Vēstures pētnieciskais darbs par tēmu
« Kāda ir kosmosa transporta nākotne?»
SpaceX— Ceļš uz nākotni
Par uzņēmuma vēsturi un attīstības perspektīvāmSpaceX
Zinātniskais padomnieks: Gibatovs Ildars Rafisovičs, vēstures skolotājs, MOBU 2. vidusskola p. Bizhbulyak.
Pētījuma hipotēze: nākotnē būs iespējams izmantot SpaceX projektus kā universālu kosmosa transportu.
Darba mērķis: noskaidrot, vai Space X projektus var izmantot kosmosa transporta attīstībai.
Uzdevumi:
- Apgūt uzņēmuma vēsturi;
- Izpētiet SpaceX nesējraķešu attīstību;
- Izpētiet projekta perspektīvas
Pētījuma metodes:
- Literatūras un attiecīgo vietņu izpēte un analīze internetā;
- Uzņēmuma pārskatu analīze;
- Salīdzinājums ar pašmāju idejām.
Pētījuma objekts: privātā kosmosa kompānija Space Exploration Technologies
ProjektsSpaceX.Projekta vēsture
Studējot literatūru un avotus internetā, uzzinu par SpaceX projektu, tā dibinātāju, uzņēmuma vēsturi. Pētījuma gaitā es izpētu tās nesējraķetes un atvedu tās specifikācijas, es analizēju neveiksmīgo palaišanas iemeslus.
Nesējraķešu izredzesSpaceX
Turpinot iepazīt SpaceX, noskaidroju, ka tās raķešu nākamā izstrāde ir Falcon Heavy palaišanas iekārta - supersmagā raķete, tā spēs nogādāt pilnībā piekrautu Dragon kosmosa kuģi uz Marsu, vai uz Jupiteru. Es arī uzzinu, ka tajā tiks izmantota unikāla degvielas padeves sistēma.
Uzņēmuma izstrādātie dzinējiSpaceX
SpaceX savās nesējraķetēs izmanto savus Merlin dzinējus, kas darbojas atvērtā cikla režīmā. Šī shēma ir vienkārša, uzticama un lēta veidošanā un lietošanā, tā ir arī ar lielu rezervi nākotnei un veicina atkārtoti lietojamu sistēmu izmantošanu. Es sniedzu motora vilces salīdzinājumu ar citiem un to izmaksām, es aprēķināju dzinēja vilces un svara attiecību.
Atkārtoti lietojams - atkārtota izmantošana
Pētot uzņēmuma pastiprinātājus un dzinējus, es uzzināju par SpaceX pirmā posma pastiprinātāju projektu. Es atklāju, ka šādā veidā palaišanas izmaksas tiek samazinātas par ~60%. Un uzņēmums var ieguldīt šos līdzekļus savā turpmākajā attīstībā un perspektīvās.
2004. gadā uzņēmums sāka izstrādāt Dragon kuģi, kas pirmo lidojumu veica 2010. gada decembrī. Dragon unikalitāte slēpjas spējā atgriezt kravu no SKS uz Zemi, un šis ir pirmais kuģis, ko ražo Privāts uzņēmums kas savienota ar SKS. Uzzinu, ka kuģa nākotnē - unikāla misija "Marss 2020".
Secinājums
Pamatojoties uz visiem iesniegtajiem materiāliem, nonācu pie secinājuma, ka nākotnē SpaceX projektu būs iespējams izmantot kosmosa transportam.
Izmantotās literatūras saraksts
- Ešlija Vensa - Īlons Masks. Tesla, SpaceX un ceļš uz nākotni. (Izdevējs: Olimp-Business; 2015; ISBN 978-5-9693-0307-2, 978-0-06-230123-9, 978-59693-0330-0)
- V.A. Afanasjevs - Kosmosa kuģu eksperimentālā izstrāde (Izdevējs: M .: Izd-vo MAI .; 1994; ISBN: 5-7035-0318-3)
- V. Maksimovskis - “Angara-Baikāls. PAR atkārtoti lietojams pastiprinātāja raķešu modulis»
- SpaceX oficiālā vietne - http://spacex.com
- SpaceX oficiālais YouTube kanāls - https://goo.gl/w6x3gW
- Materiāls no Wikipedia - https://ru.wikipedia.org/wiki/SpaceX
Brīnums nenotika, kā tas notika trešās tūkstošgades sākumā, kad, pēc Reja Bredberija domām, mums vajadzēja kolonizēt Marsu. Bieži tiek runāts par zinātniskās fantastikas pareģojumiem, taču nevajadzētu aizmirst arī par neveiksmīgām prognozēm – katastrofāli skaistām, bet tomēr neveiksmēm.
Kur ir lidojošās mašīnas?
Zem šī nosaukuma ir tehnika, bet patiesībā tas ir tikai automašīnas hibrīds ar lidmašīnu. Un lai gan jaunākie paraugi izskatās futūristiski, tie ir ļoti, ļoti dārgi un maz līdzinās antigravitācijas transportam filmā The Fifth Element. tālāk no viņa citi uzlabojumi, kas pēc konstrukcijas ir līdzīgi helikopteram, vai vispār aprīkots ar izpletni un aizmugurējo propelleri. Te nāk prātā cita fantāzija - Karlsons, kurš dzīvo uz jumta. Burvīgi, bet te inovatīvi un nesmaržo.
Filmās un datorspēlēs uzplaiksnīja cita individuālā transporta versija - jetpack. Piemēram, tas tika parādīts zvaigžņu kari un Robocop. Bet arī šeit lietas nav sasniegušas masveida izmantošanu, un diezin vai tas drīz nonāks - degvielas pietiek tikai pusminūtei lidojuma, un šie apjomi maksā kārtīgu summu.
Mēs paši, acīmredzot, tik ļoti negaidām brīnumus, ka pat priecājamies par tādu ķīniešu novatoriskā ģēnija radīšanu kā “portāla autobuss”. Bet tas ir reāls, piemēram, monorail Maskavā vai Japānas vilcienu ātrums līdz 603 km/h.
Un tomēr cilvēka iztēlei robežas ir nepieņemamas. Pagātnes zinātniskā fantastika un tikai mūsu senču fantāzijas par nākotnes tēmu ir ieguvušas īpašu šarmu un jaunu nosaukumu - "retrofutūrisms". Romantiska, entuziasma mīlestība pret tehnoloģijām un vēlme paredzēt nākotnes atklājumus – tas var gan aizkustināt, gan iedvesmot šodienu.
Izgudrojiet riteni no jauna
Jau pirms vēlējās “pacelt mašīnu gaisā”, bija idejas to uzlabot. Un pats galvenais - izgudrojiet riteni jaunā veidā! Kādā japāņu žurnālā 1936. gadā tika prezentēts jēdziens automašīnai ar bumbiņām, nevis parastajām riepām: pēc autoru domām, šī ideja nodrošinātu transportam vienmērīgu braukšanu. Nav tik bezjēdzīga ideja, uzskata pat mūsdienu inženieri. 2016. gadā līdzīga attīstība prezentēja amerikāņu kompānija Goodyear, lielākais riepu ražotājs.
Gigantomānija dzemdēja vēl vienu iedomātu tehnoloģiju brīnumu – kuģi uz milzīgiem riteņiem, kam, pēc izgudrotāja domām, vajadzēja sērfot pa Sahāras smiltīm un atrisināt transporta problēmu reģionā. Cīņu pret simām un citām tuksneša katastrofām, tostarp karstumu, paredzēja dizains, un inženieris solīja "ceļojumu, kas pārvērtīsies patīkamā ceļojumā pa vietām, kur tūkstošiem paaudžu veltīgi cīnījās ar elementāriem spēkiem un gāja bojā. nevienlīdzīga cīņa." Tātad žurnāls "Around the World" par to rakstīja 1927. gadā. Nav zināms, cik veiksmīga bija ideja - tā joprojām nenonāca līdz īstenošanai. Lai gan var pieņemt, ka šādas mašīnas solītā gaisa kondicionēšana un pat smilšu pārvarēšana ar zobratu riteņiem prasītu daudz līdzekļu.
Tomēr publiskai lietošanai tika piedāvāti tikai kompaktie modeļi. 1947. gadā inženieris Eduards Vereikens no Briseles patentēja divriteni - pašgājēju ratiņu, kas sastāv no diviem milzīgiem riteņiem un atvērtas kabīnes vidū. Pats izgudrotājs apgalvoja, ka transportlīdzekļi var paātrināties līdz 185 km / h - bet tam ir grūti noticēt. Jā, un paliek jautājums par pasažieru drošību. Tikai 1999. gada Zviedrijas līdziniekam, kura autors ir Jonas Bjorkholtz, tika ņemtas vērā visas dizaina problēmas. Bet izmantojiet to tagad tikai publikas izklaidei.
Vilcieni bija vēl viens inženieru un sapņotāju iecienītākais priekšmets. Daudzas cerības tika liktas uz monorailām, lai gan tās tika pasniegtas diezgan neparastā veidā - piemēram, šādi vai šādi. Taču arī parastie vilcieni nākotnē tika uzskatīti par daudz perfektākiem – ērtiem, ietilpīgākiem un pat ar skatu uz zvaigznēm.
"Tuksneša kuģis" saskaņā ar 1927. gada versiju.
Katrs cilvēks - helikopters!
Kur fantāzija izvērtās līdz galam – tātad tas ir lidojošs transportlīdzeklis. Mūsu senču iztēle radīja šķīvīšiem līdzīgus lidaparātus un lidmašīnas ar spārniem apakšā un turbodzinējiem priekšgalā, un pat zemūdens lidmašīnas. Nevar visu pieminēt — varat arī pats apskatīt galerijas vietnē Reddit vai kolekcijas pēc atslēgvārdiem vietnē Pinterest.
Taču īpaši aizkustinoši visos šajos projektos ir ticība nākotnes transporta vispārējai pieejamībai. Cilvēks tikko ir iekarojis gaisu, un amerikāņu žurnāli raksta: "Helicopters for Everybody!" ("Helikopteri katrā mājā!"). Un starp visiem šiem preses izgriezumiem gandrīz pirms gadsimta var redzēt personīgo lidmašīnu zīmējumus. Tad no nākotnes patiesību gaidīja tikai tiekšanās uz augšu, zinātnes progress un dzīves kvalitāte ikvienam.
Vai varat tam noticēt tagad, kad sastrēgumstundā esat iestrēdzis sastrēgumā? Vai arī tad, kad trīcējat augšējā plauktā rezervēta vieta automašīna? Satvert rokā viedtālruni, kura skaitļošanas jauda, kā zināms, ir lielāka nekā NASA iekārtām 1969. gadā?
21. gadsimts vēl nav noticis – tas noteikti nav noticis tā, kā to gaidīja tehniskā progresa cienītāji. Taču nākotne, kā izrādījās, ir neparedzama. Lēnām, bet nāk – iesakām iepazīties ar futūristisko tagadnes transportu.
Šodienas nākotne
Segway ir kļuvis par vienu no pēdējā laikā modīgākajiem personīgajiem pārvietošanās veidiem, tehnoloģisko konkurentu velosipēdiem un motorolleriem. Kas ir tā futūristisks? Jums būs "jāstūrē" tikai ar savu ķermeni: žiroskops un citi ierīces sensori reaģē uz sasvēršanos. Un jums ir tikai jāpagriež rokturis vai īpaša kolonna. Hoverborda un vienriteņa vadība ir pilnīgi intuitīva - jāsaka, tieši šīs šķirnes ir populāras mūsdienās.
Naberežnije Čelnijā un Maskavā pat policija izmanto Segway. Daudzās pilsētās ir parādījušies nomas punkti, kur uz laiku var kļūt par divu riteņu "pašpiedziņas karietes" vai vienriteņa īpašnieku. Tirgū vienritenis var maksāt līdz pusmiljonam rubļu, bet par 20-30 tūkstošiem ir pilnīgi iespējams iegādāties vienriteni, kas bez uzlādēšanas var izturēt 15 kilometrus.
Vēl viens mūsdienu elektrotransporta pārstāvis ir elektromobilis. Tā kā tas tika izgudrots pat pirms mums ierastajiem ar degvielu darbināmiem automobiļiem, tas joprojām ir nākotnes simbols. Tam ir daudz iemeslu: resursu taupīšana, videi draudzīgums un neatkarība no naftas tirgus. Braukt ar elektromobili mūsdienās ir visvieglāk, īpaši Maskavas un Sanktpēterburgas iedzīvotājiem: vienkārši sazinieties ar taksometru dienestu, kura autoparkā ir šādi modeļi. Piemēram, vietnē Yandex.Taxi ne tik sen parādījās viens no vismodernākajiem elektromobiļiem Tesla Model S. Tā iespējas ir iespaidīgas: tikai dažās sekundēs tas var paātrināties līdz 100 km/h, vienlaikus braucot gandrīz klusi. .
Novatoriskākais transports, kas krieviem zināms, protams, ir Maskavas monorail, “trīspadsmitā metro līnija”. Pilnībā tas sāka darboties 2008. gadā, taču arī tagad ne visi reģionu iedzīvotāji par to ir dzirdējuši. It kā no tiem pašiem retrofutūristiskiem žurnālu izgriezumiem, bet pielāgots realitātei, monorail ir publikas iecienīts. Arī ceļa atrašanās vieta ir pārsteidzoša - tas ir pārvads, tas ir, vilciena ceļš pilnībā iet pāri Maskavai. Maršruts kursē no Timiryazevskaya stacijas līdz Sergeja Eizenšteina ielai. Tiesa, pēdējā laikā tiek runāts par trases demontāžu, lai gan pēdējais vārds kamēr paliek priekšlikums to padarīt par "tūrisma objektu". Ar atmaksāšanos, kā izrādījās, šim eksperimentālajam ceļam bija nopietnas problēmas.
