"Космическая праща" набирает обороты: скоро взлетит?

А было так, что ещё в самом начале ХХ века французский авиатор Анри де Графиньи предложил запускать космические аппараты в космос, прикрепляя их к гигантскому диску и раскручивая его до высокой скорости. По достижению нужной скорости он отцеплялся и далее летел бы уже по инерции. В научно-фантастическом рассказе А. Платонова "Лунная бомба", написанном им в 1926 году, запуск такого корабля описывался так:

"За три минуты до полуночи диску дали обороты. Электродвигатель ревел; гигантские вентиляторы прогоняли через мотор целые облака холодного воздуха; масло в аппаратах охлаждалось ледяными струями, и всё же едкий дым стоял вокруг всего сооружения. Диск грохотал, как канонада… В требуемый момент бомба отделилась от диска и улетела… Из зрителей оглохло около 15 000 человек, кроме того, у 10 000 произошли какие-то нервные контузии".

Годом позже во Франции был предложен кольцевой тоннель диаметром 20 км, в котором разгонялась бы тележка на коньках, а затем, разогнавшись, через боковое ответвление тоннеля вылетала бы в космос. Прошли годы, и вот сегодня придумки фантастов начала века стали понемногу превращаться в реальность! О том, каким образом это происходит сегодня, и пойдёт наш рассказ…

Частники-космопроходцы

Суборбитальный ускоритель

Сегодняшний уровень развития науки и техники столь высок, что даже школьнику по силам сделать в гараже атомный реактор, а в космос стремится всё больше и больше частных компаний, проекты которых отличаются большим своеобразием!

Вот и стартап из Калифорнии SpinLaunch решил пойти по необычному пути и использовать для запуска аппаратов в космос не традиционные ракеты, а… "суборбитальный ускоритель" — огромную центрифугу, способную забросить космический аппарат высоко в небо. Причём это не просто идея. Свой первый запуск их "космическая праща" уже успешно осуществила!

Альтернатива ракетам

Сегодня в моде альтернативные технологии, будь то энергетика или тот же космос. Вот и компания SpinLaunch (переводится как "запуск вращением") основанная в 2014 г. в Калифорнии, поставила перед собой цель: разработку экологически чистой технологии запуска космических аппаратов. И вместо реактивной использовать для этого центробежную силу.

Работы над "ускорителем" не афишировались, но велись на протяжении нескольких лет, а затем для испытаний прототипа в металле была арендована площадка на космодроме Spaceport America в штате Нью-Мексико. И вот наконец-то 22 октября состоялся первый успешный запуск массогабаритной модели ракеты.

Чем проще, тем лучше

Действует установка этой компании на основе древнего-предревнего принципа пращи, которым пользовались ещё первобытные охотники и знаменитые болеарские пращники из римских легионов. Всего-то и нужен был длинный ремень с уширением посредине. Один конец ремня привязан к запястью, другой удерживается пальцами. В уширение вкладывался камень, ремень раскручивался над головой, после чего свободный конец в определённый момент отпускался и… камень с силой летел в цель. По этому же принципу компания SpinLaunch и устроила свой центробежный метатель.

Центрифуга, поставленная "на попа"…

Суборбитальный ускоритель

Наверняка многие видели по телевизору, как на центрифуге раскручивают космонавтов, готовя их к перегрузкам. Но тренировочная центрифуга вращается в горизонтальной плоскости. В данном случае была построена пустотелая камера в виде огромного диска, в котором по его оси вращался длинный рычаг, на конце которого как раз и закреплялся запускаемый аппарат.

К нему по касательной прикреплялась направляющая труба, смотрящая в небо, верхний торец которой закрывался герметической мембраной. Центрифуга раскручивается мощным электродвигателем. Причём для того чтобы воздух внутри камеры не оказывал сопротивления движению, там поддерживается вакуум.

Центрифуга с ракетой на конце начинает вращаться, разгоняется, замки ракеты раскрываются, и она попадает в направляющую трубу и вылетает через неё в небо, прорывая при этом мембрану.

Диск-камера запускающего устройства имеет диаметр 50 метров — как хорошее колесо обозрения. Он должен быть герметичным, чтобы держать внутри вакуум и прочным, чтобы выдержать давление на него атмосферы.

