Перспективы в будущем - Ракеты прошлого и будущего
До конца 20 в. сгорание топлива оставалось основным источником энергии для реактивного движения. Хотя с 1920-х годов было предложено немало перспективных технических концепций, большинство из них не получило практического воплощения.
Гибридные двигатели. Заманчивой альтернативой РДТТ и ЖРД является идея гибридного двигателя, в которой объединены лучшие качества обоих. В гибридном двигателе используются твердое горючее и жидкий окислитель, например жидкий кислород или азотный тетроксид. Такой подход позволяет наполовину упростить систему подачи топлива при сохранении присущей РДТТ компактности. Поскольку окислитель и горючее хранятся раздельно, трещины в твердотопливном заряде горючего менее опасны, чем в традиционном РДТТ, что упрощает его изготовление. Однако, несмотря на значительные исследовательские усилия, особенно в 1980-х годах, эта идея так и не нашла широкого применения. Основная проблема состояла в недостаточно устойчивом и эффективном процессе горения.
Электроракетный двигатель. Электричество можно использовать для нагрева рабочего тела. Примером такого двигателя может служить ионный двигатель, в котором используются высоковольтная дуга для ионизации рабочего тела, например аргона или паров ртути, и электрическое поле для ускорения потока ионов. Принципиальным преимуществом такого двигателя является очень высокий удельный импульс (до 5000 с, в зависимости от конструкции двигателя и используемого рабочего тела). Тяга ионных двигателей очень мала и обычно находится в диапазоне от 0,02 до 0,03 Н. Ионные двигатели предназначаются для длительных космических полетов, когда за месяцы работы в условиях невесомости получается значительный суммарный прирост скорости. Ионные двигатели нашли также применение на геостационарных спутниках, где они обеспечивают постоянный небольшой импульс, достаточный для управления положением и сохранения орбиты. В других схемах ЭРД используются высокоэнергетическая плазма и магнитогидродинамический эффект.
Ядерные ракетные двигатели. Другой реактивной системой, которая едва не получила практическое воплощение, является ядерная. В США в рамках программы по созданию ядерного ракетного двигателя (ЯРД) NERVA был разработан графитовый реактор, охлаждаемый жидким водородом, который испарялся, нагревался и выбрасывался через ракетное сопло. Графит был выбран из-за его высокой температурной стойкости. По проекту NERVA ЯРД должен был развивать тягу 1100 кН в течение одного часа и иметь удельный импульс 800 с, что почти вдвое превышает соответствующий показатель для химических двигателей. Программа NERVA была отменена в 1972 из-за того, что на неопределенный срок был отодвинут пилотируемый полет на Марс, для которого она разрабатывалась.
Разновидность ЯРД, использующего реакцию деления, представляет газофазный ядерный двигатель, в котором медленно движущаяся газовая струя делящегося плутония окружена более быстрым потоком охлаждающего водорода. Эта идея не вышла, однако, из стадии предварительных исследований.
Интересная идея создания двигателя, использующего реакцию аннигиляции материи и антиматерии, изучалась в рамках программы стратегической оборонной инициативы (СОИ) США. Антивещество в виде атомов хранится в электромагнитной ловушке и посредством магнитного поля подается в камеру двигателя, где оно взаимодействует с обычным веществом, превращаясь в гамма-излучение, которое нагревает рабочую жидкость и создает реактивную струю. Хотя магнитные ловушки используются в физике высоких энергий, для получения нескольких граммов антивещества, необходимых для полета, требуется огромное количество энергии.
Внешние источники энергии. В рамках программ СОИ и Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства (НАСА) также изучалась реактивная система с мощным лазером, который нагревает рабочее тело, находящееся на борту ракеты. Сама ракета имеет небольшую массу, так как основная масса системы приходится на лазер, который может располагаться на Земле. Такая система требует исключительно точного наведения лазерного луча на цель, чтобы не сжечь ракету вместо нагрева рабочего тела. Рассматривалась также идея использования больших зеркал для фокусирования солнечных лучей на двигатель.
Использование энергии атомного взрыва. В 1960-х годах НАСА и Комиссия по атомной энергии США исследовали один довольно экзотический метод получения тяги в рамках проекта "Орион". В этом методе разгон ракеты до большой скорости, необходимой для полета к другим планетам, предполагалось осуществлять путем последовательных взрывов небольших атомных зарядов, выбрасываемых за ракетой. Специальные гасители должны были сглаживать воздействие взрывов. Однако проект "Орион" был отменен в соответствии с международными договорами по использованию космического пространства и ограничению ядерных вооружений.