Tātad, pārvarot mūsdienu pasaules kārtības grūtības, nākotne joprojām lēnām tuvojas. Vai tuvākajās desmitgadēs mūs sagaida levitējošas mašīnas visiem un teleportācijas kabīne katrā pagalmā? Diez vai. Vai nākotnes transports izskatīsies tāds, kādu varam iedomāties? Arī maz ticams. Un nav nemaz tik slikti.
Kāda ir kosmosa transporta nākotne?
Mērķi un uzdevumi
Darba mērķis ir noteikt iespējamās un perspektīvās izmantošanas jomas, iespējamās kosmosa kuģu un to elementu konstrukcijas kosmosa izpētes problēmu risināšanai.
Darba uzdevumi ir izpētīt attīstības virzienus, lidojuma posmu īpatnības un to ievērošanu kosmosa kuģu un kosmosa kuģu piedziņas sistēmu projektēšanā, konstrukcijās.
Ievads
Tūkstošiem gadu cilvēcei vajadzēja vairāk vai mazāk pārliecinātu kustību uz savas planētas. Tehnoloģijas attīstījās, cilvēks varēja pārvietoties arvien tālāk un tālāk prom no dzimtajām vietām. 18. gadsimta sākumā manufaktūras ražošanas attīstība, zinātnes sasniegumi noveda pie aeronautikas dzimšanas. 20. gadsimta sākumā viegla un jaudīga iekšdedzes dzinēja izveide ļāva pacelties gaisā lidmašīnu, bet šķidrā raķešu dzinēja (LPRE) izveidošana ļāva izkļūt kosmosā. Bija nepieciešami tikai 150 gadi, lai pārietu no vēja uztveršanas uz lidojumiem kosmosā (1802. gads – nav tvaikoņu, 1957. gads – jau ir kosmosa raķetes).
Progress bija tik acīmredzams un satriecošs, ka jau 60. gadu sākumā tika izteiktas prognozes, ka pēc 35-40 gadiem mēs pavadīsim nedēļas nogales orbītā, lidosim atvaļinājumā uz Mēnesi un mūsu kosmosa kuģi sāks sērfot starpzvaigžņu telpām ... Ļoti lielas cerības bija saistītas ar 21. gadsimtu (1), kas vēl bija 35 gadu attālumā:
Rīsi. 1
Patīkami optimistiskas ir izredzes regulāriem kosmosa kuģu lidojumiem Zemes tuvumā un uz tuvākajām Saules sistēmas planētām tūristiem:
| Galamērķis | Biļešu cena uz priekšu un atpakaļ", Lelle. |
Daudzums pasažieri lidojumā |
Lidojuma laiks |
| zemes orbītā | 1250 | 200 | 24 stundas |
| Mēness | 10000 | 35 | 6 dienas |
| Venera | 32000 | 20 | 18 mēneši |
| Marss | 35000 | 20 | 24 mēneši |
| Marsa ekspresis | 70000 | 20 | 11 mēneši |
Pasažieriem ir jānodrošina komforts, tāpat kā aviosabiedrībām, dzelzceļa transports Un okeāna laineri. Uz katru pasažieri lidojuma laikā uz Zemes orbītu nokrīt 2,85 m3 no kuģa tilpuma, uz Mēnesi - 11,4 m3, uz tuvākajām planētām - 28,5 m3. Skaidrības labad jāsaka, ka ilgstošu kosmosa lidojumu pieredze un kosmonautu darbs orbitālajās stacijās liecina, ka spiediena nodalījumu tilpumam uz katru cilvēku jābūt vismaz 60 m3.
Kosmosa tehnoloģiju attīstība
20. gadsimta otrā puse galvenokārt bija veltīta Zemei tuvās telpas izpētei ar ballistiskiem līdzekļiem, proti, ar daudzpakāpju raķetēm.
Tūlīt tika identificēti divi kosmosa tehnoloģiju attīstības veidi - ballistiskais un aerodinamiskais. ballistisko lidmašīnas(LA) lidojumam izmanto tikai dzinēja strūklas vilci. Aerodinamiskās lidmašīnas lidojumam papildus dzinēja reaktīvai vilcei (LPRE vai gaisa reaktīvais dzinējs (WFD)) izmanto pacelšanas spēku, ko rada lidmašīnas spārns vai korpuss. Bija arī kombinācijas shēma. Aerodinamiskās lidmašīnas ir daudzsološākas paškontrolētai mīkstajai nolaišanai,
Kas ir "kosmosa lidmašīna"
Aviācijas un kosmosa transports ir ārkārtīgi plašs jēdziens, kas ietver kosmosa lidaparātus, palaišanas un nosēšanās sistēmas, tālvadības sistēmas utt. Šajā rakstā mēs aplūkosim pašu kosmosa lidaparātu, tā daļas un palaišanas ierīces.
Šāda veida ierīcēm nav stingra nosaukuma. To sauc par kosmosa lidmašīnu, kosmosa kuģi, astroplanu, kosmosa lidmašīnu (VKS) utt. “VKS ir pilotējamu reaktīvo lidmašīnu veids ar nesējvirsmu (īpaši spārnotu), kas paredzēts lidojumiem atmosfērā un kosmosā, apvienojot lidmašīnas un kosmosa lidmašīnas īpašības. Paredzēts vairākkārtējai lietošanai, tam jāspēj pacelties no lidlaukiem, paātrināties līdz orbītas ātrumam, lidot kosmosā un atgriezties uz Zemes ar nosēšanos lidlaukā.
VCS paredzēts lidojumam atmosfērā un aiz tās – kosmosā, kā arī paredzēts manevrēšanai atmosfērā, izmantojot aerodinamiskos spēkus.
Kosmosa kuģis ir vai nu neatņemama atkārtoti lietojama kosmosa sistēma (CS), vai daļa no atkārtoti lietojamas CS ar atgriežamiem elementiem, un "atgriežamība" ir galvenais nosacījums kosmosa kuģa "atkārtoti lietojamai". Jebkuram atkārtoti lietojamam kosmosa kuģim, veicot lidojuma uzdevumus, jāatbilst augstas uzticamības, drošības, minimālā riska apkalpei un lietderīgās slodzes prasībām, tam ir jābūt arī konvencionālo reaktīvo lidmašīnu priekšrocībām ekspluatācijā un apkopē, kā arī jāveic palaišana un nosēšanās jebkuros laikapstākļos.
Vēl viens noteikums ir saistīts ar "atkārtoti lietojamības" pakāpes definīciju - atgriezt visu atkārtoti lietojamo sistēmu (pa soļiem) vai tikai daļu no tās. Vienreizējās lietošanas sistēmās ir nepieciešams piešķirt vietas raķešu pirmo posmu krišanai, kā arī apvalkus. Otrās pakāpes labākajā gadījumā sadeg atmosfērā, un sliktākajā gadījumā nokrīt zemē vai okeānā, vai arī ilgstoši paliek orbītā, kļūstot par kosmosa atkritumiem. ”(tiešā nozīmē!) nepieciešamība izveidot atkārtoti lietojamu CS.
Atkārtota izmantošana - arī enerģijas zudumi COP strukturālo elementu dēļ, kas nodrošina atkārtotu izmantošanu (spārni, šasijas, izpletņu sistēmas, papildu degviela piedziņas sistēmai utt.). Nepieciešami jauni būvmateriāli, jaunas tehnoloģijas, efektīvāki dzinēji nekā šodien.
Lidojuma posmi
Lai kāds būtu kosmosa kuģa lidojuma vispārējais scenārijs, tas noteikti ietver:
- pacelšanās un izkļūšana no atmosfēras,
- ieiešana atmosfērā un nosēšanās,
- lidojums kosmosā.
Posms "Pacelšanās un iziešana no atmosfēras"
Gandrīz visiem projektiem ir viens mērķis - samazināt degvielas masas daļu nesējraķetē (LV) vai kosmosa kuģī (LV vairāk nekā 90% no masas ir degviela).
1 pastiprinātājs
Slavenākās un attīstītākās palaišanas sistēmas ir vertikālās palaišanas sistēmas ar speciālām platformām, uz kurām novietoti masti, kas notur lidmašīnu vertikālā stāvoklī (kosmodroms). Šādas sistēmas galvenokārt izmantoja kosmosa transportlīdzekļu (VSC), nesējraķešu (LKS, Dyna-Soar) un VSC ar vertikālu palaišanu (Energiya-Buran, Space Shuttle) palaišanai. Tika izstrādāta arī nesējraķetes versija, kurā pirmās pakāpes sānu bloki, atdalījušies, atlaida spārnu un nolaidās lidlaukā, bet otrās pakāpes centrālais bloks, ieejot orbītā un izkraujot nesējraķeti, iekļuva atmosfērā un nolaidās ar delta spārna ("Energy-2 "") palīdzību.
Vai arī - gaisa kuģis tiek palaists orbītā ar atsevišķu nesējraķeti, un pašas lidmašīnas dzinēji netiek izmantoti līdz stabilas orbītas sasniegšanai. Šādas palaišanas sistēmas piemēri ir raķešu lidmašīnas Dyna-Soar (ASV), Bor (PSRS), ASSET un PRIME (ASV), atkārtoti lietojamie transporta kosmosa kuģi Energia-Buran (PSRS) un Space Shuttle (ASV).
PH tiek izstrādāts un ražots daudzās pasaules valstīs. Galvenie ražotāji ir Krievija (40%), ASV (26%), ES valstis (21%), Ķīna (20%), Ukraina (6%), Japāna (4%), Indija (4%), Izraēla (1 % ). Galvenie konkurētspējas kritēriji ir palaitās nesējraķetes svars, dizains, videi draudzīgums utt., un viena no galvenajām nesējraķetes īpašībām ir to uzticamība. Krievijas Proton sistēmai ir visaugstākais rādītājs šim parametram - 97% veiksmīgu palaišanas gadījumu, kas pārsniedz vidējos rezultātus par 10-20%.
2 Pārvadātāja lidmašīna
"Gaisa palaišana" ir viena no daudzsološākajām lidmašīnas palaišanas metodēm; palaišanu, izmantojot nesējlidmašīnu (SN), aktīvi attīsta dažādi izstrādātāji.
Lidmašīnu ar SN palīdzību palaiž augstumā, atdala no tā un, izmantojot savus dzinējus, nogādā orbītā. Ir iespējams uzstādīt papildu raķešu pastiprinātāju.
Šai izņemšanas metodei ir vairākas priekšrocības. Sagaidāmais efekts, lietojot SN, ir par 30-40% lielāks nekā startējot no Zemes.
Viena no operācijām pirms palaišanas ir kosmosa kuģa un nesējraķetes uzpildīšana ar degvielu sastāvdaļām. Bet degvielas uzpildi var veikt arī lidojumā [NO 2000257]. Degvielas uzpildes lidojums sastāv no vairākiem posmiem (2).
2. att
SN funkcijas var veikt ekranoplāns, kura kravnesība uz sava svara vienību ir vislielākā no visiem par gaisu smagākiem lidaparātiem. Ekranoplāns var pārvietoties pa zemi [IZ 2404090] vai pa ūdens virsmu [IZ 2397922].
Izstrādātāji no ASV piedāvāja trīspakāpju sistēmu [IZ 2191145] ar visu trīs posmu glābšanu (3). Zem CH spārna (I posms), piemēram, S-5 vai An-124 lidmašīna. cits lidaparāts ir piekarināts ar kravas nodalījumu, kas atrodas tā “aizmugurē”, kur III posms ir novietots ar apvalku, kurā atrodas palaišanas iekārta. Ar pilnu degvielu darbināmas lidmašīnas paceļas no lidlauka netālu no ekvatora. CH paceļas līdz augstumam un attīsta ātrumu, kas ir pietiekams, lai palaistu II posma reaktīvo lidmašīnu. II posms atdala un ieiet suborbitālajā trajektorijā. Izejot no blīvajiem atmosfēras slāņiem, tiek atdalīta III stadija, kas apogejā ienes PN orbītā. II posms atgriežas pats, III posms tiek “paņemts” un atgriežas kopā ar CH.
3. att
Atkārtoti lietojama raķešu kosmosa sistēma [IZ 2232700] ar ļoti lielu skaitu (līdz 10) vienādu pilnībā atgriežamu pakāpju (4). Visi posmi atrodas viens virs otra ar nelielu nobīdi un neatšķiras viens no otra, tikai pirmajam posmam ir nolaižamie spārni, kas aprīkoti ar glābšanas izpletņiem. COP pacelšanās tiek veikta horizontāli no atkārtoti lietojamiem ratiņiem, izmantojot nolaižamos spārnus. PN atrodas pēdējā posma kravas nodalījumā vai speciālā kravas kapsulā, kas piestiprināta pēdējam posmam. Orbītā iziet tikai pēdējais posms, un startā strādā visu posmu dzinēji, kamēr tie tiek darbināti no pirmās pakāpes tvertnes. Pēc tam, kad pirmā posma tvertnē esošā degviela ir iztērēta, šis posms tiek atdalīts un degviela tiek patērēta no otrās pakāpes tvertnes. Nolaistie spārni tiek atdalīti pēc COP pārejas uz vertikālo lidojumu un nosēšanos, katrs - uz atsevišķa izpletņa.
