Hva er fremtiden for romfartstransport? Soyuz romfartøy

Moderne teknologier og oppdagelser tar romutforskning til et helt annet nivå, men interstellar reise er fortsatt en drøm. Men er det så urealistisk og uoppnåelig? Hva kan vi gjøre nå og hva kan vi forvente i nær fremtid?

Teleskop "Kepler"-astronomer har oppdaget 54 potensielt beboelige eksoplaneter. Disse fjerne verdenene er i den beboelige sonen, dvs. i en viss avstand fra den sentrale stjernen, noe som gjør det mulig å opprettholde flytende vann på planetens overflate.

Imidlertid er svaret på hovedspørsmålet, er vi alene i universet, vanskelig å få - på grunn av den enorme avstanden som skiller solsystemet og våre nærmeste naboer. For eksempel er den «lovende» planeten Gliese 581g 20 lysår unna – nær nok etter kosmiske standarder, men fortsatt for langt for terrestriske instrumenter.

Overfloden av eksoplaneter innenfor en radius på 100 eller mindre lysår fra Jorden og den enorme vitenskapelige og til og med sivilisasjonsmessige interessen som de representerer for menneskeheten, får oss til å ta et nytt blikk på den hittil fantastiske ideen om interstellare flyvninger.

De nærmeste stjernene til vårt solsystem

Å fly til andre stjerner er selvfølgelig et spørsmål om teknologi. Dessuten er det flere muligheter for å oppnå et så fjernt mål, og valget til fordel for en eller annen metode er ennå ikke tatt.

Gjør plass for droner

Menneskeheten har allerede sendt interstellare kjøretøy ut i verdensrommet: Pioneer- og Voyager-sondene. For tiden har de forlatt solsystemet, men hastigheten deres tillater oss ikke å snakke om noen rask oppnåelse av målet. Så, Voyager 1, som beveger seg med en hastighet på omtrent 17 km / s, selv til stjernen nærmest oss, Proxima Centauri (4,2 lysår), vil fly i utrolig lang tid - 17 tusen år.

Med moderne rakettmotorer kommer vi åpenbart ikke lenger enn til solsystemet: For å transportere 1 kg last, selv til den nærliggende Proxima Centauri, trengs det titusenvis av tonn drivstoff. Samtidig, med en økning i skipets masse, øker mengden drivstoff som kreves, og ekstra drivstoff er nødvendig for transporten. En ond sirkel som setter en stopper for kjemiske drivstofftanker - konstruksjonen av et romfartøy som veier milliarder av tonn ser ut til å være en helt utrolig oppgave. Enkle beregninger ved hjelp av Tsiolkovskys formel viser at for å akselerere romfartøy med kjemisk drivstoff til omtrent 10 % av lyshastigheten, vil det være nødvendig med mer drivstoff enn det som er tilgjengelig i det kjente universet.

En fusjonsreaksjon produserer energi per masseenhet, i gjennomsnitt en million ganger mer enn kjemiske forbrenningsprosesser. Det er grunnen til at NASA på 1970-tallet trakk oppmerksomheten mot muligheten for å bruke termonukleære rakettmotorer. Prosjektet til det ubemannede romfartøyet Daedalus innebar opprettelsen av en motor der små pellets av termonukleært brensel ville bli matet inn i forbrenningskammeret og antent av elektronstråler. Produktene fra en termonukleær reaksjon flyr ut av motordysen og gir skipet akselerasjon.

Daedalus-romskipet sammenlignet med Empire State Building

Daedalus skulle ta om bord 50 tusen tonn drivstoffpellets med en diameter på 40 og 20 mm. Granulene består av en kjerne med deuterium og tritium og et skall av helium-3. Sistnevnte utgjør bare 10-15% av massen til drivstoffpelleten, men er faktisk drivstoffet. Helium-3 er rikelig på månen, og deuterium er mye brukt i atomindustrien. Deuteriumkjernen tjener som en detonator for å antenne fusjonsreaksjonen og provoserer en kraftig reaksjon med frigjøring av en reaktiv plasmastråle, som styres av et kraftig magnetfelt. Htil Daedalus-motoren skulle ha en vekt på mer enn 218 tonn, andre trinns kammer - 25 tonn. Magnetiske superledende spoler passer også til en enorm reaktor: den første veier 124,7 tonn, og den andre - 43,6 tonn.Til sammenligning: tørrvekten til skyttelen er mindre enn 100 tonn.

Flyturen til Daedalus var planlagt å være to-trinns: motoren i første trinn skulle virke i mer enn 2 år og brenne 16 milliarder drivstoffpellets. Etter separasjonen av det første trinnet fungerte andretrinnsmotoren i nesten to år. Dermed ville Daedalus i 3,81 år med kontinuerlig akselerasjon ha nådd en maksimal hastighet på 12,2 % av lysets hastighet. Avstanden til Barnards stjerne (5,96 lysår) vil bli overvunnet av et slikt skip om 50 år og vil, som flyr gjennom et fjernt stjernesystem, kunne overføre resultatene av sine observasjoner via radio til Jorden. Dermed vil hele oppdraget ta rundt 56 år.

Tor Stanford - en kolossal struktur med hele byer innenfor kanten

Til tross for de store vanskelighetene med å sikre påliteligheten til en rekke Daedalus-systemer og dets enorme kostnader, blir dette prosjektet implementert på moderne teknologinivå. I 2009 gjenopplivet et team av entusiaster arbeidet med prosjektet til et termonukleært skip. For tiden inkluderer Icarus-prosjektet 20 vitenskapelige emner om teoretisk utvikling av systemer og materialer for et interstellart romfartøy.

Dermed er ubemannede interstellare flyginger opptil 10 lysår unna allerede mulig i dag, noe som vil ta rundt 100 års flytur pluss tiden for radiosignalet å reise tilbake til jorden. Stjernesystemene Alpha Centauri, Barnard's Star, Sirius, Epsilon Eridani, UV Ceti, Ross 154 og 248, CN Leo, WISE 1541-2250 passer inn i denne radiusen. Som du kan se, er det nok objekter nær jorden til å studere ved hjelp av ubemannede oppdrag. Men hva om roboter finner noe virkelig uvanlig og unikt, som en kompleks biosfære? Vil en ekspedisjon som involverer mennesker kunne dra til fjerne planeter?

Livets flyreise

Hvis vi kan begynne å bygge et ubemannet skip i dag, så med et bemannet, er situasjonen mer komplisert. For det første er spørsmålet om flytid akutt. La oss ta den samme Barnards stjerne. Astronauter må være forberedt på en bemannet flytur fra skolen, for selv om oppskytingen fra jorden finner sted på deres 20-årsdag, vil skipet nå flymålet innen 70- eller til og med 100-årsdagen (gitt behovet for bremsing, som er ikke nødvendig i en ubemannet flytur). Utvelgelsen av et mannskap i ung alder er full av psykologisk inkompatibilitet og mellommenneskelige konflikter, og 100-årsalderen gir ikke håp om fruktbart arbeid på overflaten av planeten og for å vende hjem.

Men er det fornuftig å returnere? Tallrike NASA-studier fører til en skuffende konklusjon: et langt opphold i null tyngdekraft vil irreversibelt ødelegge helsen til astronauter. Dermed viser arbeidet til biologiprofessor Robert Fitts med ISS-astronauter at selv til tross for kraftig fysisk trening om bord i romfartøyet, etter et treårig oppdrag til Mars, vil store muskler, som kalver, bli 50 % svakere. På samme måte reduseres beinmineraltettheten også. Som et resultat avtar evnen til å arbeide og overlevelse i ekstreme situasjoner betydelig, og tilpasningsperioden til normal tyngdekraft vil være minst et år. Å fly i null tyngdekraft i flere tiår vil sette spørsmålstegn ved selve livet til astronauter. Kanskje menneskekroppen vil være i stand til å komme seg, for eksempel i ferd med å bremse med gradvis økende tyngdekraft. Risikoen for død er imidlertid fortsatt for høy og krever en radikal løsning.

Problemet med stråling er fortsatt komplekst. Selv i nærheten av jorden (om bord på ISS) bruker astronauter ikke mer enn seks måneder på grunn av faren for strålingseksponering. Det interplanetariske skipet må utstyres med kraftig beskyttelse, men spørsmålet om effekten av stråling på menneskekroppen gjenstår. Spesielt om risikoen for onkologiske sykdommer, hvis utvikling i vektløshet praktisk talt ikke er studert. Tidligere i år publiserte forsker Krasimir Ivanov ved det tyske luftfartssenteret i Köln resultatene av en interessant studie av oppførselen til melanomceller (den farligste formen for hudkreft) i null tyngdekraft. Sammenlignet med kreftceller dyrket under normal tyngdekraft, har celler som har brukt 6 og 24 timer i vektløshet mindre sannsynlighet for å metastasere. Dette ser ut til å være gode nyheter, men bare ved første øyekast. Faktum er at en slik "rom"-kreft kan ligge i dvale i flere tiår, og uventet spre seg i stor skala hvis immunsystemet blir forstyrret. I tillegg gjør studien det klart at vi fortsatt vet lite om menneskekroppens reaksjon på et langt opphold i verdensrommet. I dag bruker astronauter, sunne sterke mennesker, for lite tid der til å overføre opplevelsen sin til en lang interstellar flytur.

Biosphere-2-prosjektet begynte med et vakkert, nøye utvalgt og sunt økosystem...

Dessverre er det ikke så lett å løse problemet med vektløshet på et interstellart romfartøy. Muligheten for oss å skape kunstig gravitasjon ved å rotere den beboelige modulen har en rekke vanskeligheter. For å skape jordens tyngdekraft, vil selv et hjul med en diameter på 200 m måtte roteres med en hastighet på 3 omdreininger per minutt. Med en så rask rotasjon vil Cariolis-styrken skape belastninger som er helt uutholdelige for det menneskelige vestibulære apparatet, og forårsake kvalme og akutte angrep av sjøsyke. Den eneste løsningen på dette problemet er Stanford Tor, utviklet av forskere ved Stanford University i 1975. Dette er en enorm ring med en diameter på 1,8 km, der 10 tusen kosmonauter kan leve. På grunn av størrelsen gir den en tyngdekraft på 0,9-1,0 g og ganske komfortabel tilværelse for folk. Men selv ved rotasjonshastigheter lavere enn én omdreining per minutt vil folk fortsatt oppleve mildt, men merkbart ubehag. Dessuten, hvis et slikt gigantisk stuerom bygges, vil selv små skift i vektfordelingen til torus påvirke rotasjonshastigheten og forårsake vibrasjoner i hele strukturen.

