И вообще, бак шаттла имеет меньшую массу и, наверно, более "хлипкий", чем блок "Ц".
Streamflow>> Да, но бак шаттла имеет меньшую массу, кажется, в основном, из-за отсутствия двигателей?
Бродяга> Не совсем, ЦБ "Энергии" значительно массивнее и без двигателей.
Бродяга, Вы долго скрывали очень интересную информацию
Пожалуй, это основной научный результат, полученный в программе "Энергия - Буран".

Streamflow>> Однако, совершенно очевидно, что если вместо иглы на тупом лбу у этого тела сделать оптимальную головную часть, то его сопротивление заметно уменьшится. При выдуве инертного газа из носка в случае сколько-нибудь разумных его расходов иглы сопротивление у тела с иглой и выдувом газа всё равно будет больше, чем у тела с нормальной носовой частью.
Данил> Скажите, Streamflow, а есть ли смысл в сочетании "оптимальной головной части" и иглы (или выдува инертного газа)?

Вопрос не однозначный.

Оптимум, видимо, всегда рассчитывается при определённых ограничениях. Для оптимальной головной части - это её удлинение (отношение её длины к диаметру, или, скажем к корню и площади поперечного сечения для тел, не являющихся осессимметричными). Почти очевидно, что игла на оптимальной головной части уменьшит волновое сопротивление, так как сделает систему головных скачков уплотнения более пологой. Но, если сделать оптимальную головную часть, длина которой равна длине прежней вместе с иглой, то, наверняка её сопротивление будет меньше, чем у той, что с иглой. Даже если ту оптимизировать уже вместе с иглой. Но никто, видимо, этого не считал.

С выдувом всё сложнее, и результаты, обычно сильно зависят от расхода выдуваемого газа. Наверное, при каких-то расходах всегда можно превзойти достаточно близкую по форме головную часть часть. Но надолго газа для выдува не хватит, и выдув, полагаю, нужно использовать только в крайних случаях, когда ничего другого не остаётся

Streamflow>>>> Я думаю, он будет не гореть, а, скорее, просто разрушится под действием таких аэродинамических нагрузок.
Бродяга> Бродяга>> Снаряды не разрушаются...
Streamflow>> Так вы супостата поражать собираетесь с помощью этой дуры? А я думал, в космос летать.
Бродяга> Ну хоть убейте меня, когда я вижу слово "супостат" я представляю себе аэростат с привязанной к нему кастрюлей супа.
Ну что ж, бывает

Бродяга> Применение в военных целях тоже вариант.
Слишком громоздко, я думаю.

Бродяга> Бродяга>> Если отвлечься для начала вообще от оценки прочности аппарата?
Streamflow>> Снова сфероконь в вакууме?
Бродяга> Разгонные блоки со сферическими баками - типичные "сферокони в вакууме".
Я думаю, что это не сферокони, а сферомерины

Streamflow>> Напомню, что когда F-104 совершал рекордный пролёт вблизи Земли на сверхзвуке, то его обшивка пошла волнами, насколько я помню. А оценка скоростного напора в этом полёте навскидку - 100 кПа. Сколько там будет у скрэмджета на высоте 5 км?
Бродяга> Вы по инерции рассматриваете "самолётообразный" аппарат, а как вам вот эта "фича" - Антиракета Sprint | Ракетная техника
Бродяга> "Силовая установка первой ступени (твердотопливный двигатель "Hercules" - тяга до 300000кг) включается после выхода ракеты из пусковой шахты и разгоняет ракету до скорости порядка 10 М менее, чем за 5секунд."
Давно это было...Сейчас уже так не могут Но, вообще-то, о чём мы говорим - о выведении полезного груза на орбиту, то есть о транспорте, или о доставке боевых блоков до супостата? Так берлога главных супостатов гораздо ближе

Бродяга> Скоростной напор должен быть около 2 Мпа - 20 атмосфер.
Но вообще-то, вспомнить "Спринт" здесь явно не бесполезно. Правда из-за требований прочности конструкция в любом случае будет довольно тяжёлой. "Спринт" же летал"низенько-низенько"

Бродяга> Как сделать "это" достаточно прочным у меня есть кое-какие соображения.
Неужели нанотрубки

>>.4.короче вакуум там будет и так, в силу того, что только что был взрыв
T.A.> схлопнется быстро, всетаки сотни километров, да и траектория полета другая, да и сам канал может быть нестабилен.