4. att
Lidmašīnas (5) palaišana no speciālas, helikopteram līdzīgas kopnes ar dzenskrūvēm, zem kurām ir piekārts lidaparāts, ļauj pacelt lidaparātu augstumā līdz troposfēras robežai [NO 2268209]. Konstrukcijā tiek izmantoti dzenskrūves ar dažādu piedziņu un dažādu lāpstiņu skaitu. Daudzlāpstiņu dzenskrūves darbina augstsprieguma elektromotori ar pārnesumkārbām, bet mazās lāpstiņas dzenskrūves tiek darbinātas ar strūklu.
5. att
3 konteiners
Vēl 1954. gadā V.N.Čelomejs ierosināja palaist lidmašīnu no cauruļveida konteinera, kura iekšpusē aprīkots ar vadotnēm lidmašīnas palaišanai. Konteineru varētu novietot uz zemūdenes (hermetizēta), virszemes kuģa, uz sauszemes esošas mobilas vai stacionāras ierīces [AC 1841043], [AC 1841044] un izmantot, lai palaistu lidaparātu ar spārniem, kas atveras vai neatveras lidojuma laikā. Ir iespējams izmantot cauruļveida konteineru tādu lidmašīnu palaišanai kā lidmašīnas. Lidmašīnas spārnu un apspalvojumu var automātiski izvērst, izkāpjot no konteinera. Kopumā sistēma ļauj ievietot maksimālo gaisa kuģu skaitu konteineros noteiktā telpā, veikt ātrāko lidmašīnas palaišanu bez iepriekšējas izņemšanas no konteinera, bez iepriekšējas spārnu atvēršanas un papildu speciālu palaišanas ierīču izmantošanas. .
Nesējraķetes Rokot un Dnepr tiek palaistas no transportēšanas un palaišanas konteinera.
4 "Lielgabalu" starts
Kombinētā lielgabala-raķetes ("javas") palaišana no transporta un palaišanas konteinera jau tiek izmantota nesējraķetes RS-20 Dņepr palaišanai. Palaišanas šahtā atrodas transportēšanas un palaišanas konteiners, konteinerā atrodas pati raķete un gāzes ģenerators, kas tiek ieslēgts pirms palaišanas un atvieglo raķetes palaišanu.
90. gadu beigās – 2000. gadu sākumā kā vienu no daudzsološajiem kosmosa kuģa palaišanas veidiem, t.s. lielgabala palaišana - PN (arī pilotējamu kosmosa kuģu) palaišana Zemes tuvajā orbītā no elektromagnētiskā vai gāzes dinamiskā lielgabala. Elektromagnētiskā pistoles darbības princips: uz metāla lidmašīnas - sava veida serdeņa, kas atrodas solenoīda spoles iekšpusē, līdzstrāvas klātbūtnē spoles tinumā darbojas Lorenca spēks, izstumjot lidmašīnu no elektromagnētiskā stobra. lielgabals, nodrošinot gaisa kuģim lielu ātrumu. Pēc šāviena tiek ieslēgti pašas lidmašīnas dzinēji. Paceļoties no lielgabala stobra (lielgabals tora formā), lidmašīnas ātrums būs aptuveni 10 km/s, tomēr lielā atmosfēras blīvuma dēļ Zemes virsmas tuvumā pēc pacelšanās no lielgabalu, ierīces ātrums samazinās.
Lai samazinātu ātruma zudumus un samazinātu gaisa pretestību, lidojot blīvos atmosfēras slāņos, vienlaikus tiek izveidots termiskais kanāls, izmantojot lāzera staru [NO 2343091], [NO 2422336] - gaisā tiek radīts elektriskais pārrāvums (plazmas kanāls), tad lāzera starojuma absorbcijas dēļ atmosfēras gāzes veido termisko kanālu ar pazeminātu spiedienu, pa kuru pārvietojas kuģis.
5. Pārlidojuma starts
Lidmašīna startē uz ratiņiem ar reaktīvajiem dzinējiem uz speciāla pārlidojuma. Rati pārvada galā bremzē, un lidmašīna atdalās no ratiem un izšauj savu raķešu dzinēju.
Palaišanas no estakādes palaišanas ratiņiem [NO 2102292] īstenošanas iezīme ir ledus virsma, pa kuru gaisa kuģis pārvietojas uz ratiņiem (6).
6. att
Izstrādātāji piedāvā sistēmas ar caurules formas pārvadu, kurā pārvietojas ratiņi ar lidmašīnu [NO 2381154].
Var ieviest arī sistēmas, kas apvieno elektromagnētisko lielgabalu ar estakādi. Lidmašīna paātrina caurules iekšpusē ar tinumu un tiek izšauta uz augšu [NO 2239586].
6 Aerostats
Interesanti ir izstrādnes, kurās lidmašīna ir balons, kas pildīts ar ūdeņradi, ko patērē dzinēji [IZ 2111147], [AS 1740251]. Šis dizains [NO 2111147] palīdz atrisināt uzpildīta transportlīdzekļa pacelšanās problēmu. Aviācijas kosmosa palaišana transporta sistēma ražots no zemes virsmas. Atgūšanas transportlīdzeklis tiek pacelts aerostatiskā pacelšanas spēka dēļ, ko rada ūdeņradis cilindros (7). Dzinēju darbības rezultātā atgriešanās lidmašīna tiek paātrināta līdz ātrumam M = 2,5 - 3,0. Ūdeņradi no cilindriem var izmantot kā degvielu dzinējiem paātrinājuma posmā.
7. att
7 Jūras palaišana
Lai palaistu tieši no ekvatora, maksimāli izmantojot Zemes rotācijas efektu, dažādu mērķu kosmosa kuģus Zemei tuvās orbītās, tostarp augstas apļveida, eliptiskās, bez orbītas slīpuma, ģeostacionārās orbītas un izlidošanas trajektoriju ierobežojumiem, raķete Sea Launch un kosmosa komplekss,.
Protams, ir izskatīta tikai neliela daļa no iespējamajiem variantiem lidmašīnas palaišanai un izņemšanai no atmosfēras.
Horizontālās un vertikālās palaišanas salīdzinājums
Ir diskusijas par to, kurš palaišanas veids ir labāks - horizontāls vai vertikāls?
Ar vertikālu palaišanu ir jāizmanto dzinēji, kuru vilces spēks ir lielāks par raķetes svaru. Šādiem dzinējiem ir lielāka masa nekā horizontālai palaišanai paredzētiem dzinējiem. Ar vertikālu palaišanu ir gandrīz neiespējami izmantot ŪSD. Bet vertikālam sākumam tas nav vajadzīgs skrejceļi, tikai salīdzinoši kompakta palaišanas platforma. Trūkumi - gravitācijas zudumi un palaišanas kompleksa iznīcināšanas risks ar gruvešiem nesējraķetes avārijas gadījumā dažas sekundes pēc palaišanas.
Ar horizontālu palaišanu var izmantot mazāk jaudīgus dzinējus, un pirmajā lidojuma posmā raķešu dzinēju vietā izmantojiet WFD. Tiesa, horizontāla palaišana rada enerģijas zudumus horizontālās palaišanas nodrošināšanas līdzekļu - spārnu un šasijas dēļ, taču šos zudumus var samazināt līdz minimumam. Ar horizontālu palaišanu ir vieglāk organizēt pirmā posma glābšanas sistēmu. Trūkumu var uzskatīt par nolaupīšanu lielas platības zem skrejceļiem. Standarta lidlauku izmantošana skrejceļu pacelšanās un nosēšanās veikšanai palīdzēs atrisināt šo problēmu. Paredzams atmosfēras ozona slāņa iznīcināšanas riska pieaugums, kas atrodas 15-35 km augstumā no reaktīvo dzinēju darbības. Ar vertikālu palaišanu raķete izlido cauri šim slānim 30-40 sekundēs. Vides apdraudējuma problēmu var atrisināt, piemēram, izvēloties īpašu lidojuma trajektoriju: paātrināt līdz lieliem ātrumiem 12-14 km augstumā, veicot "slīdēšanu" ar īslaicīgu leņķa palielināšanos pret horizontu līdz ~ 50 grādi ar ātru lidojumu cauri ozona slānim (lidošana ozona slānī ir liktenīga 10 minūšu laikā), un pēc tam leņķa samazināšanās pret horizontu līdz 10-20 grādiem augstumā virs 36 km. Tomēr šāds scenārijs var izraisīt aerodinamisko zudumu pieaugumu.
Starta veida izvēli nosaka konstruktors. Daži konstruktori - vertikālam startam, daži - horizontālam. V.M. Mjaščevs nepārprotami deva priekšroku horizontālai palaišanai. Tā radās M-19 kosmosa kuģa projekts ar kodoldzinēju, kura palaišanai, pēc Mjaščeva teiktā, bija jānotiek 1990. gadā (divus gadus pēc vienīgās Buran palaišanas).
Posms "Atmosfēras ieiešana un nosēšanās"
Galvenā problēma, atgriežoties no Zemes orbītas, ir gaisa kuģa sasilšana no berzes pret gaisu blīvajos atmosfēras slāņos. Korpusa materiāli un aizsargpārklājumi ir visa attīstības joma. Tajā pašā laikā var un vajadzētu atrisināt šādus uzdevumus: aizsardzība pret karsēšanu mijiedarbības laikā ar atmosfēru pacelšanās un nosēšanās laikā liela ātruma un atmosfēras sasilšanas apstākļos; saules starojuma iedarbība kosmosā, augsts temperatūras gradients saulainā un ēnainā pusē, spēkstaciju ilgtermiņa un īslaicīga termiskā iedarbība, kā arī aizsardzība pret ieročiem, tostarp lāzeriem.
Lai aizsargātu kosmosa kuģi no termiskās iznīcināšanas, ir trīs galvenās dzesēšanas metodes, katrai no tām ir savas priekšrocības un trūkumi:
- "karsts" dizains - dzesēšana tiek veikta ar starojumu;
- ablācija - dzesēšana tiek veikta, pārklājuma iztvaicējot, pārklājumu nomaina pēc katra lidojuma;
- siltumizolācija ar keramikas flīzēm apakšā.
Spārnotiem kosmosa kuģiem ir priekšrocības, nolaižoties atmosfērā: tiek samazināta pārslodze un termiskā slodze, palielināta manevrēšanas spēja un nosēšanās precizitāte, bet tievs profila spārns ir neaizsargāts pret augstas temperatūras.
Kosmoplan tipa pilotētu atgriešanās kosmosa kuģu projektēšanas darbi sākās 1960. gadā OKB-52 (tagad NPO Mashinostroeniya). Rezultātā parādījās pilotējamā raķešu lidmašīna R-2 un nesējraķete UR-500, kas vēlāk kļuva par Protonu. R-2, tāpat kā visiem spārnotajiem kosmosa kuģiem, ko izstrādājis V.N. Čelomejs, atšķirībā no vairuma līdzīgu citu projektēšanas biroju projektu bija saliekami spārni. 60. gados termiskās aizsardzības tehnoloģijas krietni atpalika no prasībām termiski noslogotiem elementiem. Tāpēc pirmajiem PSRS un ASV pilotētajiem transportlīdzekļiem bija sfēras forma un apgriezts konuss bez masas centra pārvietošanas.
Lai samazinātu kosmosa lidmašīnu spārnu sildošo efektu, tiek izstrādāti dažādi paša spārna dizaini.
Kombinētā termiskā aizsardzība [IZ 1840531] - ārējā pusē (8) ir kvarca flīžu odere ar ārējo starojuma pārklājumu, kas piestiprināta pie barošanas bloka, un nodalījumu zonā, ko veido ārējā apvalka un jaudas komplekts, ir uzstādīts 2-3 mm biezs kapilāri porains materiāls, kas ir samitrināts ar šķidru aukstumaģentu, lai nodrošinātu iztvaicētā aukstumaģenta izvadīšanu.
8. att
Jau 1976. gadā NPO Energia ieteica aizsardzībai izmantot magnētisko lauku. Gaisa temperatūra saskarē ar kosmosa kuģi bremzēšanas laikā pie pirmā kosmiskā ātruma sasniedz ~8000°C, un gaiss tiek jonizēts. Bez ārējā magnētiskā lauka klātbūtnes joni izkliedējas fizelāžas zonā, kur ir vēsāks, un notiek rekombinācijas reakcija, kuras dēļ izdalās siltums. Kosmosa kuģa (9) iekšpusē ir iespējams uzstādīt jaudīgus pastāvīgos magnētus, kas rada magnētisko lauku [AC 1840521], kas apgrūtina jonu un elektronu difūziju uz fizelāžas virsmu, tāpēc rekombinācijas reakcijas notiks lielākā attālumā no fizelāža, fizelāžas sildīšana no šo reakciju karstuma samazināsies.