... men endte i en miljøkatastrofe

I alle fall er et skip for 10 tusen mennesker et tvilsomt foretak. For å skape et pålitelig økosystem for et så stort antall mennesker, trenger du et stort antall planter, 60 tusen kyllinger, 30 tusen kaniner og en flokk med storfe. Bare dette kan gi en diett på nivået 2400 kalorier per dag. Imidlertid ender alle eksperimenter for å skape slike lukkede økosystemer alltid i fiasko. Under det største eksperimentet "Biosphere-2" av Space Biosphere Ventures ble det derfor bygget et nettverk av hermetiske bygninger med et samlet areal på 1,5 hektar med 3 tusen arter av planter og dyr. Hele økosystemet skulle bli en selvopprettholdende liten "planet" der 8 mennesker bodde. Eksperimentet varte i 2 år, men etter noen uker begynte alvorlige problemer: mikroorganismer og insekter begynte å formere seg ukontrollert, konsumerte oksygen og planter i for store mengder, det viste seg også at uten vind ble plantene for skjøre. Som et resultat av en lokal miljøkatastrofe begynte folk å gå ned i vekt, mengden oksygen sank fra 21% til 15%, og forskerne måtte bryte vilkårene for eksperimentet og levere oksygen og mat til de åtte "kosmonautene".

Dermed ser opprettelsen av komplekse økosystemer ut til å være en feilaktig og farlig måte å gi mannskapet på et interstellart romfartøy oksygen og næring. Å løse dette problemet vil kreve spesialkonstruerte organismer med endrede gener som kan livnære seg på lys, avfall og enkle stoffer. For eksempel kan store moderne anlegg for produksjon av chlorella matalger produsere opptil 40 tonn suspensjon per dag. En fullstendig autonom bioreaktor som veier flere tonn kan produsere opptil 300 liter chlorellasuspensjon per dag, noe som er nok til å mate et mannskap på flere dusin mennesker. Genmodifisert chlorella kunne ikke bare dekke mannskapets næringsbehov, men også resirkulere avfall, inkludert karbondioksid. I dag har prosessen med å manipulere mikroalger blitt vanlig, og det er mange design utviklet for behandling av avløpsvann, generering av biodrivstoff og mer.

Frossen drøm

Nesten alle de ovennevnte problemene med bemannet interstellar flyging kan løses med en veldig lovende teknologi - suspendert animasjon, eller som det også kalles kryostase. Anabiose er en nedbremsing av menneskelige livsprosesser minst flere ganger. Hvis det er mulig å fordype en person i en slik kunstig sløvhet, som bremser stoffskiftet med 10 ganger, vil han i en 100-årig flytur bli gammel i søvne med bare 10 år. Dette letter løsningen av problemer med ernæring, oksygenforsyning, psykiske lidelser, ødeleggelse av kroppen som følge av vektløshet. I tillegg er det lettere å beskytte et rom med suspenderte animasjonskamre mot mikrometeoritter og stråling enn en stor beboelig sone.

Dessverre er det en ekstremt vanskelig oppgave å bremse menneskelivets prosesser. Men i naturen er det organismer som kan gå i dvale og øke levetiden hundrevis av ganger. For eksempel er en liten øgle kalt den sibirske salamanderen i stand til å gå i dvale i vanskelige tider og holde seg i live i flere tiår, selv når den er frosset inn i en isblokk med en temperatur på minus 35-40 ° C. Det er tilfeller hvor salamandere lå i dvale i rundt 100 år og, som om ingenting hadde skjedd, tint og stakk av fra overraskede forskere. Samtidig overstiger den vanlige "kontinuerlige" levetiden til en øgle ikke 13 år. Salamanderens fantastiske evne forklares av det faktum at leveren syntetiserer en stor mengde glyserol, nesten 40% av kroppsvekten, som beskytter cellene mot lave temperaturer.

Bioreaktor for dyrking av genmodifiserte mikroalger og andre mikroorganismer kan løse problemet med ernæring og resirkulering av avfall

Hovedhindringen for å senke en person i kryostase er vann, som utgjør 70% av kroppen vår. Når det fryser, blir det til iskrystaller som øker i volum med 10 %, på grunn av hvilket cellemembranen brytes. I tillegg, når det fryser, migrerer stoffer oppløst inne i cellen inn i det gjenværende vannet, og forstyrrer intracellulære ionebytterprosesser, samt organiseringen av proteiner og andre intercellulære strukturer. Generelt gjør ødeleggelsen av celler under frysing det umulig for en person å komme tilbake til livet.

Imidlertid er det en lovende måte å løse dette problemet på - klatrathydrater. De ble oppdaget tilbake i 1810, da den britiske forskeren Sir Humphry Davy injiserte klor under høyt trykk i vannet og var vitne til dannelsen av solide strukturer. Dette var klatrathydrater - en av formene for vannis, der fremmedgass er inkludert. I motsetning til iskrystaller er klatratgitter mindre harde, har ikke skarpe kanter, men har hulrom der intracellulære stoffer kan "gjemme seg". Teknologien for clathrate-suspendert animasjon ville være enkel: en inert gass, for eksempel xenon eller argon, en temperatur like under null, og cellulær metabolisme begynner gradvis å avta til en person faller i kryostase. Dessverre krever dannelsen av klatrathydrater høyt trykk (ca. 8 atmosfærer) og en meget høy konsentrasjon av gass oppløst i vann. Hvordan skape slike forhold i en levende organisme er fortsatt ukjent, selv om det er noen suksesser på dette området. Dermed er klatrater i stand til å beskytte hjertemuskelvev fra ødeleggelse av mitokondrier selv ved kryogene temperaturer (under 100 grader Celsius), samt forhindre skade på cellemembraner. Eksperimenter på klatratanabiose hos mennesker er ennå ikke diskutert, siden den kommersielle etterspørselen etter kryostaseteknologi er liten og forskning på dette emnet hovedsakelig utføres av små selskaper som tilbyr tjenester for frysing av dødes kropper.

Fly på hydrogen

I 1960 foreslo fysikeren Robert Bassard det opprinnelige konseptet med en ramjet-fusjonsmotor som løser mange av problemene med interstellar reise. Poenget er å bruke hydrogenet og det interstellare støvet som finnes i verdensrommet. Et romfartøy med en slik motor akselererer først på sitt eget drivstoff, og folder deretter ut en enorm trakt av et magnetfelt, tusenvis av kilometer i diameter, som fanger opp hydrogen fra verdensrommet. Dette hydrogenet brukes som en uuttømmelig drivstoffkilde for en fusjonsrakettmotor.

Bruken av Bussard-motoren lover enorme fordeler. Først av alt, på grunn av det "gratis" drivstoffet, er det mulig å bevege seg med en konstant akselerasjon på 1 g, noe som betyr at alle problemene forbundet med vektløshet forsvinner. I tillegg lar motoren deg akselerere til enorm hastighet - 50% av lysets hastighet og enda mer. Teoretisk sett kan et skip med en Bussard-motor bevege seg med en akselerasjon på 1 g, dekke en avstand på 10 lysår på omtrent 12 jordår, og for mannskapet, på grunn av relativistiske effekter, ville bare 5 års skipstid ha gått.

Dessverre er det en rekke alvorlige problemer på vei til å lage et skip med Bussard-motor som ikke kan løses på dagens teknologinivå. Først av alt er det nødvendig å lage en gigantisk og pålitelig hydrogenfelle som genererer gigantiske magnetfelt. Samtidig skal det sikre minimale tap og effektiv transport av hydrogen til en termonukleær reaktor. Selve prosessen med en termonukleær reaksjon med transformasjon av fire hydrogenatomer til et heliumatom, foreslått av Bussard, reiser mange spørsmål. Faktum er at denne enkleste reaksjonen er vanskelig å implementere i en engangsreaktor, siden den går for sakte og i prinsippet bare er mulig inne i stjerner.

Fremskritt i studiet av termonukleær fusjon lar oss imidlertid håpe at problemet kan løses, for eksempel ved å bruke "eksotiske" isotoper og antimaterie som reaksjonskatalysator.

Sibirsk salamander kan falle inn i suspendert animasjon i flere tiår

Så langt ligger forskningen på Bussard-motoren utelukkende i det teoretiske planet. Beregninger basert på reelle teknologier er nødvendig. Først av alt er det nødvendig å utvikle en motor som er i stand til å generere nok energi til å drive en magnetisk felle og opprettholde en termonukleær reaksjon, produsere antimaterie og overvinne motstanden til det interstellare mediet, noe som vil bremse det enorme elektromagnetiske "seilet".

Antimaterie til unnsetning

Det høres kanskje rart ut, men i dag er menneskeheten nærmere å skape en antimateriemotor enn den intuitive og enkle ved første øyekast Bussards ramjet-motor.

En deuterium-tritium fusjonsreaktor kan generere 6 x 1011 joule per gram hydrogen – imponerende, spesielt når du tenker på at den er 10 millioner ganger mer effektiv enn kjemiske raketter. Reaksjonen mellom materie og antimaterie produserer omtrent to størrelsesordener mer energi. Når det kommer til utslettelse, ser ikke beregningene til forskeren Mark Millis og frukten av hans 27 års arbeid så deprimerende ut: Millis beregnet energikostnadene for å skyte opp et romfartøy til Alpha Centauri og fant ut at de ville være 10 18 J, dvs nesten det årlige forbruket av elektrisitet for hele menneskeheten. Men det er bare ett kilo antimaterie.