Фотонные двигатели. Изучалась также возможность использования света для получения тяги в космосе. Частицы света - фотоны - создают очень малый реактивный импульс при воздействии на поверхность. Простейший двигатель такого рода представляет собой огромное пластиковое зеркало, которое отражает солнечные лучи и толкает космический аппарат в сторону от Солнца (солнечный ветер создает добавочный импульс). В настоящем фотонном двигателе вследствие аннигиляции обычного вещества и антивещества должен создаваться поток гамма-излучения, обеспечивающий реактивную тягу для движения космического аппарата.
Похожие статьи
-
Ракетные двигатели - Ракеты прошлого и будущего
По третьему закону механики, тела действуют друг на друга с силами, равными по модулю и противоположными по направлению. В ракетном двигателе этот закон,...
-
История - Ракеты прошлого и будущего
В соответствии со свидетельством древнеримского писателя Авла Геллия (англ. Aulus Gellius) одно из первых реактивных устройств использовалось более 2000...
-
Жидкостные ракетные ступени - Ракеты прошлого и будущего
Наиболее эффективные ракеты работают на жидком топливе, потому что химическая энергия жидких компонентов больше, чем твердых, а продукты их сгорания...
-
Общее представление о ракетах - Ракеты прошлого и будущего
Ракета - летательный аппарат, движущийся вследствие отбрасывания высокоскоростных горячих газов, создаваемых реактивным двигателем. Обычно энергия для...
-
В настоящее время Луна стала объектом многих космических экспериментов и фокусом внимания ведущих специалистов в области астрономии и планетологии. Очень...
-
НАШ БОЛЬШОЙ ДОМ - СОЛНЕЧНАЯ СИСТЕМА - Космонавтика: прошлое, настоящее, будущее
Однако индустриализацией космоса космонавтика отнюдь не исчерпывается. Просто есть вещи, которые нужно делать для физического выживания, а есть, говоря...
-
БУДУЩЕЕ - Космонавтика: прошлое, настоящее, будущее
Однако при сохранении нынешних тенденций развития космонавтики, она никогда не станет заметной частью мирового хозяйства. Более того, уже можно...
-
ПРОШЛОЕ - Космонавтика: прошлое, настоящее, будущее
Первая ракета с жидкостным ракетным двигателем была запущена 16 марта 1926 г. американским ученым Р. Годдардом. Однако он разрабатывал реактивные...
-
КРИЗИС - Космонавтика: прошлое, настоящее, будущее
К сожалению, все успехи орбитальных станций значимы только для биологии и собственно пилотируемой космонавтики, которая пока не приносит реальной и...
-
Расчеты силы тяги, скорости - Ракеты прошлого и будущего
Удельный импульс - характеристика реактивного двигателя, равная отношению создаваемого им импульса (количества движения) к расходу (обычно массовому, но...
-
НАСТОЯЩЕЕ - Космонавтика: прошлое, настоящее, будущее
Значение космических систем для жизни всего человечества очень велико, хотя зачастую и незаметно. Несмотря на бурный - особенно в последнее десятилетие -...
-
Заключение - Исследование Луны космическими методами: прошлое, настоящее и будущее
Планируемые космические эксперименты на Луне. В результате полета Климентины и Лунного Разведчика получен огромный банк данных о геометрической и...
-
Период активных исследований нашего естественного спутника продолжался вплоть до 1976 года. Всего за это время на Луне и в окололунном пространстве...
-
Среди множества моделей Луны большинство ученых склонялись к выводу, что этот спутник представляет из себя застывшую в далеком прошлом "мертвую" планету....
-
ЕЩЕ ДАЛЬШЕ - Космонавтика: прошлое, настоящее, будущее
Космос циолковский орбитальный Но, в конце концов, и Солнечная система имеет вполне конечные размеры. Что же будет, когда все планеты и их спутники,...
-
ОБРАТНАЯ СВЯЗЬ - Космонавтика: прошлое, настоящее, будущее
Очевидно, что широкомасштабное освоение космического пространства не может не оказать колоссального влияния на самые разные аспекты жизни на Земле....
-
Знакомство с ракетой - Ракеты прошлого и будущего
Ракеты могут быть большими и сложными летательными аппаратами, как, например, те, которые доставили на околоземную орбиту космонавта Ю. Гагарина и его...
-
Твердотопливные ракетные ступени - Ракеты прошлого и будущего
В современных твердотопливных ракетных двигателях (РДТТ) горючее и окислитель смешиваются в мелкодисперсную (измельченную) однородную топливную смесь, в...
-
Общие принципы астрономии - Прошлое и будущее Вселенной
Звезды изучает астрономия (от греч. "астрон" - звезда и "номос" - закон) - наука о строении и развитии космических тел и систем. Эта классическая наука в...