9. att
Dzesēšanu iespējams īstenot ar atkausēšanas palīdzību, kad ciets konstrukcijas elements pārvēršas šķidrā stāvoklī un šis šķidrums tiek izvadīts aiz borta vai borta šosejas [NO 2033947]. Šīs konstrukcijas priekšrocība ir tāda, ka cietais aukstumaģents var būt konstrukcijas elements pirms kausēšanas.
ieejas koridors
Lai samazinātu gaisa kuģa sasilšanas un iznīcināšanas iespējamību atmosfēras iekļūšanas laikā, ir jāzina un jāizmanto "dabiskās" iespējas. Par planētām, kas nav Merkurs, un satelītiem (Titāns, Encelāds, iespējams, Ganimēds) ar atmosfēru, jāatceras t.s. ieejas koridors - perigeju augstuma starpība starp pieļaujamajām robežvērtībām augstumiem zem un virs plānotā. Augstums zem plānotā novedīs pie kosmosa kuģa sabrukšanas vai aizdegšanās, un virs tā novedīs pie tā, ka kosmosa kuģis pametīs atmosfēru. Koridora platums ir atkarīgs no pieļaujamajiem termiskās slodzes un pārslodzes ierobežojumiem konkrētai ierīcei; paraboliskā ātrumā - aptuveni vienāds ar: Venera - 113 km, Zeme - 105 km, Marss - 1159 km, Jupiters - 113 km,. Bet pat koridorā izkliedētā enerģija būs milzīga. Ekstrēms piemērs ir Galileo aparāta iekļūšana Jupitera atmosfērā ar ātrumu 47,5 km/sek, 4 minūtes pirms bremzējošā izpletņa atvēršanas tika izkliedēti 3,8∙105 megadžouli. Virsmas temperatūra bija 15 000 K, un 90 kg ablācijas materiāla iztvaikoja (ar aparātu, kas sver 340 kg).
Interesanta priekšrocība ir aparāta-diska shēma ar ablatīvi dzesētu dibenu un kabīnes vakuuma termisko aizsardzību. Ieejot atmosfērā 45 grādu leņķī, šādas ierīces kabīne atradīsies gandrīz absolūta vakuuma zonā, kas to droši pasargās no sasilšanas ieejas laikā.
Posms "Lidojums kosmosā"
Šajā rakstā mēs šo sadaļu sīkāk neapskatīsim, mēs uzskaitām tikai dažus faktorus, kas būtu jāņem vērā kosmosa kuģu izstrādē un projektēšanā , : jonizējošais starojums, izmainīts magnētiskais lauks, saules starojums (UV), vakuums (noved pie lēnas kosmosa kuģa ādas iztvaikošanas), meteorīta briesmas, temperatūras gradients, kosmiskais starojums, kosmosa atkritumi, degvielas sastāvdaļas.
Turklāt uzturēšanās apstākļi uz kosmosa kuģa būtiski ietekmē cilvēku: paātrinājums, mākslīgā atmosfēra, izolācija, hipokinēzija, bezsvara stāvoklis.
Kosmosa kuģa izkārtojums un dizains
Kosmosa kuģu projekti tiek veikti galvenokārt pēc divām shēmām:
. Gultņa korpuss
. Lidmašīna.
Atbalsta korpusa izkārtojums - nav horizontālu aerodinamisko virsmu, izņemot vadības ierīces - atlokus, atlokus, liftus utt. Tika pieņemts, ka transportlīdzekļi ar nesošo virsbūvi (ANK) tiks palaisti kosmosā, izmantojot nesējraķeti. Tiem ir lielāks sānu manevrs nekā ballistiskajiem transportlīdzekļiem, taču tie ir arī ļoti ierobežoti, un tiem nav arī asu malu (izņemot ķīļus), kas tiek ievilktas straumē. Taču testēšanas gaitā (galvenokārt ASV transportlīdzekļiem M2-F1, M2-F2 u.c. programmā PILOT, ASV un ASE programmā ASSET un PRIME programmas transportlīdzekļiem) atklājās, ka ANK ir zema pacelšanas un vilkšanas attiecība (<1 на гиперзвуке), неудовлетворительную устойчивость по крену и высокую скорость снижения, а величина бокового маневра увеличивалась не очень значительно.
Lidmašīnu izkārtojums. Visbiežāk kosmosa kuģis ir izgatavots pēc shēmas “bez astes” ar delta formas spārnu ar nelielu pagarinājumu. Šī shēma izceļas ar ievērojamu sānu manevru apjomu, kas ir lielāks nekā ballistisko transportlīdzekļu un transportlīdzekļu ar nesēja korpusu. Taču spārnotā shēmas aero- un termodinamiskie aprēķini ir sarežģītāki, turklāt nepieciešama arī papildu spārna aso malu termiskā aizsardzība. Bet šos trūkumus vairāk nekā kompensē priekšrocības: iespēja kaut ko piegādāt no orbītas un pilnīga orbitālā bloka atgriešana.
Katrs atkārtoti lietojams kosmosa kuģis, atšķirībā no vienreizējās lietošanas nesējraķetes, satur līdzekļus, lai atgrieztos orbītā vai palaišanas trajektorijā. Viens no šādiem atgriešanās līdzekļiem ir aerodinamiskās virsmas – korpuss vai spārns.
1 Diskolets
Var uzskatīt par neatkarīgu klasi ar izkārtojumu, kas ietver gan "nesošo ķermeni", gan "lidmašīnu".
Atkārtoti lietojamā aviācijas kosmosa sistēma [AS 580696] ir paredzēta PN palaišanai atsauces orbītā Zemei, kā arī kosmosa objektu atgriešanai no orbītas uz Zemi, izmantojot transporta kosmosa kuģi (10). Pakāpju korpuss (fizelāža) un spārns un TKK pārstāv vienu korpusa spārnu, kura profils ir pusdisks pakāpieniem un disks TKK; gan pakāpieni, gan TKK apļa vai elipses izteiksmē. Abas skatuves un TKK ir apkalpotas un savienotas ar celiņiem ar iespēju pārvietoties no vienas kajītes uz otru.
Rīsi. 10
Atkārtoti lietojama aviācijas un kosmosa pacelšanās sistēma ar lidaparātu diska formā ar pilienveida šķērsprofilu [AC 1740251] sastāv no gaisa kuģa ar vakuuma spēkstaciju (VPU), kas savienota ar palaišanas vadotni, un aerostatiskajiem apvalkiem, kas savienoti ar palaišanas rokasgrāmata - vēl viena "balona palaišanas" versija (vienpadsmit).
Vēja turbīna evakuē aerostatiskos apvalkus, lai paceltu lidaparātu vajadzīgajā augstumā un iestatītu palaišanas ceļvedi vajadzīgajā leņķī. Lidmašīna nolaižas uz lidlauka vai ūdens virsmas, saglabājot stabilu pozīciju. Aerostatiskās čaulas tiek atgrieztas uz Zemes un izmantotas atkārtoti.
11. att
Inženieri neatsakās no idejas par lidmašīnu diska formā 21. gadsimtā. Diskoplane [PM 57238] ar daudziem kodoltermisko raķešu dzinējiem apkārtmērā, spēs sasniegt ātrumu no 0 līdz 15 km/s un nogādāt kravas uz Mēness virsmu, veikt darbus ģeostacionārā orbītā.
Ekranoleta ekipāža kļuva par plākšņu formas lidmašīnas [IZ 2396185] ar diskveida fizelāžu iedvesmotāju.
2 Gultņa korpuss
Vairāku kosmosa uzdevumu risināšanai var izmantot kosmosa lidmašīnu [IZ 2137681] ar virsbūvi monospārna (12) formā, kurā izvietotas trīs savstarpēji savienotas fizelāžas, uzstādītas degvielas tvertnes un vairākas reaktīvo dzinēju grupas - uzturētājs, pacelšanās un nolaišanās, bremzēšana un gāzes turbīna. Barošanas līdzekļos ir arī saules paneļi.
12. att
3. Gaisa kuģa izkārtojums
Piedāvātās shēmas ir ļoti dažādas.
Kā spārnots "shuttle" ar dobumiem, nesējraķetei tika izgatavots atkārtoti lietojams kosmosa kuģis [IZ 2111902]. Tas ļauj uzlabot "atspoles" vadāmību palaišanas zonā, jo tiek novērsta vilces novirze no atspoles novietojuma nesējraķetes sānos. Kosmosa kuģis paceļas vertikāli, un pēc nesējraķetes darbības laika tie tiek atdalīti no "shuttle". Līdzīga ideja par iebūvētās nesējraķetes izmešanu ir (vai tiks) īstenota raķešu lidmašīnā Lynx.
Interesants un negaidīts priekšlikums ir dažādu bāzu transportlīdzekļu izmantošana PN nogādāšanai orbītā [NO 2120397]. Neatkarīgi darbojošies lidaparāti - VKS, kuru pamatā ir orbitālā kosmosa stacija, un zemes transporta lidmašīna (TC), katrs paceļas no savas bāzes. Kopīgā lidojuma laikā Zemes atmosfērā notiek dokstēšanās un kravu apmaiņa, katras lidmašīnas atdalīšana un atgriešanās bāzes punktā.
Divpakāpju kosmosa kuģis, ko izstrādājis Ņ.E. Staroverovs [IZ 2503592], sastāv no spārnota pirmās un otrās pakāpes un bezspārnu cietas raķetes pastiprinātāja (vienreizējas lietošanas), kas atrodas starp tām. Pirmā pakāpe un raķešu pastiprinātājs ir bezpilota, otrā pakāpe ir apkalpota. Sākumā darbojas divu ķēžu turboreaktīvie dzinēji. Paātrinājums un pacelšana tiek veikta, secīgi iekļaujot dzinēja režīmus dažādos leņķos pret horizontāli.
Protams, īpaša interese ir par vienpakāpes sistēmām, kas spēj palaist no Zemes virsmas.
Vienpakāpes kosmosa kuģu izstrādi veic Indijas uzņēmums Advisor, Defense Research and Development Organization - vienpakāpes kosmosa lidmašīna [PO 51288]. Tas ir aprīkots ar diviem VRD un diviem LRE, un gaisa ieplūdes atvere ir taisnstūra formas.
ASV SUNSTAR IM izstrādā "garāžas" personīgo vienpakāpes kosmosa kuģi. Tiek pieņemts, ka kosmosa kuģis ieies orbitālajā trajektorijā un, iespējams, dokosies ar orbitālo staciju. Dizaina iezīme ir iespēja salocīt spārnus (13), kas ir piestiprināti pie fizelāžas, lai tos uzglabātu un piegādātu uz palaišanas vietu un atpakaļ.
13. att
Viens no virzieniem ir tūristu kosmosa kuģi.
Krievijas aviācijas konsorcijs izstrādā [PO 78697] suborbitālu tūristu lidmašīnu.
MAI ir viens no kosmosa sistēmas projekta izstrādātājiem zinātnes un sporta vajadzībām. Sistēmā ietilpst suborbitālais raķešu planieris ar MiG-31S nesējlidmašīnu, zemes atbalsta sistēma un sporta un tehniskais komplekss potenciālo ekipāžu apmācībai.
Kosmosa tūrisms ir vienīgais virziens, kurā pašlaik tiek īstenoti kosmosa kuģi. 2016. gadā ir plānots pirmais suborbitālās kosmiskās aviācijas lidmašīnas Lynx lidojums, un izmēģinājuma režīmā jau vairākus gadus atrodas tūristu suborbitālā kapsula SpaceShipTwo un nesējlidmašīna WhiteKnightTwo (divpakāpju sistēma). Tomēr kosmosa tūrisms ir dārgs. Viens no aviācijas un kosmosa tūrisma entuziastiem R. Brensons sūdzējās, ka ceļošana kosmosā ir vai nu astronomiski dārga: Padomju Savienībā (tur tā rakstīts!) par lidojumu uz SKS viņam prasīja 30 miljonus dolāru, vai arī tas. bija neērti un nedroši.
SpaceShipTwo darbina hibrīda raķešu dzinējs ar cieto kurināmo un šķidro oksidētāju. SpaceShipTwo ir paredzēts 8 cilvēkiem – 2 apkalpes locekļiem un 8 pasažieriem. Uzņēmuma mērķis - lidojumiem jābūt drošiem un pieejamiem. Nesējlidmašīna WhiteKnightTwo ir divu fizelāžu lidmašīna, kapsula SpaceShipTwo ir piestiprināta starp fizelāžām.
ASTRIUM SAS (Airbus), Francija, izstrādā kosmosa lidmašīnu, kas spēj sasniegt ātrumu, kas lielāks par 0,9 Mach un spēj veikt trans- un/vai virsskaņas lidojumu. Lidmašīna ir aprīkota ar diviem atmosfēriskajiem turboreaktīvajiem dzinējiem un raķešu dzinēju. Kad to atmosfēra atstāj, gaisa ieplūdes atveres tiek aizvērtas ar īpašiem kustīgiem kupola formas vārstiem, kas atkārto lidmašīnas fizelāžas formu.
XCOR Aerospace Incompany (ASV) ražoto suborbitālo vienpakāpes CS Lynx var izmantot tūristu nogādāšanai kosmosā, zinātnisku pētījumu veikšanai un līdz 650 kg smagas kravnesības palaišanai zemā orbītā, izmantojot ārējo augšējo pakāpi. Bez ārējā nodalījuma ar augšējo skatuvi Lynx var izmantot, lai nogādātu kosmosā vairākus tūristus vai tūristu un zinātnisko instrumentu komplektu kosmosa izpētei.
Lynx izmanto dzirksteļaizdedzes, atkārtoti lietojamus raķešu motorus, ko darbina šķidrais skābeklis - šķidrie ogļūdeņraži (petrolejas, metāna, etāna, izopropanola) komponenti.