Sonden utviklet av Hbar Technologies vil ha et tynt karbonfiberseil belagt med uran 238. Når det krasjer inn i seilet, vil antihydrogen utslette og skape jet-through

Som et resultat av utslettelse av hydrogen og antihydrogen dannes en kraftig fotonfluks, hvis eksoshastighet når et maksimum for en rakettmotor, dvs. lysets hastighet. Dette er en ideell indikator som lar deg oppnå svært høye nærlyshastigheter til et romfartøy med en fotonmotor. Dessverre er det veldig vanskelig å bruke antimaterie som rakettdrivstoff, siden det under utslettelse oppstår glimt av den kraftigste gammastrålingen, som vil drepe astronauter. Det er heller ingen teknologier for å lagre en stor mengde antimaterie ennå, og selve det faktum at det samler seg tonnevis med antimaterie, selv i verdensrommet langt fra jorden, er en alvorlig trussel, siden utslettelse av til og med ett kilo antimaterie er tilsvarende en atomeksplosjon med en kapasitet på 43 megatonn (en eksplosjon av en slik styrke kan snu en tredjedel av amerikansk territorium). Kostnaden for antimaterie er en annen faktor som kompliserer fotondrevet interstellar flyging. Moderne teknologier for produksjon av antimaterie gjør det mulig å produsere ett gram antihydrogen til en pris av titalls billioner dollar.

Store antimaterieforskningsprosjekter bærer imidlertid frukter. For tiden er det laget spesielle lagringsanlegg for positroner, "magnetiske flasker", som er beholdere avkjølt av flytende helium med vegger laget av magnetiske felt. I juni i år klarte CERN-forskere å bevare antihydrogenatomer i 2000 sekunder. Verdens største antimaterielager bygges ved University of California (USA), som vil kunne akkumulere mer enn en billion positroner. Et av målene til forskere ved University of California er å lage bærbare beholdere for antimaterie som kan brukes til vitenskapelige formål unna store akseleratorer. Dette prosjektet er støttet av Pentagon, som er interessert i antimaterie militære applikasjoner, så verdens største utvalg av magnetiske flasker er neppe underfinansiert.

Moderne akseleratorer vil kunne produsere ett gram antihydrogen om noen hundre år. Dette er veldig lang tid, så den eneste veien ut er å utvikle en ny teknologi for produksjon av antimaterie eller kombinere innsatsen til alle landene på planeten vår. Men selv i dette tilfellet, med moderne teknologi, kan man ikke engang drømme om å produsere titalls tonn antimaterie for interstellar bemannet flyvning.

Alt er imidlertid ikke så trist. NASA-spesialister har utviklet flere design for romfartøy som kan gå inn i det store rommet med bare ett mikrogram antimaterie. NASA mener at forbedret utstyr vil gjøre det mulig å produsere antiprotoner til en kostnad på rundt 5 milliarder dollar per gram.

Det amerikanske selskapet Hbar Technologies, med støtte fra NASA, utvikler konseptet med ubemannede sonder drevet av en antihydrogenmotor. Det første målet med dette prosjektet er å lage et ubemannet romfartøy som kan fly til Kuiperbeltet i utkanten av solsystemet om mindre enn 10 år. I dag er det umulig å fly til slike avsidesliggende punkter om 5-7 år, spesielt vil NASA New Horizons-sonden fly gjennom Kuiper-beltet 15 år etter lanseringen.

En sonde som går en avstand på 250 AU om 10 år vil den være veldig liten, med en nyttelast på bare 10 mg, men den vil også trenge litt antihydrogen - 30 mg. Tevatron vil produsere denne mengden i løpet av noen tiår, og forskere kan teste konseptet med en ny motor under et ekte romoppdrag.

Foreløpige beregninger viser også at en liten sonde kan sendes til Alpha Centauri på lignende måte. På ett gram antihydrogen vil den fly til en fjern stjerne om 40 år.

Det kan virke som om alt det ovennevnte er fiksjon og ikke har noe med nær fremtid å gjøre. Heldigvis er dette ikke tilfelle. Mens offentlig oppmerksomhet er fengslet til globale kriser, popstjernefeil og andre aktuelle hendelser, forblir epokegjørende initiativ i skyggene. NASAs romfartsorganisasjon lanserte det storslåtte 100 Year Starship-prosjektet, som involverer gradvis og flerårig etablering av et vitenskapelig og teknologisk grunnlag for interplanetære og interstellare flyvninger. Dette programmet er unikt i menneskehetens historie og bør tiltrekke seg forskere, ingeniører og entusiaster fra andre yrker fra hele verden. Fra 30. september til 2. oktober 2011 vil det bli holdt et symposium i Orlando, Florida, hvor ulike romfartsteknologier vil bli diskutert. Basert på resultatene av slike hendelser, vil NASA-spesialister utvikle en forretningsplan for å hjelpe visse bransjer og selskaper som utvikler teknologier som ennå ikke er tilgjengelige, men som er nødvendige for fremtidig interstellar flyvning. Hvis NASAs ambisiøse program blir vellykket, vil menneskeheten innen 100 år kunne bygge et interstellart romfartøy, og vi vil bevege oss rundt i solsystemet med samme letthet som vi flyr fra fastlandet til fastlandet i dag.

Mikhail Levkevich

– den tyngste løfteraketten til dags dato – og kanskje er transportrevolusjonen nærmere enn vi tror. Vi forteller deg hvor fantastisk fremtidens transport kan være.

Bil

Fremtidens byer vil bli flere og flere. Biler på veiene vil bli mindre og mindre vanlige – spesielt i store byer. Madrid, København og Hamburg vedtar en politikk for å bli så mye som mulig. Men mellom byer vil motorveier bli superhøyhastighets – Elon Musk har allerede bygget en slik høyhastighetstunnel mellom Los Angeles og forstaden Culver City. Biler vil kunne bevege seg langs den uten trafikkork og i hastigheter opp til 240 km/t.

Selve veiene vil også endres og vil i tillegg til transport gi energi til bygdene. Allerede i Frankrike er det en foret med solcellepaneler: 2800 kvadratmeter med solcellepaneler er lagt ut på en én kilometer lang veistrekning. Energien som genereres av «solveien» vil være nok til å drive alle gatelysene i den nærmeste landsbyen, og selskapet bak prosjektet tror at Frankrike kan bli energiuavhengig hvis bare 250.000 kilometer med veier er asfaltert med solcellepaneler.

Offentlig transport

Kollektivtransport vil i fremtiden gå bort fra fossilt brensel og gå over til fornybare ressurser, noe som kan være uvant. Myndighetene i London kjører allerede bybusser på biodrivstoff, som delvis er laget av kaffegrut. Kaffeavfall vil bli samlet inn fra fabrikker, barer, kaffebarer og restauranter over hele byen og deretter sendt til gjenvinning. Det nye drivstoffet reduserer mengden skadelige utslipp med 10-15 %. Det er ingen mangel på det - befolkningen i London "etterlater" årlig 200 tusen tonn kaffeavfall.

Oslo er ikke langt bak London: Fra 2019 begynner de å reise dit. Og innen 2025 planlegger Norge å fullstendig forby biler med forbrenningsmotor. Den ubemannede elbussen vil romme 12 passasjerer og utvikler en hastighet på rundt 20 km/t. Det vil være mulig å ringe bussen ved hjelp av en spesiell mobilapplikasjon. Ventetid - ikke mer enn 10 minutter.

Fremtidens bybusser vil være grønne ikke bare når det gjelder drivstoffkilder, men også i bokstavelig forstand – det vil være hager med levende planter på takene til kollektivtransporten. Et slikt prosjekt er allerede rettet mot å forbedre miljøsituasjonen i byen og redusere skadelige utslipp til luft. Hver hage skal bygges med et dedikert vanningssystem og tilrettelegges på en slik måte at plantene tåler konstant bevegelse.

Kanskje snart vil det ikke være nødvendig å kjøpe endeløse kuponger og reisekort - det vil være nok å ta på seg et bestemt stykke klær. I Berlin, for eksempel, som samtidig er reisekort for alle transportformer i et år.

For de som ikke er fornøyd med verken praktisk kollektivtransport eller sykler i byer, vil flyende drosjer være tilgjengelig i fremtiden. Uber vil lansere flygende drosjer allerede i 2020 i Texas og Dubai. En slik taxi vil være et lite lett fly med elektrisk motor. Selskapet planlegger å gjøre flyene mer stillegående slik at de kan brukes i byen. Et annet lignende transportalternativ (også i Dubai) er. Passasjerdronen vil kunne frakte personer som veier mindre enn 100 kilo, dens maksimale hastighet vil være 160 km/t, og den vil være i stand til å holde seg i luften i ikke mer enn 30 minutter og ta passasjerene til en maksimal avstand på 50 kilometer.

Tog

Togene vil akselerere hele tiden, noe som skaper sterk konkurranse om fly. I Kina, mellom Beijing og Shanghai, har de allerede lansert. Den kan akselerere til 350 km/t og dekker en distanse på 1200 km på 4 timer og 28 minutter. Dette er en og en halv time raskere enn andre tog.

Men enda mer lovende i togbransjen var Elon Musks idé tilbake i 2013, med et konsept om et system med elektrisk drevne tog som suser gjennom lavtrykksrørledninger på en luft- eller magnetpute. Vakuumtoget vil være dobbelt så raskt som et fly og tre ganger så raskt som et høyhastighetstog, og nå en topphastighet på 1200 km/t. Hyperloop har allerede vist, holdt og opp til 310 kilometer i timen på en testbane i Nevada. Den nærmeste mulige ruten vil forbinde Abu Dhabi og Dubai i 2020.

I Tyskland presenterte de også sine egne – den vil ha sportssimulatorer, plasma-TVer og forhandlingsrom med lydisolering og nettbrett (som en konkurranse – i Skottland). Mens noen konsentrerer seg om komfort, er andre på teknologi: i samme Tyskland vil de lanseres innen 2021. Det blir et miljøvennlig og helt stillegående Coradia iLint persontog, historiens første langdistansetog som kun slipper ut damp og vannkondensat til atmosfæren. Hydrogentanken er plassert på taket av toget og driver brenselcellen, som igjen genererer strøm. Et slikt tog kan kjøre kontinuerlig 1000 km uten å fylle drivstoff og nå hastigheter på opptil 140 km/t.

Og selvfølgelig skal fremtidens tog kjøre på energi fra fornybare kilder. Allerede i Nederland er tog 100 % drevet av vindkraft. En times drift av én vindturbin er nok til en togtur på 192 km. Samtidig, innen 2020, håper Nederland å redusere mengden energi som trengs for å transportere én passasjer med ytterligere 35 %.

Fly

Fly ser ut til å være den mest kjente transportmåten for moderne reisende, men ikke den mest miljøvennlige på grunn av for høye CO2-utslipp. Imidlertid er det allerede et fly som flyr på biodrivstoff: spesielt Qantas-flyet er den første flyvningen mellom USA og Australia som bruker biodrivstoff produsert av en spesiell variant av sennep. Flyet ble fylt med 24 tonn Brassica Carinata sennep biodrivstoff. Ifølge Qantas reduserte dette karbondioksidutslippene per flytur med 18 tonn sammenlignet med bruk av konvensjonell parafin.