-
С группой кратеров Архимед, Аристилл и Автолик на границе Моря Дождей и Моря Ясности связана одно из знаменательных событий отечественной космонавтики....
-
Сценарии будущего Вселенной - Прошлое и будущее Вселенной
Любопытно знать не только далекое прошлое Вселенной, но и ее далекое будущее. Тем более что это будущее не менее поразительно, чем ее прошлое....
-
Рождение сверхгалактик и скоплений галактик - Прошлое и будущее Вселенной
Во время эры излучения продолжалось стремительное расширение космической материи, состоящей из фотонов, среди которых встречались свободные протоны или...
-
Современные ракеты и их устройство - Первый полет в космос: как это было
Запуск космических аппаратов на околоземные орбиты и осуществление полетов к Луне, планетам и другим телам Солнечной системы стало возможно после...
-
Конструкция ракетного двигателя - Ракеты прошлого и будущего
Любой ракетный двигатель состоит из двух основных частей: камеры сгорания и сопла. Камера должна иметь достаточный объем для полного смешения, испарения...
-
Заключение - Прошлое и будущее Вселенной
Наши дни с полным основанием называют золотым веком астрофизики - замечательные и чаще всего неожиданные открытия в мире звезд следуют сейчас одно за...
-
Историческое развитие представлений о Вселенной - Прошлое и будущее Вселенной
Еще на заре цивилизации, когда пытливый человеческий ум обратился к заоблачным высотам, великие философы мыслили свое представление о Вселенной, как о...
-
По форме он напоминает цилиндр с диаметром чуть более 1 м и длиной около 2 м (Рис.4). Потребляемая им электрическая мощность невелика -- 360 Вт, при этом...
-
Первая ракета К. Э. Циолковского - Первый полет в космос: как это было
Наконец, в начале XX века исследователи обратили внимание на ракетный двигатель, принцип действия которого был известен человечеству еще с рубежа нашей...
-
Начало Вселенной - Прошлое и будущее Вселенной
Вселенная постоянно расширяется. Тот момент, с которого Вселенная начала расширятся, принято считать ее началом. Первую эру в истории вселенной называют...
-
Луна-1 01.59 Первый полет к Луне (не удачен) Луна-2 09.59 Достигнута поверхность Луны. Панорамная съемка. В результате "Луна-2" выяснила, что Луна не...
-
Масконы - Исследование Луны космическими методами: прошлое, настоящее и будущее
Еще по данным космических исследований 70-х годов, проведя несколько стадий исследования гравитационного поля, американские ученые из лаборатории...
-
Введение - Прошлое и будущее Вселенной
Космологический вселенная галактика астрономия Тысячелетиями пытливое человечество обращало свои взгляды на окружающий мир, стремилось постигнуть его,...
-
Многоступенчатые космические ракеты - Первый полет в космос: как это было
Современная многоступенчатая космическая ракета представляет собой сложное сооружение, состоящее из тысяч деталей и устройств. Разрабатываемые в...
-
Устройство ракеты-носителя, Современные ракеты "Восток" - Первый полет в космос: как это было
Ракета-носитель Восток 1, пожалуй, одно из самых узнаваемых и знаменитых транспортное средство созданных в ХХ веке, которое открыло путь в новые миры,...
-
Космический мусор - это все искусственные объекты и их фрагменты в космосе, которые уже неисправны, не функционируют и никогда более не смогут служить...
-
История создания ракет, Первые ракеты - Первый полет в космос: как это было
Первые ракеты Впервые в реальность полета к дальним мирам прогрессивное человечество поверило в конце XIX века. Именно тогда стало понятно, что если...
-
СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ РАКЕТЫ "ТОМАГАВК" С АНАЛОГАМИ - Устройство работы ракетной техники
Созданная фирмой "Дженерал Дайнэмикс" противокорабельная ракета "Томахоук" ("Томагавк") BGM-109B с дальностью 550 км и обычной боевой частью появилась в...
-
Космічна ракета - Космічні літальні апарати
Космічна ракета - багатоступінчаста ракета для виведення космічних апаратів (штучних супутників Землі, АС, космічних кораблів) на орбіту супутника Землі...
-
Проведенные на отечественных станциях "Салют" и "Мир" работы стали технологической основой для создаваемой ведущими космическими державами мира...
-
Проблемы освоения космоса - Проблемы и перспективы освоения космоса
Злободневность постановки этой проблемы достаточно очевидна. Полеты человека на околоземных орбитах помогли нам составить истинную картину поверхности...
Перспективы в будущем - Ракеты прошлого и будущего