Lielbritānijas kompānija Bristol Spaceplanes izstrādā kosmosa kuģi tūristu pārvadāšanai. Ascender ir suborbitāla raķešu lidmašīna, kas spēj nogādāt vienu pilotu un vienu pasažieri vai vienu pilotu un zinātniskā aprīkojuma komplektu līdz 100 km augstumam.
Ascender ir paredzēts uzsākt divpakāpju Spacebus sistēmas, orbitālas lidmašīnas, kas spēj pārvadāt līdz 50 pasažieriem un lidot no Eiropas uz Austrāliju aptuveni 75 minūtēs, izstrādi. Tā kā projekta pamatā, ja iespējams, ir aviācijas un kosmosa sistēmu standarta elementi, Spacebus lidojuma izmaksas būs 100 reizes mazākas nekā Shuttle lidojuma izmaksas.
2004. gada jaunumus prezentēja EMZ viņi. V.M.Mjaščevs un Suborbital Corporation aviācijas un kosmosa sistēma Cosmopolis-XXI (C-XXI) - M-55 Geophysics nesējlidmašīnas un suborbitālās raķešu lidmašīnas kombinācija. Projekts nav īstenots.
Kosmosa kuģu piedziņas sistēmas
Lai cik labs dizains, lai cik pārdomāts lidojuma plāns, kosmosa kuģis bez dzinēja nekur nelidos.
Tika pieņemts, ka vadošajām kosmosa lielvalstīm līdz 80. gadu beigām parastais uzdevums būs palaist 900–1000 tonnu kopējo kravnesību. Kā perspektīvākie dzinēji tika uzskatīti NRE ar gāzes fāzes kodolu, kodoltermisko un impulsu kodoltermisko dzinēju.
Jebkurai piedziņas sistēmai (DS) jāietver enerģijas avots, darba šķidruma avots (izmestās masas) un pats dzinējs, un dažos dzinēju tipos enerģijas avots un darba šķidrums ir apvienoti (ķīmiskie dzinēji).
Tradicionāli spēkstacijas var iedalīt trīs grupās:
1. Autonoms - enerģijas avots un darba šķidrums atrodas uz kuģa (LRE un cita ķīmiska viela, NRE);
2. Pusautonoms - DS ar ārējiem enerģijas avotiem: dzinēji, kas izmanto ārējo lāzeru, mikroviļņu ģeneratoru, Saules enerģiju (“metālā” ir tikai joni un plazma);
3. Neautonomi dzinēji, kas kā darba ķermeni izmanto atmosfēru, starpplanētu vidi, planētu un asteroīdu materiālu, kā arī saules vēju (saules buru).
Dzinēji tiek sadalīti pēc enerģijas avotu veida, darba šķidruma sākotnējā stāvokļa un citām īpašībām.
Nevienu no esošajiem WFD nevar izmantot kosmosa kuģī visos lidojuma režīmos. Tāpēc WJ paātrinājuma koncepcijai ir nepieciešama kombinēta piedziņas sistēma ar dažāda veida dzinējiem. Cīņa par lidojuma ātrumu, pirmkārt, ir cīņa par dzinēja jaudas un efektivitātes palielināšanu.
Apskatīsim dažus dzinēju veidus, kas ir daudzsološi izmantošanai kosmosa kuģos.
šķidruma reaktīvo dzinēju
LRE ir visizplatītākais kosmosa kuģu un nesējraķešu dzinējs. Raķešu dzinēja iezīme ir spēja strādāt visā augstuma diapazonā. Tomēr raķešu dzinēji patērē lielu daudzumu degvielas un oksidētāja, kā arī tiem ir salīdzinoši zema efektivitāte.
Daudzsološas attīstības jomas:
- LRE ar regulējamu kritiskās sekcijas laukumu; īpatnējais impulss ar samazinātu vilces vērtību palielinās par 3-4%.
- LRE ar degvielas komponentu attiecību Km (oksidētājs - šķidrais skābeklis, degviela - šķidrais ūdeņradis) procesa maiņu vairākas reizes (līdz Km=15) sadegšanas kameras darbības laikā; dzinējs pēc kāpšanas tiek iedarbināts nominālajā režīmā (Km=6), kas nodrošina augstu īpatnējo vilces impulsu; nodrošina mazāku ūdeņraža patēriņu un samazina tvertņu izmēru un svaru.
Hibrīdie raķešu dzinēji (GRD)
Faktiski GRE ir parastie raķešu dzinēji, kuros degvielas sastāvdaļas atrodas dažādās fāzēs, piemēram, šķidrā degviela - cietais oksidētājs vai cietais kurināmais - šķidrais oksidētājs. Saskaņā ar GRE īpašībām tie ieņem starpstāvokli starp LRE un cietās degvielas raķešu dzinēju. GRE priekšrocības - tām nepieciešama tikai viena komponenta padeves kontrole, otrai nav nepieciešamas tvertnes, vārsti, sūkņi utt., tiem ir iespēja kontrolēt vilci un izslēgšanu, nav nepieciešamas atsevišķas dzesēšanas sistēmas sienām sadegšanas kamera: iztvaikojošā cietā sastāvdaļa atdzesē sienas. Šāda veida dzinējs ir uzstādīts kosmosa plaknē SpaceShipTwo.
Ramjet dzinējs (ramjet)
Pateicoties dizaina relatīvajai vienkāršībai, kā arī spējai darboties plašā ātruma diapazonā, daudzos kosmosa kuģu projektos tiek apsvērta reaktīvo dzinēju izmantošana. Šajos projektos reaktīvie dzinēji spēlē galveno paātrinājuma dzinēju atmosfērā, jo tiem praktiski nav ierobežojumu maksimālajam atmosfēras lidojuma ātrumam. Ramjeta efektivitāte un jauda palielinās līdz ar ātrumu un augstumu. Viens no reaktīvo dzinēju trūkumiem ir tas, ka, lai tos palaistu, ir nepieciešams paātrināt ierīci līdz ātrumam aptuveni 300 km / h, bet hiperskaņas reaktīvo dzinēju gadījumā - līdz virsskaņas ātrumam, izmantojot cita veida dzinējus.
Ramjet var izmantot cieto pulvera degvielu, piemēram, ogles. Li P.13 lidmašīnas projektā ogļu pulveri kā primāro degvielu ierosināja izmantot A. Lipišs.
Visdaudzsološākais ramjet dizains tiek uzskatīts par hibrīda raķešu-reaktīvo dzinēju. Šādam dzinējam ir lielāks īpatnējais impulss nekā raķešu dzinējam, un lielāka vilce uz 1 m2 šķērsgriezuma laukuma, un dažos gadījumos lielāks īpatnējais impulss. RPVRD var efektīvi izmantot plašā ātruma diapazonā. Tas sastāv no raķešu ķēdes - gāzes ģeneratora, kas ir cietās degvielas raķešu dzinējs, raķešu dzinējs vai gāzes dzinējs, un tiešās plūsmas ķēdes.
Metālu kā degvielas izmantošana ir saistīta ar to augsto aktivitāti, ievērojamo siltuma izdalīšanos un ļauj izveidot principiāli jaunus ļoti efektīvus reaktīvos dzinējus vadāmām raķetēm. Reaktīvo dzinēju ar pulverveida metāla degvielu, izmantojot atmosfēras gaisu kā oksidētāju, priekšrocības ir tādas, ka tie nodrošina augstas veiktspējas īpašības, tos var izmantot plašā ātruma diapazonā un ir uzticami apstrādē un uzglabāšanā.
Viens no ramjeta projektēšanas uzdevumiem ir nodrošināt pilnīgu degvielas sadegšanu. Interesantu risinājumu piedāvāja Tactical Missiles Corporation darbinieki [NO 2439358]. Kā degvielu tiek piedāvāts metāla pulveris, piemēram, alumīnijs vai magnijs. Priekškamerā veidojas gaisa pulvera suspensija ar gaisa pārpalikumu, un šis maisījums sāk degt. Pulvera daļiņas tiek pilnībā sadedzinātas pēcdedzinātājā. Veidojas strūklas plūsma.
Ķīmiskās automatizācijas projektēšanas birojs kopā ar CIAM izstrādā pētniecisko hiperskaņas strūklu - asimetrisku hiperskaņas strūklu. Scramjet 58L ar taisnstūra kameru ir paredzēts eksperimentāliem darba procesu pētījumiem ūdeņraža sadegšanas laikā virsskaņas plūsmā. 1998. gadā veiksmīgi tika veikts dzinēja lidojuma tests, kurā pirmo reizi pasaulē tika sasniegts Mach 6,35 ātrums.
Tika veikti arī modeļa asimetriskā divrežīmu skramreaktīva dzinēja lidojuma testi ar šķidro ūdeņradi lidojuma Maha skaitļu diapazonā no 3,5 līdz 6,5 augstumā līdz 28 km.
Tajā pašā laikā CIAM zinātnieki veido jaunu shēmu virsskaņas impulsa detonācijas ramjet dzinējam (SPPD) ar virsskaņas plūsmu detonācijas sadegšanas kamerā un degšanu impulsa detonācijas vilnī. Ūdeņraža-gaisa PDAP aprēķini parādīja, ka, lidojot H = 25 km augstumā, tas var darboties ar lidojuma Maha skaitļiem m/s no 4,5 līdz 7,5.
Kodolraķešu dzinējs (NRE)
Nestabilu elementu kodola skaldīšanas reakciju siltumenerģijas izmantošana šķiet daudzsološākais virziens termisko raķešu dzinēju attīstībā.
YARD - raķešu dzinēji, kuru enerģijas avots ir kodolraķešu degviela; tiem ir lielāks īpatnējais impulss nekā visefektīvākajiem raķešu dzinējiem. Bet tajā pašā laikā kodolraķešu dzinējiem ir lielāka masa nekā raķešu dzinējiem, jo tie ir aprīkoti ar radioaizsargājošu vairogu.
PAGALMS ilgu laiku patērē maz degvielas un var ilgstoši darboties bez degvielas uzpildes.
PAGALMA galvenās klases:
- tiešā karsēšana: darba šķidrums tiek uzkarsēts, ejot cauri zonai, kurā atrodas skaldāmais materiāls (RD-0410);
- ar starpposma enerģijas pārveidošanas sistēmu, kur kodolenerģiju vispirms pārvērš elektroenerģijā un elektroenerģiju izmanto darba šķidruma sildīšanai vai paātrināšanai, t.i. tie ir kodolreaktori un saistītie ERE ("TOPAZ 100/40").
YARD RD-0410 var izmantot kosmosa kuģu paātrināšanai, palēnināšanai un to orbītas koriģēšanai dziļās kosmosa izpētes laikā. Šis dzinējs ir izgatavots slēgtā ķēdē, darba šķidrums ir šķidrais ūdeņradis. Pateicoties darba šķidruma termodinamiskajai pilnībai un augstajai karsēšanas temperatūrai kodolreaktorā (līdz 3000 K), dzinējam ir augsta efektivitāte, īpatnējais vilces impulss vakuumā ir 910 kgf.s/kg, kas ir divreiz labāks. kā LRE, kura pamatā ir ūdeņraža-skābekļa komponenti, un 1,85 reizes augstāka nekā ūdeņraža-fluora raķešu dzinējiem. Bet tā arī ir vēsture. KBHA tika uzdots izstrādāt YARD RD0410 un RD0411 1965. gadā.
NRE tika veikta daudzu gadu detalizēta izpēte: 20. gadsimta 70. – 90. gados kosmosā darbojās vairāk nekā trīs desmiti trīs modifikāciju kodolelektroiekārtu (AES), kas paredzētas kosmosa kuģu aprīkojuma piegādei ar elektroenerģiju saskaņā ar siltumenerģijas pārveidošanas principu. kodolreaktors pārvērš elektroenerģiju pusvadītāju termoelektriskajā ģeneratorā.
Turpinās darbs pie atomelektrostacijas izveides kosmosa kuģiem AS Krasnaja Zvezda, [IZ 2421836], [IZ 2507617].
Tomēr kodolraķešu dzinēji un atomelektrostacijas vēl nav atraduši praktisku pielietojumu pat demonstrācijas lidojumos, lai gan joprojām tiek uzskatīti par perspektīviem lidojumiem dziļajā kosmosā. Tāpat tika izteiktas šaubas, vai šāds dzinējs ir vajadzīgs un vai tas tiks izstrādāts.
Darbības laikā NRE izstaro radioaktīvo starojumu, tāpēc nepieciešama kuģa aizsardzība pret radiāciju. Atmosfērā ir nepieciešams pilnīgs ekranējums un pietiekami ēnains telpā, kad dzinējs no galvenā kuģa ir aizsargāts ar aizsargvairogu.
Atomelektrostaciju apglabāšana pēc ekspluatācijas beigām tiek veikta, pārvietojot uz orbītu, kur reaktora kalpošanas laiks ir pietiekams, lai sadalīšanās produkti sabruktu līdz drošam līmenim (vismaz 300 gadi). Jebkuru negadījumu gadījumā ar kosmosa kuģi atomelektrostacijā ir iestrādāta ļoti efektīva papildu radiācijas drošības sistēma (DSRS), kas izmanto reaktora aerodinamisko izkliedi līdz drošam līmenim.
Atgriezīsimies pie prognozēm. 1966. gadā J. Konečči rakstīja, ka pēc pesimistiskākā vērtējuma kodolraķešu dzinēja ar gāzes fāzes kodolu nodošana ekspluatācijā būtu 1990. gads ... Ir pagājis ceturtdaļgadsimts.