Miraklet skjedde ikke, slik det gjorde i begynnelsen av det tredje årtusenet, da vi ifølge Ray Bradbury skulle kolonisere Mars. Man snakker ofte om science fiction-profetiene, men man bør ikke glemme mislykkede prognoser - katastrofalt vakre, men fortsatt feil.

Hvor er de flygende bilene?

Det er en teknikk under dette navnet, men i virkeligheten er det bare en hybrid av en bil med et fly. Og selv om siste prøvene ser futuristiske ut, de er veldig, veldig kostbare og ligner lite på antigravitasjonstransporten i The Fifth Element. lenger unna ham andre utviklinger som i design ligner på et helikopter, eller i det hele tatt utstyrt med fallskjerm og bakpropell. Her dukker det opp en annen fantasi - Carlson, som bor på taket. Sjarmerende, men nyskapende her og lukter ikke.

I filmer og dataspill blinket en annen versjon av individuell transport - en jetpack. Han ble for eksempel vist i Star Wars og RoboCop. Men heller ikke her har ting nådd massebruk, og det er usannsynlig at det kommer snart – det er bare nok drivstoff til et halvt minutts flytur, og disse volumene koster en ryddig sum.

Vi selv forventer tilsynelatende ikke mirakler så mye at vi til og med gleder oss over en slik etablering av det kinesiske innovative geniet som "portalbussen". Men det er ekte, som monorail i Moskva eller Japanske toghastigheter opp til 603 km/t.

Og likevel, for den menneskelige fantasien, er grenser uakseptable. Science fiction fra fortiden, og bare fantasiene til våre forfedre om fremtidens tema, har fått en spesiell sjarm og et nytt navn - "retrofuturisme". Romantisk, entusiastisk kjærlighet til teknologi og ønsket om å forutse fremtidige oppdagelser – dette kan både berøre og inspirere i dag.

Gjenoppfinne hjulet

Allerede før de ville «løfte bilen opp i luften», var det ideer for å forbedre den. Og viktigst av alt - finne opp hjulet på nytt på en ny måte! Et japansk magasin i 1936 presenterte konseptet med en bil med kuler i stedet for vanlige dekk: ifølge forfatterne ville denne ideen sikre en jevn tur for transporten. Ikke en så meningsløs idé, ifølge selv moderne ingeniører. I 2016, en lignende utvikling presentert av det amerikanske selskapet Goodyear, den største dekkprodusenten.

Gigantomania fødte et annet imaginært teknologimirakel - et skip på enorme hjul, som ifølge oppfinneren skulle surfe på sanden i Sahara og løse transportproblemet i regionen. Kampen mot simums og andre katastrofer i ørkenen, inkludert varme, ble sørget for av designet, og ingeniøren lovet "en tur som vil bli til en hyggelig reise gjennom de stedene der tusenvis av generasjoner kjempet forgjeves med elementære krefter og døde i en ulik kamp." Så magasinet "Around the World" skrev om det i 1927. Det er ikke kjent hvor vellykket ideen var – den kom fortsatt ikke til gjennomføring. Selv om det kan antas at den lovede klimaanlegget til en slik maskin, og til og med å overvinne sanden med tannhjul, ville ta mye ressurser.

For offentlig bruk ble det imidlertid kun tilbudt kompakte modeller. I 1947 tok ingeniør Eduard Vereyken fra Brussel patent på en dicycle – en selvgående vogn bestående av to enorme hjul og en åpen hytte i midten. Oppfinneren selv hevdet at kjøretøy kan akselerere til 185 km/t - men dette er vanskelig å tro. Ja, og sikkerheten til passasjerene er fortsatt i tvil. Bare i den svenske motparten fra 1999, forfattet av Jonas Bjorkholtz, ble alle designproblemer tatt i betraktning. Men bruk det nå kun til underholdning for publikum.

Tog var et annet favorittfag for ingeniører og drømmere. Mange forhåpninger var knyttet til monorails, selv om de ble presentert på en ganske uvanlig måte - for eksempel slik eller slik. Men vanlige tog ble også sett på som mye mer perfekte i fremtiden - komfortable, romslige, og til og med med utsikt mot stjernene.

"Ship of the Desert" i henhold til 1927-versjonen.

Hver person - et helikopter!

Der fantasien utfoldet seg til det fulle - så det er et flygende kjøretøy. Fantasien til våre forfedre ga opphav til tallerkenlignende fly, og fly med vinger under og turbomotorer i baugen, og til og med ubåtfly. Du kan ikke nevne alt - du kan også se på gallerier på Reddit eller samlinger etter nøkkelord på Pinterest selv.

Men det som er spesielt rørende med alle disse prosjektene er troen på universell tilgjengelighet for fremtidens transport. Mennesket har nettopp erobret luften, og amerikanske magasiner skriver: "Helicopters for Everybody!" ("Helikoptre i hvert hus!"). Og blant alle disse presseklippene fra nesten et århundre siden kan du se tegninger av personlige fly. Da ble sannheten forventet fra fremtiden bare ambisjon oppover, og vitenskapelig fremgang, og livskvalitet for alle.

Kan du tro det nå når du står fast i en trafikkork i rushtiden? Eller når du rister på øverste hylle i en bil med reservert sete? Holder du en smarttelefon i hånden, hvis datakraft, som du vet, er høyere enn NASA-utstyret i 1969?

Det 21. århundre har ennå ikke funnet sted - det har absolutt ikke funnet sted på den måten som fans av teknisk fremgang ventet på. Men fremtiden, som det viste seg, er uforutsigbar. Sakte, men det kommer - vi foreslår at du setter deg inn i nåtidens futuristiske transport.

Dagens fremtid

Segway har blitt en av de mest fasjonable måtene for personlig transport i nyere tid, en teknologisk konkurrent for sykler og scootere. Hva er dens futuristiske? Du må "styre" utelukkende med kroppen din: Gyroskopet og andre sensorer i enheten reagerer på tilt. Og du trenger bare å snu håndtaket eller en spesiell søyle. Styringen av et hoverboard og en enhjuling er helt intuitiv - jeg må si, det er disse variantene som er populære i dag.

I Naberezhnye Chelny og Moskva bruker til og med politiet Segway. I mange byer har det dukket opp utleiepunkter hvor du midlertidig kan bli eier av en tohjuls "selvgående vogn" eller en enhjuling. På markedet kan en enhjuling koste opptil en halv million rubler, men for 20-30 tusen er det fullt mulig å kjøpe en enhjuling som tåler 15 kilometer uten å lades opp.

En annen representant for moderne elektrisk transport er en elbil. Etter å ha blitt oppfunnet før de drivstoffdrevne bilene vi er vant til, er den fortsatt et symbol på fremtiden. Det er mange grunner til dette: ressurssparing, miljøvennlighet og uavhengighet fra oljemarkedet. Å kjøre elbil i dag er det enkleste, spesielt for innbyggere i Moskva og St. Petersburg: bare ta kontakt med en taxitjeneste som har slike modeller i flåten. I Yandex.Taxi, for eksempel, dukket en av de mest avanserte elbilene, Tesla Model S, opp for ikke så lenge siden. Dens evner er imponerende: på bare noen få sekunder kan den akselerere til 100 km/t, mens den kjører nesten lydløst .

Den mest innovative transporten som er kjent for russerne, er selvfølgelig Moskva monorail, "den trettende metrolinjen". Den begynte å fungere for fullt i 2008, men selv nå har ikke alle innbyggere i regionene hørt om den. Som om den stammet fra de samme retrofuturistiske magasinutklippene, men tilpasset virkeligheten, er monorail en favoritt blant publikum. Plasseringen av veien er også fantastisk - dette er en overgang, det vil si at togbanen passerer fullstendig over Moskva. Ruten går fra Timiryazevskaya-stasjonen til Sergei Eisenstein-gaten. Riktignok har det nylig vært snakk om å demontere banen, selv om det siste ordet så langt er forslaget om å gjøre det til et "turistobjekt". Med tilbakebetaling, som det viste seg, hadde denne eksperimentelle veien alvorlige problemer.

Så når vi overvinner vanskelighetene med den moderne verdensorden, nærmer fremtiden seg fortsatt sakte. Venter svevende biler for alle og en teleporteringsbod i hver hage på oss de neste tiårene? Neppe. Vil fremtidens transport se ut som det vi kan tenke oss? Også usannsynlig. Og det er ikke så ille.

Introduksjon
1. Historisk studie av problemstillingen
2. Lovende fremtidens motorer
3. Utsiktene til private selskaper i luftfartssektoren
Konklusjon
Liste over brukt litteratur

INTRODUKSJON

Takket være utviklingen av teknologi i verden begynte livet å haste i et akselerert tempo. Nå har teknologier utviklet seg sterkt - selv datamaskiner i vår tid, sammenlignet med maskiner for 20-30 år siden, har blitt så kraftige at du ikke engang kan tro det. På relativt kort tid har teknologien utviklet seg til nivåer vi aldri hadde forestilt oss.

Takket være utviklingen av informasjon og annen teknologi har det skjedd store endringer også på andre områder. For eksempel luftfart, hvis du ser - hva det var før og nå - dette er en stor forskjell, det har blitt mer komplekst, kraftigere, sikrere for flyreiser.

I dag utvikler teknologier seg mot romfartstransport. Når vi snakker om romfartstransport, ser jeg for meg at vi snart vil begynne å nærstudere verdensrommet ved å fly over store romavstander.

Målet med arbeidet er å vurdere spørsmålet - hva er fremtiden for romfartstransport?
I denne forbindelse ble følgende oppgaver satt i arbeidet:

• utføre en historisk studie av problemet;
• vurdere lovende motorer for fremtiden;
• å studere utsiktene til private selskaper i romfartssektoren.

1. HISTORISK STUDIE AV PROBLEMSTILLINGEN

For første gang trodde den progressive menneskeheten på virkeligheten av flukt til fjerne verdener på slutten av 1800-tallet. Det var da det ble klart at dersom flyet får den hastigheten som er nødvendig for å overvinne tyngdekraften og opprettholder den i tilstrekkelig tid, vil det kunne gå utover jordens atmosfære og få fotfeste i bane.