какие сотни километров-максимум километр-два! на носу локомотива стоит система из нескольких лазеров, лучи которых сходятся на некотором расстоянии (расстояние зависит от текущей скорости). при км/c скоростях поезд вполне за эти микросекунды и проскочит в почти вакууме. и канал конечно нестабилен, особенно после прохода снаряда - ну леший с ним! он нам больше не нужен.

>>5.приспособить для высокоскоростных перевозок по планете
T.A.> будет всеже дороже морских перевозок, хоть и быстрее
почти все возможные виды транспорта дороже морских перевозок - ну и что? тут с самолетами надо сравнивать.

T.A.> чувствуя вину перед лифтами и тросами, хочу предложить новую "бредятинку":
T.A.> тросовую центробежную систему. На полюсе космического тела (вряд ли это будет Земля),
T.A.> на высокой горе находится крутяшаяся ось, на которой диаметрально противоположно закреплены два троса (очень, очень длинных). Вот вам и лифт.

кстати говоря, немного модифицировав высказанную Вами идею вполне можно обойтись и без башни.

заменим башню на трос. на высоте километров 150 - прикрепим к этому тросу шарнир, а к нему два троса, вращающихся в горизонтальной плоскости. и поставить это дело на экваторе. за счет центробежных сил - вся система будет держаться стабильно. сильно экономим длину троса однако! 40 000 vs 150- 300. можно использовать такие хреновины для разгрузки "длинного" лифта к ГСО. запуск ка осуществляется синхронным соскальзыванием с вращающихся тросов более-менее одинаковых по массе ка. разницу в массах можно компенсировать длиной плеч центрифуги. раскрутка за счет передачи крутящего момента с земли и электрического мотора в шарнире.
без грузов на конце тросов не обойтись - для натяжения, иначе изгибаться будут как змеи.
наклон плоскости вращения от горизонтали все же будет - если не на полюсе - эффект вертолетного винта.
гироскопические моменты могут всю идею похоронить - или отправить на полюс, а хотелось бы сохранить скорость вращения земли - частьорбитальной скорости на халяву.

>>на носу локомотива
T.A.> понятно, хотя на сегодняшний момент идея не очевидна. Бродяга конкретно указал на разгон воздуха вбок. Почему бы не запустить плазменный вихрь, который будет перемещаться вместе со снарядом?

Вихри с космическими скоростями не перемещаются, а вот создавать их цепочку по мере надобности можно. Причем скорость перемещения фронта - любая!
тут фишка вот в чем - когда снаряд тупо прорубается через атмосферу - он перемещает молекулы воздуха допустим в идеальном случае - в сторону на размер радиуса аппарата за время T. Это время зависит от угла растворения конуса и скорости. Скорость у нас одинаковая - поэтому пока в печку ее! так вот - взрыв воздуха лазером - это своего рода виртуальный головной обтекатель с нулевым собственным сопротивлением и длиной в километры! Заменить такую штуку нечем!
и вот еще что - у снаряда, летящего в такой каверне нет волнового сопротивления, нет его и у взрывного фронта - он не перемещается.
да и еще - понятно, что вакуум будет неравномерным и не полным. Это некое тело вращения, наподобие веретена в центре которого давление минимально, к концам - повышается. Если геометрический центр снаряда будет лететь позади центра этого веретена - он будет превращать этот градиент давления в ускорение! т.ч. в принципе такая штука может продолжать разгоняться уже оторвавшись от рельсов. Однако, лучше создавать фронт взрывов наземными лазерами. Это облегчает сам снаряд. мне представляется группы поворотных лазеров по пути следования.