Lāzera raķešu dzinējs (LRE)
Tiek uzskatīts, ka LJE raksturlielumi atrodas starp NRE un EJE īpašībām.
LJE ir paredzēts, lai nodrošinātu vilces spēku lidaparātam, ko darbina plazmas zibspuldze, ko ierosina lāzers. Kopš 2002. gada KBHA sadarbībā ar vārdā nosaukto pētniecības centru. M.V.Keldysh un Optoelektronisko ierīču pētniecības institūts pēta LJE radīšanas problēmu, kas ir ievērojami ekonomiskāka nekā tradicionālie ar ķīmisko degvielu darbināmi dzinēji.
Cita JPL projektā [NO 2559030] darbības princips ir cits. Izmantojot lāzeru, degkamerā tiek izveidota nepārtraukta optiskā izlāde. Darba ķermenis, mijiedarbojoties ar izlādes plazmu, iegūst virsskaņas ātrumu.
Fotonu raķešu dzinējs - hipotētisks raķešu dzinējs, kas rada vilci virzītas fotonu aizplūšanas rezultātā no tā, ir specifiskā impulsa ierobežojoša vērtība, jo fotonu plūsmai ir maksimālais sasniedzamais ātrums – gaismas ātrums. . Fotonisko raķešu teorijas attīstībai ir sena vēsture. Pēc E. Zengera domām, fotoniskās raķetes, ko darbina no raķetes izmestas fotonu straumes reakcija, dos iespēju aizlidot uz visattālākajiem Galaktikas reģioniem
Varbūt tas ir terminoloģijas jautājums. Fotonu dzinējus tagad dažreiz sauc par dzinējiem, kas izmanto lāzeru; 1958. gadā lāzeri vēl nebija radīti. "Parastās" konstrukcijas fotonu dzinējs [PM RU 64298] satur jaudīgu lāzeru kā fotonu avotu; Atšķirīga iezīme ir optiskā rezonatora izmantošana, kas ļauj palielināt dzinēja vilci.
Cits fotonu dzinējs [IZ 2201527] atšķiras ar to, ka tajā kā rezonators tiek izmantots dimanta kristāls un radiālie spoguļi. Rezonatoru izmanto arī, lai palielinātu vilci.
Elektriskais reaktīvais dzinējs (EP)
Elektriskie dzinēji izmet darba šķidrumu, izmantojot elektromagnētisko lauku vai karsējot darba šķidrumu ar elektrību. Vairumā gadījumu EJE darbībai nepieciešamā elektriskā enerģija tiek ņemta no iekšējiem enerģijas avotiem (radioizotopu termoelektriskais ģenerators (RTG), akumulatori) vai no Saules.
Galvenās ERE klases, darba procesi būtiski atšķiras:
- jonu
- dzinēji ar azimutālu elektronu novirzi
- augstas strāvas motori
- siltuma apmaiņas elektriskā piedziņa.
Jonu elektriskajos piedziņas dzinējos par darba šķidrumu kalpo cēlgāzes joni (vairumā projektu ksenons), bet siltuma apmaiņas elektriskajos piedziņas dzinējos - zemas kušanas metālu tvaiki. Pirmais kosmosā izmantotais ksenona jonu dzinējs bija RITA dzinējs Eureca (ESA) misijā 1992. gadā.
Elektriskajiem dzinējiem ir diezgan augsta efektivitāte, sasniedzot 0,7. Tieši ERE kombinācijā ar kodolreaktoru tika ierosināts kā galvenie ielidošanas/izlidošanas dzinēji lidojumam uz Marsu.
Pašlaik ERE tiek izmantoti dažos kosmosa kuģos kā attieksmes dzinēji, galvenie starpplanētu kosmosa kuģu pastiprinātāji (Deep Space 1, SMART-1), zemas vilces dzinēji apkopei un īpaši mazām orbītas korekcijām.
Jonu dzinēju attīstības vēsturei ir vairāk nekā viena desmitgade. Tātad viens no informācijas avotiem uzņēmuma Messerschmitt - Bölkow-Blom GmbH (Vācija) jonu dzinēja izstrādei [patents 682150] bija S. L. Eilenberga un A. L. Huebnera grāmata, kas izdota 1961. gadā.
Kosmosa kuģa pielietojumi
1 Militārais pielietojums (izlūkošanas informācijas iegūšana par potenciālā ienaidnieka darbībām, ienaidnieka kosmosa mērķu izlūkošana un iznīcināšana utt.), Šim nolūkam tika izveidoti pirmie kosmosa kuģi
2 Kravas nogādāšana kosmosā;
3 Kravas un apkalpes piegāde uz orbitālajām stacijām. Šobrīd kravu piegādi uz SKS var veikt tikai ar Progress (Krievija), Dragon (ASV), Cygnus (ASV), HTV (Japāna) kosmosa kuģi; cilvēku piegāde - tikai Sojuz kuģi (Krievija)
4 Starpplanētu kuģu degvielas uzpilde
5 Uzlabotu piedziņas sistēmu testi ar iespēju tās atgriezties uz Zemes
6. Kosmosa atkritumu tveršana un nogādāšana uz Zemi
7 Augšējās atmosfēras izpēte
8. Kravas piegāde mākslīgā Mēness pavadoņa (ASL) orbītā
9 Satelīta pārbaude un apkope
Pēc mūsdienu aplēsēm iespējamais kosmosa kuģa veikto uzdevumu sadalījums: 57% - kosmosa tūrisms; 18% - zinātnisko pētījumu veikšana; 12% - operatīvā attālā izpēte un vides monitorings, 8% 5% - kosmonautu apmācība un 5% - reklāmas projektu īstenošana.
Šajā sarakstā nebija iekļauta cita kosmosa kuģu daudzsološa joma - planētu minerālu ieguve.
Kā liecina analīze, kosmosa tūrisms tuvākajā nākotnē var kļūt par pieprasītāko.
Priekšnosacījumus tam var uzskatīt par vairāku apstākļu kombināciju:
- aviācija un aeronautika ir plaši attīstīta,
cilvēki ir pieraduši lidot
- uzkrāta ievērojama pieredze lidojumos ar pilotējamiem kosmosa kuģiem,
- modernas gaisa kuģu ražošanas tehnoloģijas garantē tehnisko izcilību un augstu gaisa kuģu uzticamības pakāpi,
- ir daudz cilvēku, kas var maksāt par lidojumu kosmosā,
- mūsdienu informācijas plūsmā "virtuālo" resursu nepietiek.
Iespējamie tūristu lidojumu scenāriji (atgriezīsimies 1966. gadā - fantāzija vai zinātniskā fantastika (?)):
- suborbitālie lidojumi augstumā līdz 100 km,
- orbitāla, no vairākām stundām līdz vairākām dienām.
- orbitālā - 1-2 nedēļas ar pieturu kosmosa viesnīcā.
- lidojumi uz Mēnesi ar piekļuvi tā orbītai, nosēšanās uz virsmas un izmitināšana viesnīcā uz virsmas, ilgst no vairākām nedēļām līdz vairākiem mēnešiem;
- lidojumi uz Marsu un tā satelītiem ar piekļuvi orbītai, nolaišanās uz virsmas un izmitināšana viesnīcā uz Marsa virsmas no vairākām dienām līdz vairākām nedēļām.
- Jupitera, Saturna un to pavadoņu pārlidojumi ar nosēšanos uz satelītu virsmas.
Īstenošanai nepieciešami uzticami un droši atkārtoti lietojami lidaparāti ar zemu izmaksu remontu un apkopi; strukturālie moduļi, kas kļūst sarežģītāki, apgūstot jaunus maršrutus; paaugstināta komforta pakāpe apkalpei un pasažieriem; specializēta mācību centru infrastruktūra lidojuma sagatavošanai un pēclidojuma rehabilitācijai; neatkarīga palaišanas iekārtu infrastruktūra, nolaišanās vietas, lidojumu vadība. Tie paši principi attiecas uz zinātniskiem un pētniecības uzdevumiem.
Secinājums
Ir problēmu klase, kas ir jāatrisina. Lielāko daļu no tiem var atrisināt, izmantojot kosmosa kuģus, jo īpaši, piemēram, kravas un apkalpes nogādāšanu orbitālajās stacijās, automātisko kosmosa kuģu palaišanu orbītā, novecojušu satelītu atgriešanu no orbītas ar mērķi atkārtoti izmantot to vērtīgās sastāvdaļas, uzraudzīt Zemes virsmas un orbītas apstākļi, kā arī lielu kosmosa atlūzu objektu atgriešanās no orbītas, kosmosa tūristu "transportēšana". Kosmosa kuģu attīstība sākas no jauna. Daži no tiem jau ir sasnieguši izmēģinājuma darbības stadiju.
Secinājums
Teorētiskie aprēķini, pētījumi, kā arī līdz šim daži, bet reāli palaišanas gadījumi ir parādījuši atkārtoti lietojamo sistēmu iespējas. Pašreizējais tehnoloģiju, ekonomikas un politikas stāvoklis sniedz reālu iespēju ļoti efektīvu aviācijas un kosmosa transporta sistēmu būvniecības atsākšanai un attīstībai un iespēju vidējā termiņā īstenot tuvus lidojumus, bet ilgtermiņā – ilgtermiņā, t.sk. starpplanētu, lidojumi dažādiem mērķiem.
Prognozes ir nepateicīga lieta. Saskaņā ar prognozēm uz pusotru gadu desmitu mums ir jāapmetas bāzē uz Titāna. Bet varbūt 2030. gadā...
Avotu saraksts
1 Karpova L.I. Aviācijas un astronautikas vēsture. Lekciju kurss MSTU. M., 2005. gads
2 Kosmosa laikmets. Prognozes 2001. gadam. Yu.Konechchi un citi / Per. no angļu valodas. V.S.Emeļjanovs. M.: Mir, 1970
3 Pilota ekspedīcija uz Marsu./ P/r A.S.Korotejevs. M.: Ros. ak-ya astronautika viņiem. K.E. Ciolkovskis, 2006
4 Lopota V.A. XXI gadsimta paaudžu kosmosa misija, Polet, Nr. 7, 2010
5 Kosmosa spārni. Lukaševičs V., Afanasjevs I., M.: Lenta Wanderings LLC, 2009
6 Feoktistovs K.P., Bubnovs I.N. Par kosmosa kuģi, M .: Jaunā gvarde, 1982
7 Kosmonautikas zelta laikmets: sapņi un realitāte./Afanasjevs I., Voroncovs D. M.: Krievijas bruņinieku fonds, 2015.
8 Kosmonautika Mazā enciklopēdija. M.: “Pūces. Ents., 1970. gads
9 Bono F., Gatland K. Kosmosa izpētes perspektīvas. Londona, 1969. Abbr. per. no angļu valodas. M.: "Mašinostr.", 1975
10 www.buran.ru
11 Bašilovs A.S., Osins M.I. Augsto tehnoloģiju pielietojums kosmosa inženierijā: Uch. norēķinu M.: MATI, 2004. gads
12 Šibanovs A. Kosmosa arhitekta rūpes. M.: “DET. LIT-RA, 1982. gads
13 Slavin S.N. Militārās astronautikas noslēpumi. Maskava: Veče, 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, 2013. gada 5. nr
22 Parfenovs V.A. Atgriešanās no kosmosa Militārās izdevniecības populārzinātniskā bibliotēka. M .: Militārās izdevniecības izdevniecība 1961
23 www.npomash.ru
24 OAO VPK NPO Mashinostroeniya zinātnieku un speciālistu ziņojumu krājums XXXVI Akadēmiskajos lasījumos par kosmonautiku, 2012.
25 Kosmosa kuģu sistēmu izstrāde / P / r. P. Forteskjū un citi; Per. no angļu valodas. Maskava: Alpina Publisher, 2015
26 Akišins A.I., Novikovs L.S. Vides ietekme uz kosmosa kuģu materiāliem, M.: Knowledge, 1983
27 Salakhutdinovs G. M. Termiskā aizsardzība kosmosa tehnoloģijā. Maskava: Zināšanas, 1982
28 Molodcovs V.A. Pilotēti lidojumi kosmosā. 2002. gads
29 en.espacenet.com
30 www.mai.ru
31 Brensons R. Sniedziet debesis. Per. no angļu valodas. Maskava: Alpina non-fiction, 2013
32 www.virgingalactic.com
33 www.thespaceshipcompany.com
34 www.xcor.com
35 bristolspaceplanes.com
36 Soboļevs I. Lidošana ar parabolu, Tehnika-Jaunība, Nr., 2004
37 Dmitriev A.S., Košeļevs V.A. Nākotnes kosmosa dzinēji. Maskava: Zināšanas, 1982
38 Erokhin B.T. Raķešu dzinēju teorija un dizains: Uch-to. Sanktpēterburga: Izdevniecība "Lan", 2015. gads
39 www.kbkha.ru
40 Baev L.K., Merkulov I.A. Lidmašīna-raķete. M.: Valsts. Tehniskās un teorētiskās literatūras apgāds, 1956. gads
41 www.ciam.ru
42 Bassard R., Delauer R. Kodoldzinēji lidmašīnām un raķetēm. Abbr. per. no angļu valodas. R. Avalovs u.c., M.: Militārā izdevniecība, 1967. gads
43 Vienreiz un uz visiem laikiem... Dokumenti un cilvēki par Valentīnu Petroviču Gluško, M.: Mashinostr., 1998
44 www.redstaratom.ru
45 ĶEMAUTOMATIKAS DIZAINA BIROJS (brošūra). Voroņeža, 2010
46 Zenger E. Par fotonu raķešu mehāniku. Per. ar viņu. V.M.Patskevičs; p/r I.M.Halatņikova. M.: Izd-vo inostr. literatūra, 1958
47 Kosmosa kuģu elektriskie raķešu dzinēji/S.D.Grišins, L.V.Ļeskovs. M.: Mashinostr., 1989
48 Aviācijas un kosmosa apskats Nr.3,4,5, 2005
49 Deviņi mēneši SKS: ziņojums no orbītas. Zinātne un dzīve, 2016. gada 1. nr., 39. lpp
50 Daņilovs S. Kosmoss sadursmēs, ilūzijās un oklūzijas, Jaunatnes tehnika, Nr.1, 2016
Baškortostānas Republikas Izglītības ministrija
MKU Izglītības departaments AMR Bizhbulyaksky rajons
MOBU 2. vidusskola ar. Bizhbulyak
Vēstures pētnieciskais darbs par tēmu
« Kāda ir kosmosa transporta nākotne?»