Den 4. oktober 1957 begynte en ny, eller rettere sagt den første, æra innen romutforskning – oppskytingen av jordens første kunstige satellitt, Sputnik-1 (fig. 3), ved bruk av R-7-raketten (fig. 1.2). ), designet under ledelse av Sergei Korolev. Den første satellitten var mikroskopisk, litt over en halv meter i diameter og veide bare 83 kg. Han gjorde en fullstendig revolusjon rundt jorden på 96 minutter.

Bare en måned etter oppskytingen av Sputnik-1 gikk det første dyret, hunden Laika, i bane ombord på den andre kunstige jordsatellitten (fig. 4). Målet hennes var å teste overlevelsen til levende vesener under forholdene for romflukt. Oppskytingen og oppskytingen av satellitten i bane var vellykket, men etter fire omløp rundt jorden, på grunn av en feil i beregninger, steg temperaturen inne i apparatet for mye, og Laika døde. Selve satellitten roterte i rommet i ytterligere 5 måneder, og mistet deretter fart og brant opp i de tette lagene av atmosfæren.

Laika - det første dyret som ble skutt inn i jordens bane (fig. 4)

De første pjuskete kosmonautene som, da de kom tilbake, hilste på sine «sendere» med gledelige bjeff, var Belka og Strelka (fig. 5), som dro avgårde for å erobre himmelviddene på den femte satellitten i august 1960. Flyturen deres varte i en litt mer enn en dag, og i løpet av denne tiden klarte hundene å sirkle rundt planeten 17 ganger. Som et resultat av oppskytningen ble selve romfartøyet også ferdigstilt og endelig godkjent - om bare 8 måneder vil den første personen gå ut i verdensrommet i et lignende apparat.

Belka og Strelka(fig 5)

Dag 12. april 1961 den første mannen til å erobre verdensrommet - Yuri Gagarin på Vostok-1 romfartøyet. Det skal bemerkes at flyforholdene var langt fra de som nå tilbys romturister: Gagarin opplevde åtte til ti ganger overbelastning, det var en periode da skipet bokstavelig talt ramlet, og bak vinduene brant huden og metall smeltet.

Yuri Gagarin (fig. 6)

Etter Gagarins flukt falt betydelige milepæler i romforskningens historie etter hverandre: verdens første grupperomflukt ble foretatt (fig. 8), deretter dro den første kvinnelige kosmonauten Valentina Tereshkova (1963) ut i verdensrommet (fig. 7), den første romferden fant sted flerseters romfartøy, Alexei Leonov (fig. 10) ble den første personen som utførte en romvandring (1965). Til slutt, 21. juli 1969, fant den første landingen av en mann på månen sted (fig. 9)

Den første definisjonen av romfartsteknikk dukket opp i 1958. Definisjonen forente jordens atmosfære og ytre rom til en enkelt sfære og kombinerte begge begrepene: fly (aero) og romfartøy (rom). Som svar på USSRs første oppskyting av den første jordsatellitten i verdensrommet 4. oktober 1957, lanserte amerikanske romfartsingeniører den første amerikanske satellitten 31. januar 1958.

For enkelhets skyld er romfartøyer (SC) delt inn i 3 generasjoner

FØRSTE GENERASJON

Den første generasjonen bør betraktes som den sovjetiske "Vostok" og den amerikanske "Mercury". De måtte løse bare ett problem: å bevise at en person kan settes i bane nær jorden, at man kan leve i verdensrommet, og man kan returnere til jorden i live og frisk.

ROMSKIP VOSTOK

En tre-trinns bærerakett består av fire sideblokker (trinn I) plassert rundt en sentral blokk (trinn II). Det tredje trinnet av raketten er plassert over den sentrale blokken. En firekammers væskedrivstoffmotor RD-107 ble installert på hver av blokkene i det første trinnet, og en firekammers jetmotor RD-108 ble installert i det andre trinnet. Trinn III var utstyrt med en ettkammers væskedrivstoffmotor med fire styredyser.

Lanseringskjøretøy "Vostok"
1 - hodekappe;
2 - nyttelast;
3 - oksygentank;
4 - skjerm; 5 - parafintank;
6 - kontrolldyse;
7 — flytende rakettmotor (LRE);
8 - overgangsgård;
9 - reflektor;
10 - instrumentrom til sentralenheten;
11 og 12 - alternativer for hovedenhet
(fra henholdsvis AMS "Luna-1" og fra AMS "Luna-3").

Vostok-romfartøyet besto av et nedstigningskjøretøy og et instrumentmonteringsrom koblet sammen. Skipets masse er ca 5 tonn.
Nedstigningskjøretøyet (cockpit) ble laget i form av en ball med en diameter på 2,3 m. Nedstigningskjøretøyet var utstyrt med et astronautsete, kontrollenheter og et livstøttesystem. Setet var plassert på en slik måte at overbelastningen som oppstår under start og landing hadde minst effekt på astronauten.

Kapsel etter landing (Figur 14)

ANDRE GENERASJON

Hovedoppgaven til andre generasjon er utvikling av systemer for skip av neste generasjon.
På Voskhod ble landingssystemet utarbeidet. Avvisningen av utkastsystemet gjorde det mulig å øke kapasiteten uten større bearbeiding av skipet.

ROMSKIP "VOSHOD"

Romfartøyet "Voskhod-2" (fig. 15)

Oppgavene til romflyvninger utvides og romfartøyer blir forbedret tilsvarende. Den 12. oktober 1964 steg tre personer umiddelbart opp i verdensrommet på Voskhod-romfartøyet: V. M. Komarov (skipssjef), K. P. Feoktistov (nå doktor i fysiske og matematiske vitenskaper) og B. B. Egorov (lege).

Romfartøyet "Voskhod-1" (fig. 16)

Det nye skipet var betydelig forskjellig fra skipene i Vostok-serien. Den hadde plass til tre astronauter, hadde et mykt landingssystem. "Voskhod-2" hadde en luftsluse for å forlate skipet ut i verdensrommet.
Voskhod-2-flyvningen fant sted 18. mars 1965. Etter at romfartøyet gikk i bane, ble låsekammeret åpnet. Luftslusen foldet seg ut på utsiden av kabinen, og dannet en sylinder som kunne romme en mann i romdrakt.

Voskhod-2 romfartøy og låseordning på skipet

1,4,9, 11 - antenner;

2 - TV-kamera;

3 - sylindre med trykkluft og oksygen;

5 - TV-kamera;

6 - lås før fylling;

7 - nedstigningskjøretøy;

8 - aggregatrom;

10 - motoren til bremsesystemet;

A - fylle låsen med luft;

B - utgang av kosmonauten inn i luftslusen (luken er åpen);

B - luftutløp fra luftslusen til utsiden (luken er lukket);

G - utgang av kosmonauten til verdensrommet med den ytre luken åpen;

D - separasjon av luftslusen fra kabinen.

TREDJE GENERASJON

Romfartøy "Soyuz" og "Apollo" - disse skipene var beregnet på å fly til månen og kunne følgelig komme inn i jordens atmosfære med en andre kosmisk hastighet.

ROMSKIP "SOYUZ"

Soyuz romfartøy (fig. 17)

Soyuz-romfartøyet består av et orbitalrom, en nedstigningsmodul og et instrumentaggregatrom.
Astronautenes stoler er plassert i kabinen til nedstigningskjøretøyet. Formen på stolen gjør det lettere å tåle overbelastningene som oppstår under start og landing. En spesiell støtdemper myker opp støtene som oppstår under landing.
Soyuz har to autonomt opererende livsstøttesystemer: cockpit-livstøttesystemet og romdrakt-livstøttesystemet.

Lanseringskjøretøy "Soyuz"

Startvekt, t - 300
Nyttelastvekt, kg
Sojus - 6800
"Fremgang" - 7020
Motortrykk, kN
I scene - 4000
II scene - 940
III trinn - 294
Maksimal hastighet, m/s 8000

1— nødredningssystem (SAS);
2—pulverakseleratorer;
3 - skip "Soyuz";
4 - stabiliserende skjold;
5 og 6 - drivstofftanker III trinn;
7 — motortrinn III;
8 - gård mellom trinn II og III;
9 - tank med oksidasjonsmiddel trinn I;
10 - tank med oksidasjonsmiddel trinn I;
11 og 12—tanker med drivstoff fra 1. trinn;
13 - tank med flytende nitrogen;
14 — motor i første trinn;
15 — motortrinn II;
16 - kontrollkammer;
7 - luftratt.

Utskytningskjøretøy "Soyuz" (fig. 18)

Soyuz T-romfartøyet ble opprettet på grunnlag av Soyuz-romfartøyet. Soyuz T-2 ble først satt i bane i juni 1980. Det nye kjøretøyet ble skapt under hensyntagen til erfaringen med å utvikle og drive romfartøyet Soyuz. Utsettingsvekten til skipet er 6850 kg. Den estimerte varigheten av en autonom flytur er 4 dager, som en del av orbitalkomplekset 120 dager.

Hovedenhetsalternativer (fig. 19)

I - med skipet "Voskhod-2";

II - med romfartøyet Soyuz-5;

III - med romfartøyet Soyuz-12;

IV - med romfartøyet Soyuz-19

AVDELING: LASTESKIP

Ved utvikling av orbitalstasjoner av andre generasjon (stasjonene er designet for å fylle på forbruksvarer under flyturen), oppsto spørsmålet om å levere last til orbitalstasjoner. For dette utviklet vi skipet "Progress"

LASTESKIP FREMGANG

Dokking av lasteromfartøyet Progress M-27M med ISS (fig. 19)

Progress er en serie transport-ubemannede lasteromfartøyer (TGC) som ble skutt opp i bane ved hjelp av en Soyuz-utskytningsfartøy. Utviklet i USSR for å forsyne orbitale stasjoner.
Utviklingen av et nytt skip basert på romfartøyet Soyuz under koden 7K-TG ble startet i 1973. Den første Progress gikk i bane 20. januar 1978.

Utvikleren og produsenten av skipene til Progress-familien fra 1970-tallet til i dag er Energia Rocket and Space Corporation.