>>заменим башню на трос. на высоте километров 150
T.A.> ИМХО не будет. Это похоже на "левитирующий маховик". В системе центробежные силы НЕ работают против гравитации. Не понятно, чем так хорош экватор?

эээ... ладно. вот два привязанных друг к другу груза на высоте 120 км. Если за счет вращения вокруг общего центра тяжести их скорость выше орбитальной на такой высоте - они будут стремиться перейти на более высокую орбиту! и тащить этот самый центр тяжести за счет центробежных сил с собой - т.е. натягивать трос!
где ошибка?
Экватор - это часть халявной угловой скорости за счет вращения земли.

>>Вихри с космическими скоростями не перемещаются
T.A.> фиг знает, может и могут. У Bostik с его пушкой ЭМ стабилизированные вихри летели со скоростью 100 км\с

в воздухе? да и зачем так все усложнять? стабилизированные - это значит их стабилизировать надо.

>>взрыв воздуха лазером
T.A.> думаю все не так просто. Скорее всего, там понадобтьмя взрыв со скоростью уд. волны 10 км\с,
T.A.> а это громаднае потери. Не буду врать, подсчитать не могу.

вот чудак-человек - не нужны такие скорости! на два порядка меньше достаточно. поймите- воздух двигается вбок! а снаряд летит вперед. скорости этого движения разные! т.к. участок канала длиной в километры может возникать на два порядка медленней чем летит снаряд с поперечным сечением в метры! Это геометрия!


>>тащить этот самый центр
T.A.> не будут, во врашаюшейся системе силы скомпенсированны (или скомпенсируются). На выходе НОЛЬ!

Я ничего вращать не предлагаю! это ваша затея. Честно говоря - уверен - не видели вы строгой теории вихрей! нету ее. а в невращающейся системе - все как надо будет работать.
короче "вагончик тронется - перрон останется!" )

T.A.> по совету Streamflow вопрос к Бродяге.
T.A.> После обсуждения ЭМ ускорителя родилась идея бесконтактного безколлекторного униполярного генератора. Это когда магнит вращается, а в проводе ток генерируется, при этом провод с магнитом не соприкасается. Это "ide fix" для изобретателей. Вопрос простой, насколько это актуально? Может, проблема не стоит и "выеденного яйца". Знаю что оффтопик, готов его перенести в другие разделы. Мои извинения модератору.
Я что-то не совсем понял, что вы хотите?
Видали велосипедный генератор, он именно так и устроен, вращается постоянный магнит, он возбуждает ток в обмотке.
А почему он "униполярный"?

Streamflow> Бродяга, Вы долго скрывали очень интересную информацию
Streamflow> Пожалуй, это основной научный результат, полученный в программе "Энергия - Буран".
Это довольно интересная, но малоизвестная история, потому что, собственно, на отработавшие блоки "Энергии" всем было "пилювать".
Вечером изложу поподробнее.

Так, вот, "продолжение".
Я знаю все эти подробности только потому, что мой отец занимался восстановлением движения боковушек после отделения. На них оставлись регистрирующие системы, но данные от них были недостаточны и ему приходилось собирать такие факты как размер воронок, показания очевидцев о силе взрыва боковушек, очерёдность их падения и т. п.
Все данные свидетельствовали об таком весьма разном поведении боковых блоков - 5 из восьми летели "как стрела", вперёд двигателем, а три при скорости близкой к скорости звука "легли на бок", значительно сильнее затормозились и меньше разрушились при ударе о землю. Отец упоминал ещё о соударении боковушек после разделения моноблока, возможно это и было одной из причин разного движения боковушек при торможении. Собственно, я давно прошу его изложить эту и многие другие истории письменно, но ему лень - он рыбу ловит.
Причину "рывка" придумал потом я, как наиболее очевидную - закипел кислород и сместился центр масс в сторону от двигателя, точно это не было установлено и этого не было в отчёте.

Относительно "важности".
Мне кажется, если ДЕЙСТВИТЕЛЬНО блок "Ц" грохнулся в океан и не разрушился, это гораздо более интересное обстоятельство - парадоксально, он же гасил почти орбитальную скорость.