SpaceX — ceļš uz nākotni
Par uzņēmuma vēsturi un attīstības perspektīvāmSpaceX
Pabeidza: Agļejevs Linārs, 10. klase
MOBU SOSH Nr.2 lpp. Bizhbulyak
MR Bizhbulyaksky rajons
Baškortostānas Republika
Skolas adrese:
452040 Baškortostānas Republika,
MR Bizhbulyaksky rajons,
Ar. Bizhbulyak, st. Centrālais, 72
Tālrunis: 8 347 43 2 17 21
Fakss: 8 347 43 2 17 21
Vadītājs: Gibatov I.R.
Ar. Bizhbulyak, 2015
Ievads
1. nodaļa. ProjektsSpaceX
- 1.1 Projekta vēsture
- 1.2. SpaceX nesējraķešu perspektīvas
- 1.3. SpaceX izstrādātie dzinēji
- 1.4. Atkārtoti lietojams
- 1.5. Pūķis
Secinājums
Atsauces
Lietojumprogrammas
Ievads
Mēs tagad dzīvojam uz kolosāla notikuma robežas -
piemēram, dzīvības migrācija uz citām planētām.
Īlons Masks
Iepazīstoties ar Mozhaiski olimpiādes nolikumu, mani interesēja jautājums: "Kāda ir kosmosa transporta nākotne?" Nolēmu meklēt uz to atbildi. Meklēšanas rezultātā uzzināju par privātās kompānijas SpaceX projektu, kas sapņo par Marsa koloniālā transporta izveidi un kosmosa lidojumu izmaksu samazināšanu.
Es izvirzīju priekšā hipotēze: nākotnē būs iespējams izmantot SpaceX projektus aviācijas un kosmosa transportam.
Darba mērķis: noskaidrot, vai Space X projektu var izmantot kosmosa transporta attīstībai
Uzdevumi:
- Izpētiet projekta vēsturi
- Izpētiet SpaceX nesējraķešu attīstību, to dzinējus un priekšrocības
- Izpētiet SpaceX projekta izredzes
Pētījuma metodes:
- Literatūras un attiecīgo vietņu izpēte un analīze internetā
- Uzņēmuma pārskatu analīze
Pētījuma objekts: privātā kosmosa kompānija SpaceX
1. nodaļa. ProjektsSpaceX
1.1. Projekta vēsture
Es uzzināju, ka SpaceX vēsture aizsākās 2001. gadā. Tās vadītājs Īlons Makss visu mūžu mīlējis kosmosu. Viņš sapņoja izveidot savu raķešu projektu. Viņš šo projektu nosauca par SpaceX - Space Exploration Systems.
Pirmā uzņēmuma izstrādātā raķete tika saukta par Falcon 1, jo tajā tika izmantots viens Merlin dzinējs. Šai raķetei bija izcilas īpašības, vieglās klases raķete (sk. 1. pielikumu). Kravnesība bija tikai līdz 600 kilogramiem. Pārbaužu laikā dzinēji izslēdzās, pēc tam uzsprāga.
Līdz 2004. gadam dzinēji sāka strādāt stabili.
2006. gadā notika pirmā raķetes Falcon 1 palaišana. Raķete pacēlās, strauji metās debesīs un eksplodēja 25 sekundēs. Nokrita netālu no palaišanas platformas. Iemesls bija uzgriežņa bojājums, pie kura dzinējam bija piestiprināta degvielas padeve.
Otrajā braucienā pirmais posms izdevās lieliski. Pēc posmu atdalīšanas tika ieslēgts otrā posma dzinējs. Bet degvielas izstrādes laikā degviela tvertnēs sāka šļakstīties, skatuve sāka šūpoties un sabruka.
Trešā palaišana notika 2008. gada augustā. Trešā palaišanas laikā, posmu atdalīšanas laikā, pirmais posms neatkāpās no otrā. Tas viss notika tāpēc, ka trešajai raķetei tika uzstādīts dzinējs ar cita veida dzesēšanu.
Ceturtā palaišana tika veikta mēnesi pēc trešā palaišanas. Kā lietderīgā krava, atšķirībā no pirmajiem palaišanas gadījumiem, viņi neizmantoja satelītu - šajā palaišanā tika izmantots kravas modelis ar svaru un izmēru. 2008. gada septembrī pirmais un otrais posms darbojās nevainojami un nogādāja šo svara un izmēra kravu orbītā ar 500 kilometru perigeju un 700 kilometru apogeju ap Zemi.
Nākamais SpaceX evolūcijas solis bija raķete Falcon 9, kuras tehnoloģijā tika izmantoti 9 Merlin dzinēji. Un pirmā raķete no Falcon 9 saimes bija 1.1 versijas raķete. (Skatīt 2.pielikumu). Falcon 9 (v 1.0) bija deviņi dzinēji, kas bija sakārtoti pēc kārtas. Raķeti kontrolēja vilces spēka sadalījums starp dzinējiem pa perimetru. Motori negriezās, netika izmantota motora pagrieziena kontrole. Sistēma sadalīja vilci, tādējādi kontrolējot kustību. Šādas raķetes tika uzbūvētas 5 gab. Pēc tam viņi sāka izmantot jaunu raķetes Falcon 9 versiju (v 1.1) Versijā 1.1 tika palielinātas tvertnes, visievērojamākā atšķirība bija pāreja no dzinēju rindas izvietojuma uz gredzenveida izkārtojumu (sk. 3.5. pielikums). Gredzena izkārtojums ļāva novietot centrālo dzinēju uz balstiekārtas, kā rezultātā vadību sāka veikt, pagriežot centrālo dzinēju. Tas bija nepieciešams, lai nākotnē atgrieztu skatuvi uz Zemes. No 19 šādu raķešu palaišanas gadījumiem šobrīd ir 5 palaišanas 1.0 versija, bet atlikušās 14 ir versijas 1.1.
Nākamais posms ir versija 1.2 (Falcon 9 v 1.2). Būtiskā atšķirība starp raķeti ir pārdzesēta skābekļa oksidētāja izmantošana. Kriogēnais skābeklis tiek izvadīts caur īpašu ierīci caur šķidro slāpekli, kā rezultātā tas tiek atdzesēts līdz aptuveni -215 grādiem pēc Celsija. Tas palielina oksidētāja blīvumu attiecīgi par 7%, ļaujot raķetē ievietot vairāk oksidētāja pēc svara. Tagad degviela tiek atdzesēta arī līdz -30 grādiem pēc Celsija – tas palielina raķetes dzesēšanas sistēmas efektivitāti. Falcon 9 versija 1.2 ir plānota trīs versijās (skat. 6. pielikumu). Pirmā versija ir Dragon 1 versija, otrā ir Dragon 2 versija, kas pašlaik tiek būvēta, un trešā versija ir lietderīgās slodzes izlīdzināšanas versija satelītu novietošanai orbītā. Jaunā versija ļāva palielināt kravnesības masu par aptuveni 30%. Tas ir nepieciešams, lai orbītā novietotu lielas slodzes un katrā palaišanas reizē uzstādītu posma atgriešanas sistēmu, kas aizņem noteiktu masu un noteiktu degvielu.
1.2. Nesējraķešu izredzesKosmoss X
Turpinot iepazīties ar SpaceX projektu, noskaidroju, ka nākamā ne tikai kvalitatīvā, bet arī kvantitatīvā SpaceX raķešu izstrāde ir nesējraķete Falcon Heavy (skat. 7. pielikumu). Supersmaga raķete, centrālais bloks ir Falcon 9 plus divas papildu augšējās pakāpes, kas ir raķetes pirmās pakāpes. Visas trīs daļas tiks atgrieztas uz Zemes. Pirmos divus posmus plānots atgriezt krastā, uz nosēšanās vietām, trešais posms lidos nedaudz tālāk pa savu ballistisko trajektoriju un tāpēc to plānots nosēdināt uz peldoša kosmodroma - uz baržas. Arī šajā raķetē tiks izmantota unikāla degvielas padeves sistēma. Kas tas ir - palaišanas laikā strādā visi trīs bloki - tie ir 27 dzinēji (3x9), bet degviela un oksidētājs tiek ņemti no diviem galējiem blokiem, centrālais paliek neskarts līdz galējo bloku atdalīšanai. To atdalīšanas laikā no centrālās daļas sāk patērēt degvielu, un tas uzlabo raķetes īpašības. Lielākās izmaiņas raķetē ir masa, ko tā var nogādāt orbītā. Zema atbalsta orbītā tas ir 53 tonnas - neticami liela masa. Uz Marsu - 13,2 tonnas. Falcon Heavy spēs nogādāt pilnībā piekrautu Dragon kosmosa kuģi uz Marsu un daļēji piekrautu uz Jupiteru.
1.3. Uzņēmuma izstrādātie dzinējiSpaceX
Uzzināju, ka SpaceX ir izstrādājis vienkāršus Merlin dzinējus, kas izmanto atvērto ciklu (skat. 9.12. pielikumu) Tas nozīmē, ka daļa degvielas un oksidētāja tiek izmantota, lai degvielu iespiestu sadegšanas kamerā. Tiek izmantots gāzes ģenerators, kurā deg daļa no degvielas un oksidētāja, griežas turbīnas, kas piegādā augstspiediena degvielu sadegšanas kamerā, un izplūdes gāzes iziet pa cauruli. Pirmajā Falcon 1 versijā šo izplūdes gāzu vektorēšana tika izmantota, lai vadītu raķeti.
Atvērtās cilpas shēma ir vienkārša, uzticama, lēta veidošanā un lietošanā. Jo tas izmanto zemu spiedienu sadegšanas kamerā - un tas ar lielu rezervi nākotnei veicina atkārtoti lietojamu sistēmu izmantošanu.
Noskaidroju, ka Merlin dzinējiem nav tik liela vilce kā mūsu leģendārajam RD-108 dzinējam, nevis augstākais specifiskais impulss, kas parāda dzinēja efektivitāti (skat. 10. pielikumu)
Tomēr tiem ir priekšrocība - vilces un svara attiecība (sk. 11. pielikumu). Vilces un svara attiecība ir tas, cik lielu pašsvaru dzinējs spēj pacelt. 157 vienības - tas ir rekords šādas shēmas dzinējam. Augstākas ir tikai raķetes, kas izmanto toksisku degvielu. Plānots, ka dzinēji tiks atgriezti un izmantoti atkārtoti.
1.4. Atkārtoti lietojams - atkārtota izmantošana
Pētot uzņēmuma pastiprinātājus un dzinējus, uzzināju par SpaceX pirmā posma pastiprinātāju projektu (skat. 13. pielikumu). Patiesībā šai atkārtoti lietojamai teorijai ir gan daudz atbalstītāju, gan daudz pretinieku. Bet tieši šī funkcija ievērojami samazina SpaceX palaišanas izmaksas. Es atklāju, ka šādā veidā palaišanas izmaksas tiek samazinātas par ~60%. Un uzņēmums var ieguldīt šos līdzekļus savā turpmākajā attīstībā un perspektīvās.
Darbs pie atkārtotas izmantošanas sākās 2011. gadā SpaceX MacGregor testēšanas vietā Teksasā. Izmantojot testa iekārtu Grasshopper ( Sienāzis). Šī raķete, kas patiesībā bija nesējraķetes Falcon 9 pirmais posms. Kāpēc Grasshopper? Sienāzis, jo šī raķete “lēca”, tā veica lēcienus un izstrādāja posma nosēšanās brīdi, mainot dzinēja vilci un tā vektoru.
2014. gadā atgriešanas sistēmu sāka uzstādīt uz esošajām nesējraķetēm, kas tika palaistas SpaceX misiju ietvaros. 2014. gada aprīlī tika veikts pirmais mēģinājums nolaisties uz skatuves - nevis uz virsmas, bet vienkārši okeānā. Raķete vajadzīgajā ātrumā pietuvojās ūdens virsmai, palēnināja ātrumu un ienira ūdenī.