Transportlasteskip "Progress M1-10" (fig. 20)

Det første Progress-1 lasteskipet ble skutt opp til Salyut-6 orbitalstasjon 20. januar 1978. Operasjonen ble kontrollert av Mission Control Center og kosmonautene Yuri Romanenko og Georgy Grechko, som var på Salyut-6-stasjonen. 22. januar ble skipet lagt til kai med stasjonen i automatisk modus.

GREEN: GENBRUKSBAR SHUTTOPS

Jeg vil trekke frem denne typen skip som en filial. Siden de er et alternativ til orbitalstasjoner.

"ROMSKIP"

Romfergen er et gjenbrukbart transportromfartøy. Det ble forstått at skyttelfartøyene ville "skule som skyttelbåter" mellom lav jordbane og jorden, og levere nyttelast i begge retninger.

Romferge etter landing (Figur 21)

Romfergeprogrammet har blitt utviklet av nordamerikanske Rockwell og en gruppe tilknyttede entreprenører på vegne av NASA siden 1971. Utviklings- og utviklingsarbeid ble utført som en del av et felles program mellom NASA og Luftforsvaret. Totalt ble det bygget fem skyttelbusser (to av dem omkom i ulykker) og en prototype. Flyreiser til verdensrommet ble utført fra 12. april 1981 til 21. juli 2011.

Romferge ved oppskyting (Figur 22)

I 1985 planla NASA at innen 1990 skulle det være 24 oppskytinger per år, og hvert av skipene ville gjøre opptil 100 flyvninger ut i verdensrommet. I praksis ble de brukt mye mindre - over 30 års drift ble det gjort 135 oppskytinger (inkludert to katastrofer).

Skyttelstart til ISS

Den 30. oktober 1968 henvendte to NASA-hovedkvarter seg til amerikanske romselskaper med et forslag om å utforske muligheten for å lage et gjenbrukbart romsystem, som skulle redusere kostnadene til romfartsorganisasjonen, med forbehold om intensiv bruk.

Romfergen "Buran" (fig. 23)

Det ble besluttet å insistere på opprettelsen av skyttelbussen, men ikke som et transportskip for montering og vedlikehold av romstasjonen, men som et system som er i stand til å tjene penger og hente inn investeringer ved å skyte opp satellitter i bane på kommersiell basis.

2. LOVENDE FREMTIDENS MOTORER

Moderne rakettmotorer takler godt oppgaven med å skyte ut utstyr i bane, men er helt uegnet for langvarig romfart. Derfor har forskere i mer enn et tiår jobbet med å lage alternative rommotorer som kan akselerere skip til rekordfart. Vurder hovedideene til motorer fra dette området.

EmDrive

EmDrive-motor (Figur 24)

EmDrive (Electro Magnetic Drive, elektromagnetisk motor) bruker elektromagnetiske mikrobølgehulrom for å konvertere energi direkte til skyvekraft uten behov for drivstoff. Designet er en metallbøtte i form, forseglet i begge ender. Inne i denne bøtta er det en magnetron som sender ut elektromagnetiske bølger.

Oppsettet til EmDrive-motoren (fig. 25)

Først foreslått av et britisk forskningsselskap, ble EmDrive-konseptet avvist av det meste av det vitenskapelige samfunnet som brudd på fysikkens lover, inkludert loven om bevaring av momentum.

White teoretiserte at EmDrives skyvekraft genereres av virtuelle partikler i kvantevakuumet, som oppfører seg som brenselioner i magnetohydrodynamiske fremdriftssystemer, trekker ut "drivstoff" fra selve stoffet i rom-tid og eliminerer behovet for drivstoff. Selv om mange forskere har kritisert Whites teoretiske modell, mener andre at han i det minste peker på det riktige

Fysikk er en eksperimentell vitenskap, og det faktum at EmDrive fungerer har blitt bekreftet i laboratoriet, men arten av den observerte skyvekraften er fortsatt uklar.

EmDrive-motortest

Gitt fordelene til EM Drive, er det ikke vanskelig å se hvorfor folk vil se det fungere. Teoretisk sett kan den generere nok skyvekraft til å fly til månen på fire timer, til Mars på 70 dager, til Pluto på 18 måneder, alt uten en dråpe drivmiddel. Dessverre er dette fremdriftssystemet basert på prinsipper som bryter loven om bevaring av momentum.

Rapporten erkjenner også behovet for ytterligere testing for å utelukke andre mulige årsaker. Og hvis eksterne årsaker også kan utelukkes, vil fremtidige tester utfordre ytelsen til EM Drive.

Temperaturforplantningsgradient på overflaten (fig. 26)

På toppen av alt dette bemerker IB Times at legens innlegg inneholdt informasjon fra et utdrag fra artikkelen:
"Data fra tester av forover, revers og null skyvekraft i TM212-modus ved mindre enn 8106 mm Hg. Kunst. viste at systemet konsekvent leverer skyvekraft med en effektfaktor på 1,2 +/- 0,1 mN/kW."

solseil

Solseil (fig. 27)

The Planetary Society lanserte et prosjekt kalt LightSail for å utforske muligheten for å utvikle et romfartøy drevet utelukkende av solenergi og akselerert utelukkende av sollys.

Problemet er imidlertid at lystrykket er ekstremt lavt og avtar med økende avstand fra kilden. Derfor, for å være effektivt, må et slikt seil ha en veldig lav vekt og et veldig stort område.

Etter flere mislykkede forsøk fra LightSail 1-programmet i 2015, ble testkjøringen og utplasseringen av solseilet fortsatt fullført. En ny solseilvariant, LightSail 2, skal etter planen skytes opp i jordens bane av en SpaceX Falcon Heavy-rakett i 2018.

elektrisk seil

Solen sender ikke bare ut fotoner, men også elektrisk ladede partikler av materie: elektroner, protoner og ioner. Alle danner den såkalte solvinden, som hvert sekund frakter bort omtrent en million tonn materie fra stjernens overflate.
Solvinden strekker seg over milliarder av kilometer og er ansvarlig for noen av naturfenomenene på planeten vår.
Solvinden, som luftvinden, er ganske egnet for å reise, du trenger bare å få den til å blåse inn i seilene. Elektrisk seilprosjekt opprettet i 2006 av den finske forskeren Pekka Janhunen. Denne motoren består av flere lange, tynne kabler, som ligner eikene til et felgløst hjul.

Prinsippet for drift av det elektriske seilet (fig. 28)

Prinsippet som HERTS fungerer på, er utvekslingen av momentum mellom en rekke lange strømførende ledninger og solvindprotoner som strømmer radialt fra solen med hastigheter på 300 til 700 km/s. Høyspente positivt ladede ledninger orientert mot solvindstrømmen reflekterer de strømmende protonene, noe som resulterer i en reaktiv kraft i ledningene - også rettet radialt bort fra solen. I løpet av måneder vil denne lille styrken akselerere romfartøyet til gigantiske hastigheter i størrelsesorden 100-150 km/s (fra 20 til 30 AU per år).

ionmotor

Ion thruster (Figur 29)

Strømmen av ladede partikler av materie, det vil si ioner, sendes ikke bare ut av stjerner. Ionisert gass kan også lages kunstig. Normalt er gasspartikler elektrisk nøytrale, men når atomene eller molekylene mister elektroner, blir de til ioner. I sin totale masse har en slik gass fortsatt ikke en elektrisk ladning, men dens individuelle partikler blir ladet, noe som betyr at de kan bevege seg i et magnetfelt.

I en ionthruster ioniseres en inert gass av en strøm av høyenergielektroner. De slår elektroner ut av atomer, og de får en positiv ladning. Videre akselereres de resulterende ionene i et elektrostatisk felt til hastigheter i størrelsesorden 200 km/s, som er 50 ganger høyere enn hastigheten på gassutstrømning fra kjemiske jetmotorer. Moderne ionthrustere har imidlertid svært lite skyvekraft - omtrent 50-100 millinewton. En slik motor ville ikke engang kunne bevege seg av bordet. Men han har et seriøst pluss.

Den høye spesifikke impulsen kan redusere drivstofforbruket i motoren betydelig. For gass-ionisering brukes energi hentet fra solcellepaneler, slik at ionmotoren er i stand til å fungere i svært lang tid - opptil tre år uten avbrudd. I en slik periode vil han ha tid til å akselerere romfartøyet til hastigheter som kjemiske motorer aldri har drømt om.

Ione-thrustere har streifet rundt i solsystemet mer enn én gang som en del av forskjellige oppdrag, men vanligvis som hjelpemidler, ikke primære.

Nylige tester av X3-boosteren (en variant av Hall-thrusteren) har vist at anlegget er i stand til å operere på over 100 kW og generere 5,4 Newtons kraft, den høyeste effektivitetsvurderingen for noen ionplasma-thruster til dags dato.

Fusjonsmotor

Termonukleær motor (fig. 30)

Folk har prøvd å temme energien til termonukleær fusjon siden midten av 1900-tallet, men så langt har de ikke klart det. Ikke desto mindre er kontrollert termonukleær fusjon fortsatt veldig attraktiv, fordi den er en kilde til enorm energi hentet fra veldig billig drivstoff - isotoper av helium og hydrogen.

Fusjon oppstår når to hydrogenatomer kolliderer og skaper et større helium-4-atom, som frigjør energi i prosessen.

Syntese kan bare skje i et ekstremt varmt miljø, hvis temperatur måles i millioner av grader. Plasmastjerner er de eneste naturlige objektene som er varme nok til å skape en fusjonsreaksjon. Plasma, ofte referert til som materiens fjerde tilstand, er en ionisert gass som består av atomer som har mistet noen av elektronene sine. Fusjonsreaksjonen er ansvarlig for å skape 85 % av solens energi.

Det høye varmenivået som kreves for å lage denne typen plasma gjør det umulig å lukke det i en beholder med noe stoff som er kjent for oss. Plasma leder imidlertid elektrisitet godt, noe som gjør det mulig å holde, kontrollere og akselerere den ved hjelp av et magnetfelt.

En fusjonsmotor kan ha en spesifikk impuls så høy som 300 ganger den til konvensjonelle kjemiske motorer. En typisk kjemisk rakettmotor har en impuls på omtrent 1300 sekunder, som betyr at motoren produserer 1 kilo skyvekraft for 1 kilo drivmiddel på 1300 sekunder. En fusjonsrakett kan ha et momentum på 500 000 sekunder.