Ракета, которую он запускает, невелика. Поэтому груз, который она может доставить на низкую околоземную орбиту, составляет пока что 181 кг. За счёт центробежной силы она может подняться на высоту более 60 км, а уже там на ней будут включаться ракетные двигатели, которые и выведут её на околоземную орбиту. Нужно подчеркнуть, что ракета эта многоразовая, то есть она может возвращаться на Землю и затем вновь отправляться в полёт.

Результат испытаний

Точные данные по результатам запуска 22 октября не сообщаются. Но известно, что установка использовала лишь 20% расчётной мощности, и, тем не менее, смогла разогнать ракету до очень высокой скорости, благодаря чему она достигла значительной высоты. То есть результаты были получены более чем обнадеживающие. Поэтому сегодня идёт речь уже о 30 суборбитальных запусках, после которых в случае их успешного проведения, начнутся полноценные орбитальные запуски с выведением запущенных аппаратов на околоземную орбиту.

Успех запусков позволит компании начать строительство "космической пращи" вдвое больших размеров, что в свою очередь даст ей возможность выйти на рынок "космических перевозчиков", на котором пока присутствуют одни лишь ракетчики.

В чём плюсы и какие минусы?

Французский проект горизонтального запуска

Считается, что подобная установка будет очень экологичной. Ведь запуск обычной ракеты — это десятки тонн сожжённого топлива, причем часто ещё и ядовитого. Это огромные дыры в озоновом слое, из-за которых, кстати говоря, и не была принята известная американская программа "Звёздных войн": выведение всех её компонентов в космос полностью лишило бы территорию США защитного озонового слоя.

В данном случае двигатель на ракете есть тоже, но он значительно слабее, и вреда от него для нашей атмосферы тоже значительно меньше. Считается, что запуск такой вот центробежной катапультой позволит вчетверо уменьшить запас топлива, нужный для дальнейшего подъёма ракеты на орбиту.

С космодрома невозможно запускать ракеты одна за другой. Тогда как данная установка позволяет поставить запуск космических аппаратов — тех же спутников, например, на поток с самым минимальным интервалом. Естественно, это отразится на стоимости выводимого на орбиту груза. По расчётам, цена за 1 кг нагрузки составит менее 3 тысяч долларов, что, безусловно, очень выгодно. И пусть вес самого груза будет меньше, важно, что дешевле будет сам запуск, причём значительно.

Высокая экологичность пусковой установки достигается ещё и за счёт использования в ней электрической энергии. Например, она может быть построена в пустыне и получать питание от панелей солнечных батарей!

С другой стороны, даже полномасштабная система, которую только ещё собираются построить, сможет запускать на низкие орбиты грузы весом не более 200 кг, что сужает круг потенциальных заказчиков.

Кроме того, сама пусковая камера является технически очень сложным сооружением. Ведь любая трещина в металле, из-за которой произойдёт её разгерметизация, грозит очень серьёзной аварией. Кроме того, существует немало сложностей с мембраной, закрывающей пусковую трубу. Она должна быть прочной, чтобы обеспечить герметичность установки, ведь воздух давит на неё с большой силой. А с другой стороны — она должна разрушаться головной частью запускаемой ракеты так, чтобы её не повредить. Дважды использовать её не получится, а вот цена её будет высокой!

Вопросы к будущему!

На сегодня пока ещё перспективы использования "космической пращи" неясны. Но работать над ней необходимо. Необходимо прежде всего потому, что это едва ли не идеальное устройство для запуска космических аппаратов… к Земле! Установить такую установку со временем можно было бы на Луне. Вакуум внутри диска был бы не нужен. Не нужен и сам диск. Ведь на Луне и так вакуум. Две высокие А-образные стойки для установки двигателя центрифуги и всё! Этого будет достаточно! Атмосферы нет — значит ничто ракету тормозить не будет. Поэтому двигатели лунной транспортной ракете практически не понадобятся, только лишь тормозные, обеспечивающие ей вход в атмосферу и мягкую посадку. Так что для Луны это будет ещё выгоднее, чем для Земли.