2015. gadā testi sākās ar skatuves nosēšanos uz peldošas liellaivas-kosmodroma, kas atradās okeānā. Tajā izmantoti četri dīzeļdzinēji, kas ar vairāku metru precizitāti noturēja baržu noteiktā punktā, un skatuve nolaidās uz šīs liellaivas. Gadījums, kad tika veikts nosēšanās mēģinājums, bija 2015. gada aprīlī, tad tas “gandrīz izdevās”: raķete labi pietuvojās, trāpīja vajadzīgajā vietā, bet nelielas demolēšanas rezultātā apgāzās un eksplodēja.
22. decembrī tika palaists Falcon 9 v.1.2 FT, kas ir pirmā palaišana kopš 2015. gada jūnija avārijas. Šī ir pirmā reize, kad SpaceX ir izdevies palaist Falcon 9 nesējraķetes apakšējo pakāpi kontrolētā nolaišanās režīmā (skat. 13. pielikumu). Tādējādi uzņēmums to varēja saglabāt atkārtotai izmantošanai. Uzzināju, ka šobrīd raķetei tiek veikti nepieciešamie testi, lai noteiktu tās stāvokli pēc palaišanas un nosēšanās. Šī raķete vairs nelidos – Īlons Masks teica, ka viņi to saglabās savam muzejam.
Līdzīgus projektus mēģināja veidot arī mūsu tautieši. GKNPTs viņiem. Hruničevs kopā ar NPO Molniya izstrādāja Baikālu (sk. 15. pielikumu), atkārtoti lietojama pastiprinātāja projektu Angara nesējraķetes pirmajam posmam. Projekta galvenā ideja bija tāda, ka raķešu pastiprinātājs, kas izpildīja uzdevumu, atdalījies no nesēja, automātiski atgriezīsies palaišanas vietā un nosēdīsies uz lidmašīnas skrejceļa kā spārnots bezpilota lidaparāts. Bet diemžēl mūsu projekts palika izstrādes stadijā. Izstrādātāji parādīja akseleratora modeli 2001. gadā aviācijas izstādē MAKS-2001.
1.5. Pūķis
2004. gadā uzņēmums sāka izstrādāt Dragon kuģi, kas pirmo lidojumu veica 2010. gada decembrī. Lietderīgais tilpums ir 11 kubikmetri, tas spēj pārvadāt arī kravas "bagāžniekā", kura tilpums ir 14 m 3 ( skatīt 16. pielikumu).
Es uzzināju, ka Dragon ir unikāls ar savu spēju atgriezt kravu no SKS uz Zemi un ir pirmais privātas kompānijas izgatavotais kuģis, kas piestājas SKS.
Dragon V2 ir otrā kuģa versija. Tas izmanto Super Draco motorus, kas ir pilnībā izdrukāti 3D. Divi dzinēji ir apvienoti 1 klasterī. Kopā ir 4 klasteri. Izmantojot šos dzinējus, kuģis varēs patstāvīgi nolaisties, neizmantojot izpletņus ( skatīt 17. pielikumu).
Uzzināju, ka kosmosa kuģa Dragon perspektīvā Mars 2020 misija, kurā roveris, kas izveidots līdzīgs esošajam. Zinātkāre, savāks Marsa augsnes paraugus konteinerā, pēc tam tos nogādās kosmosa kuģa Dragon pacelšanās un nosēšanās punktā, kas nogādās tos orbītā un pēc tam uz Zemi.
Secinājums
Izpētot informāciju par Space X projektu, uzzināju, ka projekta perspektīva ir izmantot jaunus Raptor dzinējus, par kuriem pagaidām nekas nav zināms. Šī raķete būs pilnībā atkārtoti lietojama, pirmā un otrā pakāpe tiks izmantota atkārtoti. Un tas nogādās orbītā Marsa koloniālo transportu (skat. 18. pielikumu), kas tiks izmantots cilvēku nogādāšanai uz Marsu – uz viena kuģa tiks novietoti aptuveni simts cilvēku. Pamatojoties uz visiem iesniegtajiem materiāliem, nonācu pie secinājuma, ka nākotnē SpaceX projektu būs iespējams izmantot kosmosa transportam.
Izmantotās literatūras un avotu saraksts
1. Ešlija Vensa - Īlons Masks. Tesla, SpaceX un ceļš uz nākotni. (Izdevējs: Olimp-Business; 2015; ISBN 978-5-9693-0307-2, 978-0-06-230123-9, 978-59693-0330-0);
2. V.A. Afanasjevs - Kosmosa kuģu eksperimentālā izstrāde (Izdevējs: M .: Izd-vo MAI .; 1994; ISBN: 5-7035-0318-3);
3. V. Maksimovskis - “Angara-Baikāls. PAR atkārtoti lietojams pastiprinātāja raķešu modulis»;
4. SpaceX oficiālā vietne - saite ;
5. SpaceX oficiālais YouTube kanāls — saite ;
6. Vikipēdijas ieraksts - saite.
Pieteikums
Pielikums 1. Piekūns 1.
2. pielikums. Nesējraķetes Falcon evolūcijas ceļš.
Pielikums 3. Falcon9 v1.0 (pa kreisi) un v1.1 (pa labi) dzinēju izkārtojums.
4. pielikums. Falcon 9 versijas 1.0 un 1.1.
5. papildinājums. Dzinēju izvietojums versijā 1.1.
6. pielikums. Piekūns 9. Trīs veidi: ar Dragon 1 kosmosa kuģi, Dragon 2 kosmosa kuģi un ar PN antenu.
7. pielikums. Falcon Heavy.
8. pielikums. SpaceX nesējraķešu attīstība.
Pielikums 9. Merlin dzinējs.
10.pielikums. Merlin 1, Vulcain, RS-25 un RD-108 dzinēju vilces spēka salīdzinājums.
11. pielikums. Merlin 1D vilces un svara attiecība.
Pielikums 12. Merlin 1D Vacuum.
13.pielikums.
Pielikums 13.1.
14.pielikums. Raķetes lidojuma un nosēšanās shēma.
15.pielikums . MRU "Angara-Baikāls"
16. pielikums. Kosmosa kuģis Dragon V1.
17. pielikums. Kosmosa kuģis Dragon V2.
Pielikums 18. Big Falcon Rocket mākslas koncepcija.
- līdz šim smagākā pacelšanas raķete - un, iespējams, transporta revolūcija ir tuvāk, nekā mēs domājam. Mēs jums stāstām, cik pārsteidzošs var būt nākotnes transports.
Automašīna
Nākotnes pilsētu kļūs arvien vairāk. Automašīnas uz ceļiem būs arvien retāk – īpaši lielajās pilsētās. Madride, Kopenhāgena un Hamburga pieņem politiku, lai kļūtu pēc iespējas lielāka. Taču starp pilsētām lielceļi kļūs par īpaši ātrdarbīgiem – Elons Masks jau ir uzbūvējis tik ātrgaitas tuneli starp Losandželosu un tās priekšpilsētu Kalversitiju. Pa to automašīnas varēs pārvietoties bez sastrēgumiem un ar ātrumu līdz 240 km/h.
Mainīsies arī paši ceļi, kas papildus transportam nodrošinās ar enerģiju apdzīvotām vietām. Jau Francijā ir viens, kas izklāts ar saules paneļiem: 2800 kvadrātmetri saules paneļu ir izklāti vienu kilometru garā ceļa posmā. "Saules ceļa" saražotās enerģijas pietiks, lai darbinātu visus tuvākā ciemata ielu apgaismojumu, un uzņēmums, kas pabeidza projektu, uzskata, ka Francija var kļūt enerģētiski neatkarīga, ja tikai 250 000 kilometru ceļu būs bruģēti ar saules paneļiem.
Sabiedriskais transports
Sabiedriskais transports nākotnē atteiksies no fosilā kurināmā un pāries uz atjaunojamiem resursiem, kas var būt sveši. Londonas varas iestādes pilsētas autobusos jau kursē ar biodegvielu, kas daļēji izgatavota no kafijas biezumiem. Kafijas atkritumi tiks savākti no rūpnīcām, bāriem, kafejnīcām un restorāniem visā pilsētā un pēc tam nosūtīti otrreizējai pārstrādei. Jaunā degviela kaitīgo izmešu daudzumu samazina par 10-15%. Tajā netrūkst – Londonas iedzīvotāji ik gadu aiz sevis "atstāj" 200 tūkstošus tonnu kafijas atkritumu.
Oslo neatpaliek no Londonas: no 2019. gada viņi sāks ceļot uz turieni. Un līdz 2025. gadam Norvēģija plāno pilnībā aizliegt automašīnas ar iekšdedzes dzinēju. Bezpilota elektrobuss uzņems 12 pasažierus un attīsta ātrumu aptuveni 20 km/h. Autobusu būs iespējams sazvanīt, izmantojot īpašu mobilo aplikāciju. Gaidīšanas laiks - ne vairāk kā 10 minūtes.
Nākotnes pilsētas autobusi būs zaļi ne tikai degvielas avotu ziņā, bet arī tiešā nozīmē - uz sabiedriskā transporta jumtiem būs dārzi ar dzīviem augiem. Šāds projekts jau šobrīd ir vērsts uz vides situācijas uzlabošanu pilsētā un kaitīgo izmešu samazināšanu gaisā. Katrs dārzs tiks veidots ar īpašu apūdeņošanas sistēmu un sakārtots tā, lai augi varētu izturēt pastāvīgu kustību.
Iespējams, drīz vien nebūs jāpērk bezgalīgi kuponi un ceļojumu kartes – pietiks uzvilkt kādu noteiktu apģērba gabalu. Piemēram, Berlīnē, kas vienlaikus ir visu transporta veidu ceļojumu kartes uz gadu.
Tiem, kurus neapmierina ne ērts sabiedriskais transports, ne velosipēdi pilsētās, turpmāk būs pieejami lidojošie taksometri. Uber uzsāks lidojošos taksometrus jau 2020. gadā Teksasā un Dubaijā. Šāds taksometrs būs neliels viegls lidaparāts ar elektrodzinēju. Uzņēmums plāno padarīt lidmašīnas klusākas, lai tās varētu izmantot pilsētas ietvaros. Vēl viena līdzīga transporta iespēja (arī Dubaijā) ir. Pasažieru drons varēs pārvadāt cilvēkus, kas sver mazāk par 100 kilogramiem, tā maksimālais ātrums būs 160 km/h, un tas spēs uzturēties gaisā ne vairāk kā 30 minūtes un nogādāt savus pasažierus maksimāli līdz plkst. 50 kilometri.
Vilciens
Vilcieni visu laiku paātrinās, radot spēcīgu konkurenci lidmašīnām. Ķīnā, starp Pekinu un Šanhaju, tās jau ir palaistas. Tas spēj paātrināties līdz 350 km/h un 1200 km distanci veic 4 stundās un 28 minūtēs. Tas ir par pusotru stundu ātrāk nekā citi vilcieni.
Taču vēl daudzsološāka vilcienu biznesā bija Elona Muska ideja 2013. gadā ar elektrisko vilcienu sistēmas koncepciju, kas steidzas pa zema spiediena cauruļvadiem uz gaisa vai magnētiska spilvena. Vakuuma vilciens būs divreiz ātrāks par lidmašīnu un trīsreiz ātrāks par ātrvilcienu, sasniedzot maksimālo ātrumu 1200 km/h. Hyperloop testu trasē Nevadā jau ir parādījis, noturējis un līdz 310 kilometriem stundā. Tuvākais iespējamais maršruts savienos Abū Dabī un Dubaiju 2020. gadā.
Vācijā prezentēja arī savējos - tajā būs sporta simulatori, plazmas televizori un sarunu nodalījumi ar skaņas izolāciju un planšetdatoriem (sacensībās - Skotijā). Kamēr daži koncentrējas uz komfortu, citi koncentrējas uz tehnoloģijām: tajā pašā Vācijā tie tiks laisti klajā līdz 2021. gadam. Tas būs videi draudzīgs un pilnīgi kluss pasažieru vilciens Coradia iLint, pirmais tālsatiksmes vilciens vēsturē, kas atmosfērā izdala tikai tvaiku un ūdens kondensātu. Ūdeņraža tvertne atrodas uz vilciena jumta un darbina degvielas elementu, kas savukārt ģenerē elektrību. Šāds vilciens var nepārtraukti nobraukt 1000 km bez degvielas uzpildes un sasniegt ātrumu līdz 140 km/h.
Un, protams, nākotnes vilcieni kursēs ar enerģiju no atjaunojamiem avotiem. Jau Nīderlandē vilcienus 100% darbina vēja enerģija. 192 km garam vilciena braucienam pietiek ar vienas vēja turbīnas darbības stundu. Tajā pašā laikā Nīderlande līdz 2020. gadam cer samazināt viena pasažiera pārvadāšanai nepieciešamo enerģijas daudzumu vēl par 35%.
Lidmašīna
Lidmašīnas, šķiet, ir mūsdienu ceļotājiem vispazīstamākais transporta veids, lai gan ne videi draudzīgākais pārāk augsto CO2 izmešu dēļ. Tomēr jau ir lidmašīna, kas lido ar biodegvielu: jo īpaši Qantas lidmašīna ir pirmais lidojums starp ASV un Austrāliju, izmantojot biodegvielu, kas ražota no īpašas sinepju šķirnes. Lidmašīna tika uzpildīta ar 24 tonnām Brassica Carinata sinepju biodegvielas. Saskaņā ar Qantas datiem, tas samazināja oglekļa dioksīda emisijas vienā lidojumā par 18 tonnām, salīdzinot ar parastās petrolejas izmantošanu.