For øyeblikket er det flere prosjekter for design av en jetmotor drevet av termonukleær fusjon. Den termonukleære reaktoren i en slik motor vil være et sylindrisk kammer uten trykk som måler 100-300 meter i lengde og 1-3 meter i diameter. Drivstoff må tilføres kammeret i form av høytemperaturplasma, som ved tilstrekkelig trykk går inn i en kjernefysisk fusjonsreaksjon. Spoler av et magnetisk system plassert rundt kammeret skal forhindre at dette plasmaet kommer i kontakt med utstyret.

Den termonukleære reaksjonssonen er plassert langs aksen til en slik sylinder. Ved hjelp av magnetiske felt strømmer ekstremt varmt plasma gjennom reaktordysen, og skaper en enorm skyvekraft, mange ganger større enn kjemiske motorer.

Antimaterie motor

All materien rundt oss består av fermioner - elementærpartikler med et halvt heltallsspinn. Dette er for eksempel kvarker som utgjør protoner og nøytroner i atomkjerner, samt elektroner. Hver fermion har sin egen antipartikkel. For et elektron er det et positron, for en kvark er det en antikvark.

Antipartikler har samme masse og samme spinn som deres vanlige "kamerater", forskjellig i tegnet til alle andre kvanteparametere. Teoretisk sett er antipartikler i stand til å utgjøre antimaterie, men så langt har antimaterie ikke blitt registrert noe sted i universet. For grunnleggende vitenskap er det et stort spørsmål hvorfor det ikke er der.
Men i laboratoriet kan du få en viss mengde antimaterie. For eksempel ble det nylig utført et eksperiment som sammenlignet egenskapene til protoner og antiprotoner som ble lagret i en magnetfelle.

Når antimaterie og vanlig materie møtes, skjer en prosess med gjensidig utslettelse, ledsaget av en bølge av kolossal energi. Følgelig er det et ønske om å bruke denne energien til romreiser ved å lage en fotonmotor som ligner på et solseil, bare i dette tilfellet vil lyset bli generert av en intern kilde.

3. PRIVATE SELSKAPERS PERSPEKTIVET

I AEROSROMSRETNING

De siste årene har de statlige romfartsorganisasjonene i forskjellige land mistet monopolet på flyreiser utenfor jorden. I økende grad er det vellykkede oppskytninger av private fly som går inn i bane eller suborbitalt rom. Jeg vil gjerne snakke om utsiktene til private selskaper som bruker eksemplet med SpaceX.

SpaceX

SpaceX er et selskap grunnlagt i 2002 av Elon Musk. Hovedmålet til SpaceX er å redusere kostnadene ved romfart og bane vei for koloniseringen av Mars.

Selskapet utviklet Falcon 1 og Falcon 9 bæreraketter med mål om å gjøre dem gjenbrukbare fra starten av, og Dragon-romfartøyet (som ble lansert i bane av de samme Falcon 9s) for å forsyne den internasjonale romstasjonen. Passasjerversjonen av Dragon V2-romfartøyet for transport av astronauter til ISS er i sluttfasen av utviklingen.

SpaceX utviklet og lanserte med suksess Falcon 1 lett-klasse og Falcon 9 mellomklasse bæreraketter ut i verdensrommet; Falcon Heavy bærerakett er under utvikling, med en første lansering planlagt til januar 2018.

Falcon 1

Falcon 1 (Figur 31)

Den første oppskytingen av en bærerakett fra SpaceX skjedde 24. mars 2006. Romfartøyet Falcon 1 var 21,7 meter langt og hadde en utskytningsvekt på 38 555 kilo, hvorav 670 kg var nyttelast. Oppskytingen endte imidlertid i fiasko selv på driftsstadiet til den første etappen.

Den andre og tredje oppskytingen av Falcon 1-raketten var også mislykket for SpaceX. Dessuten, i sistnevnte tilfelle, hadde romfartøyet allerede en nyttelast: en amerikansk militærsatellitt, to malaysiske kommersielle mikrosatellitter, samt asken fra de døde for begravelse i verdensrommet.

Investorer som så på det ambisiøse selskapet mistet interessen for det, og Elon Musks personlige midler tok raskt slutt.

Og så bestemte Musk seg for å gå for blakk. Bokstavelig talt to måneder etter Falcon 1's tredje fall, 28. september 2008, ble den fjerde oppskytingen av raketten utført, noe som viste seg å være vellykket. Samtidig hevder direktøren for SpaceX selv at dersom denne oppskytningen mislyktes, ville selskapet opphøre å eksistere.

Falcon 1 bærerakett

Falcon 9

Falcon 9 bærerakett (Figur 32)

For første gang gikk denne bæreraketten i bane 4. juni 2010. Så langt har det vært 18 Falcon 9 lanseringer, alle vellykkede.

Falcon 9 er en familie av engangs- og delvis gjenbrukbare tunge bæreraketter fra Falcon-serien til det amerikanske selskapet SpaceX. Falcon 9 består av to trinn og bruker RP-1 parafin (drivstoff) og flytende oksygen (oksidasjonsmiddel) som drivstoffkomponenter. "9" i navnet refererer til antallet Merlin flytende rakettmotorer installert i den første fasen av bæreraketten.

Bæreraketten har gjennomgått to betydelige modifikasjoner siden den første lanseringen.

Falcon 9 v1.0, lansert fem ganger fra 2010 til 2013,
Falcon 9 v1.1, som erstattet den med 15 lanseringer; bruken ble fullført i januar 2016.
Falcon 9 Full Thrust (FT), den nyeste versjonen, først lansert i desember 2015, bruker superkjølte drivstoffkomponenter og maksimal motorkraft for å øke bærerakettens ytelse med 30 %.

Falcon 9 v1.1 (Figur 33)

Falcon 9s første trinn kan gjenbrukes, utstyrt med utstyr for retur og vertikal landing på en landingsplass eller flytende plattform for autonome droneskip. Og hvis de første oppskytningene av Falcon 9-raketten ikke antydet dens gjenbrukbare handling, har SpaceX så smått begynt å teste teknologien for gjenbruk av det første trinnet av raketten. Men det er nettopp denne delen av den som er den dyreste utgiftsposten for romoppskytinger.

Lansering av bæreraketten og landing av første trinn av Falcon 9

Den 22. desember 2015, etter å ha skutt opp 11 Orbcomm-G2-satellitter i bane, landet den første etappen av Falcon 9 FT bæreraketten på landingsområdet for første gang.

Den 8. april 2016, som en del av SpaceX CRS-8-oppdraget, landet den første fasen av Falcon 9 FT-raketten på offshoreplattformen Of Course I Still Love You for første gang i rakettvitenskapens historie.
30. mars 2017 ble samme etappe, etter vedlikehold, relansert som en del av SES-10-oppdraget og landet igjen med suksess på offshore-plattformen.

Falcon 9 brukes til å skyte opp geostasjonære kommersielle kommunikasjonssatellitter, forskningsromfartøy, Dragon-lastromfartøyet under Commercial Resupply Services-programmet for å forsyne den internasjonale romstasjonen på nytt, og vil også bli brukt til å skyte opp Dragon V2-bemannet versjon.

Falcon Heavy

Falcon Heavy (Figur 34)

SpaceX utvikler for tiden romfartøyet Falcon Heavy, som vil bli historiens kraftigste bærerakett. Med en utskytningsvekt på 1463 tonn kan den bære opptil 53 tonn nyttelast. Det forventes at SpaceX ved hjelp av disse rakettene vil utføre sine oppdrag til Mars.

Fra og med 2017 er SpaceX sin Falcon Heavy-rakett den kraftigste raketten i verden, i stand til å skyte opp minst dobbelt så mye nyttelast ut i verdensrommet som ethvert aktivt romfartøy. Raketten ble spesielt designet for å gjenoppta bemannede flyvninger til Månen, samt for å utføre de første flyvningene til Mars.

Denne raketten er i stand til å skyte opp mer enn 54 tonn (119 000 pund) i bane, tilsvarende en Boeing 737 med passasjerer, mannskap, bagasje og drivstoff. Falcon Heavy vil kunne skyte opp til 22,2 tonn i geooverføringsbane, og vil kunne sende rundt 13,6 tonn til Mars.
Falcon Heavy kan løfte mer enn dobbelt så mye nyttelast som United Launch Alliances (ULAs) kraftigste Delta IV Heavy bærerakett i drift.

Lansering av bæreraketten og landing av trinnene

Det første trinnet, sammen med boosterne, danner en kraftig bunt med 27 rakettmotorer, som til sammen genererer mer enn 5 millioner pund skyvekraft ved utskyting, som kan sammenlignes med rundt atten Boeing 747-fly.
På toppen av det første trinnet er en spesiell mellomstruktur (mellomtrinn) som rommer andre trinns motorer og spesielt fradokkingsutstyr.

Det første trinnet av Falcon Heavy-raketten er utstyrt med et gjenbrukbart system for kontrollert retur og landing av første trinn og dens sideforsterkere i tre forskjellige seter.

Tatt i betraktning at for å returnere det første trinnet til landingsstedet, vil det være nødvendig å redusere massen til utgangsnyttelasten, i forbindelse med dette vil mest sannsynlig nesten alle landingene utføres på den autonome romporten flytende plattform for et droneskip. Men sideforsterkerne vil tvert imot gå tilbake til lanseringsstedet til landingsstedene.

Det andre trinnet er nøyaktig det samme som for Falcon 9. Den drives av en enkelt Merlin 1D Vacuum-motor, som er vurdert til å brenne i omtrent seks minutter og produsere 934 kN skyvekraft, som kan slås av og startes på nytt flere ganger. nødvendig for å levere forskjellige nyttelaster til forskjellige baner.

Drage

Skytteldrage (fig. 35)

Dragon er SpaceXs privateide gjenbrukbare transportromfartøy, utviklet av NASA som en del av programmet Commercial Orbital Transportation Services (COTS), designet for å levere og returnere nyttelast og, i fremtiden, mennesker til den internasjonale romstasjonen. Den kan levere opptil 3310 kilo nyttelast i bane og ta opptil 2500 kg derfra.

Behovet for nye lasteskip oppsto fra USA på grunn av avslutningen av Shuttle-flyvningene.

Fra 2017, og siden 2012, er Dragon verdens eneste operative lasteromfartøy som er i stand til å returnere til jorden.

SpaceX begynte utviklingen av Dragon-romfartøyet på slutten av 2004.

Dragon-romfartøyet ble det første private romfartøyet som lå til kai ved den internasjonale romstasjonen.

I henhold til kontrakten mellom NASA og SpaceX under Commercial Resupply Services-programmet, skulle sistnevnte utføre 12 vanlige oppdrag til ISS, men i mars 2015 bestemte NASA seg for å forlenge kontrakten med ytterligere tre oppdrag i 2017. Kontraktsummen med NASA er på rundt 1,6 milliarder dollar (økt til rundt 2 milliarder etter forlengelsen).

Dragon V2

Dragon V2 (Figur 36)

Dragon V2 er en ny, forbedret versjon av SpaceX sin Dragon-romferge, bestilt av NASA som en del av programmet Commercial Crew Development (CCDev), designet for å ta folk til den internasjonale romstasjonen og returnere dem til jorden. Den vil bli skutt opp i bane av en Falcon 9 bærerakett fra Launch Complex LC-39A ved Kennedy Space Center. Passasjerversjonen av Dragon-romfartøyet ble avduket 30. mai 2014 av Elon Musk.

Dragon V2 fra innsiden (fig. 37)

Dragon V2 er en avansert bemannet versjon av Dragon gjenbrukbare kjøretøy som vil tillate mannskapet å nå ISS og returnere til jorden med full kontroll over landingen. Opptil syv astronauter kan være i Dragon V2-kapselen samtidig. I motsetning til lastversjonen, vil den dokke med ISS på egen hånd, uten å bruke stasjonens manipulator. Kostnaden for flyturen per kosmonaut vil være 20 millioner dollar.

Dragon V2 Flight Animation

Opprinnelig, i mai 2014, skulle det være en kontrollert landing på motorer (fallskjermopplegg som reserve), støtter for myk landing. Ifølge utviklerne, takket være SuperDraco-motorene, er enheten i stand til å lande nesten hvor som helst med nøyaktigheten til et helikopter, og muligheten for en kontrollert landing opprettholdes hvis 2 av de 8 motorene svikter. Ved motorsvikt utføres landing med fallskjerm. SuperDraco er de første thrusterne i romindustrien som blir 3D-printet. Deretter ble det bestemt at på de første flyvningene skulle skipet lande i havet ved hjelp av fallskjermer, og landing på bakken ved hjelp av motorer ville bli brukt på fremtidige flyvninger etter at sertifiseringsprosessen er fullført.

Romfergen Dragon V2 ble offisielt avduket våren 2014. For øyeblikket er de tekniske testene og lanseringene i gang, men ikke i full modus.

Dragon V2 benchmarks

Fortsettelsen av Dragon-linjen kan snart bli romfergen Red Dragon. Den vil bli laget direkte for Mars-oppdraget. Detaljene i dette prosjektet er imidlertid fortsatt ukjent for allmennheten.

Stor Falcon Rocket

Big Falcon Rocket (Figur 38)

Big Falcon Rocket er navnet på et universelt transportsystem som består av en gjenbrukbar supertung rakett og et skip som har plass til opptil hundre personer. Ifølge Musk kan en slik bunt brukes ikke bare til mars- og måneoppdrag, men også for å levere last til ISS. Og ved hjelp av BFR vil det være mulig å levere mennesker fra ett punkt på kloden til et annet
vil kunne sende opp til 150 tonn nyttelast inn i en lav referansebane.

Big Falcon Rocket i verdensrommet (Figur 39)

Det første trinnet av transportøren skal utstyres med 31 Raptor-motorer. I følge sjefen for SpaceX kan BFR i fremtiden erstatte alle eksisterende raketter produsert av selskapet, da det vil bli et universelt middel for transport av last og astronauter. Inne i BFR blir det 825 kubikkmeter ledig plass, fordelt på 40 hytter og fellesarealer. Lengden på skipet vil være ca 48 meter, og vekten vil være nesten 85 tonn. De to første ubemannede BFR-flyvningene til Mars er planlagt fullført innen 2022, og etter ytterligere to år skal SpaceX sende folk til den røde planeten.

Flyanimasjon Stor Falcon Rocket

Strukturen til Big Falcon Rocket (fig. 40)

BFR-missilet er veldig stort, og hvis du bare legger det i byen, blir det noe sånt som dette

Dimensjonering av Big Falcon Rocket (Figur 41)

Den er 130 meter høy og er egentlig en 40-etasjers skyskraper. Med en diameter på 13 meter vil den også være tre ganger tyngre og kraftigere med tanke på fremdrift enn den gigantiske Saturn V — Apollo-misjonsraketten — som fortsatt er den største menneskebygde raketten så langt.

Slik ser det ut ved siden av andre raketter:

Order of the Big Falcon Rocket med andre raketter (Figur 42)

Forskjellen blir enda mer slående sammenlignet med raketter når det gjelder massen av nyttelast (bærekapasitet til last og personer) som de kan sette i bane.

Oppløsning av Big Falcon Rocket med andre raketter når det gjelder nyttelastmasse (Figur 42)

En Raptor-motor produserer 310 tonn skyvekraft, og BFR har 42 av dem, for totalt 13 033 tonn skyvekraft.

rakettmotorer

Siden SpaceX ble grunnlagt i 2002, har selskapet utviklet flere rakettmotorer:

• Kestrel - for den andre etappen av Falcon 1,
• Merlin - for den første etappen av Falcon 1 og begge etappene av Falcon 9 og Falcon Heavy,
• Draco - thrustere for drageskipet og den andre fasen av Falcon 9 v1.0,
• SuperDraco - for nødredningssystemet og kontrollert landing av Dragon V2-romfartøyet.
• Også under utvikling er Raptor-motoren, som skal brukes til fremtidige oppdrag til Mars.

Flytende plattformteknologi

Den første fasen av Falcon 9 bærerakett (Figur 47)

For å redusere kostnadene ved oppskytinger, bruker SpaceX en kontrollert landing av første trinn av bæreraketten på en flytende plattform - Autonomous spaceport drone ship.
Det er ingen mannskap på plattformen, den fungerer helt autonomt, den kan også fjernstyres fra et støtteskip.
I følge en bedriftsrepresentant er den forventede sjansen for en vellykket avkastning av første trinn 75-80% for IEO og GPO 50-60%.

Landingsplan for første trinn på plattformen (fig. 48)

Den første vellykkede landingen av den første etappen av Falcon 9 bærerakett på en flytende plattform fant sted i april 2016 som en del av SpaceX CRS-8-oppdraget, en måned senere klarte SpaceX å gjenta denne suksessen, og landet scenen for første gang etter å ha skutt opp kommunikasjonssatellitten JCSAT-14 i geooverføringsbane. Reentry-profilen til scenen i det siste oppdraget var assosiert med høye temperaturbelastninger under reentry i de tette lagene av atmosfæren, som et resultat av at scenen fikk mest skade sammenlignet med de to tidligere returnerte. Selskapet bestemte seg for å bruke denne scenen til intensiv bakketesting, da den kom tilbake under de vanskeligste forholdene, som en guide for andre landingsetapper. Den første etappen som landet på plattformen ble relansert i slutten av mars 2017.

Vellykket landing av Falcon 9 1. etappe på en flytende plattform

Mislykket lander 1 etappe Falcon 9 på en flytende plattform

SpaceX suksessfaktorer

Det må innrømmes at den nåværende suksessen til SpaceX viste seg å være ganske uforutsigbar for det globale tekniske fellesskapet. Få trodde at Elon Musk ville være i stand til å oppnå ønsket resultat – et teknisk og kommersielt vellykket foretak for privat romutforskning.

Blant hovedfaktorene for suksess identifiserer eksperter følgende punkter:

1. Den private karakteren til SpaceX.
Erfaringene fra det siste tiåret har vist at næringsvirksomhet på nesten alle nivåer er en mye mer effektiv eier enn statlige strukturer. Dette gjelder også plassvekst.

Det private selskapet SpaceX er mye mer fokusert på å oppnå det endelige resultatet så raskt og billig som mulig enn det statlige byrået NASA. Sistnevnte har gjentatte ganger blitt kritisert for oppblåste budsjetter opprettet utelukkende for deres utvikling.

2. Lave kostnader for romflyvninger
Helt fra begynnelsen av sin eksistens planla SpaceX å bruke gjenbrukbare romfartøyer. Dette vil redusere kostnadene for hver lansering med nesten det halve.

Dessuten er kostnadene for romflyvninger sterkt påvirket av det lille antallet ansatte ved SpaceX. For øyeblikket er det anslått til tre og et halvt tusen mennesker. Til sammenligning har NASA over 18 000 ansatte.

3. Innovasjon
SpaceX ser sin suksess i maksimal implementering av innovative teknologier. Et privat firma har muligheten til å tiltrekke seg de beste spesialistene i verden innen ulike aktivitetsområder for samarbeid. Å jobbe for Elon Musk er en drøm for millioner av ingeniører, programmerere og administratorer. Alle er rettet mot suksess, på den raskeste og grenseløse utviklingen.

4. Statsstøtte
Suksessen til det private selskapet SpaceX ville imidlertid ikke vært mulig uten statlig støtte. For eksempel har NASA-byrået investert hundrevis av millioner dollar i prosjektene til Elon Musks idé, og kaller dem betaling for fremtidige lanseringer. Dette skjedde selv til tider da ingen kunne garantere suksessen til SpaceXs initiativer.

Konklusjon

Ser vi på den lovende utviklingen av romfartstransport i vår tid, kan vi si at fremtiden allerede har kommet! Det folk har drømt om i mange år begynner å gå i oppfyllelse. Allerede etter 5-10 år vil folk begynne å kolonisere Mars, dette ble mulig på grunn av returstadiene til bærerakettene, som vil redusere transportkostnadene betydelig og gi en vei til kolonisering, men ikke bare, det vil også gjøre det mulig å utvide romstasjoner, redusere utskytingskostnader kunstige satellitter og gjøre fly tilgjengelig for vanlige mennesker. Det hele er veldig inspirerende å gjøre noe! Jeg ble inspirert til å skrive denne artikkelen, som kan vekke en gnist i andre og inspirere dem til å gjøre noe annet. For å forandre verden til det bedre, trenger du bare å begynne med deg selv, og så vil verden rundt deg forandre seg selv. Når du ser på SpaceX og hva Elon Musk gjør, hvilke grandiose prosjekter han bringer til live, kan du sjekke at alt er mulig!