Альтернативные варианты запуска в космос
|
|
Есть несколько альтернативных вариантов. Они и дешевле и менее технологичны и вероятность взрыва при старте не так высока. Некоторые инженеры предлагают гигантскую башню, с которой космос в нескольких метрах, а другие предлагают сделать лифт прямо в космос. Также есть ещё несколько проектов, находящихся на стадии начальной разработки, например, skyhook или массивный электромагнитный двигатель.
Все они очень сложные, но технически выполнимы. Правда есть другой простой вариант…
Почему не запустить груз в космос из гигантской пушки?
Сторонники этой идеи утверждают, что такая школьная фантазия смогла бы сэкономить нам топлива, денег и материалов. Они назвали задумку «космической пушкой».
Пушечное ядро Ньютона
Эту концепцию Ньютон прорабатывал в свое «Трактате о системе Мира» ещё в 1728-ом году. В нем он выполняет мысленный эксперимент, где пушка размещается на самой высокой точке, где гравитация очень мала, и отсутствует сопротивление воздуха. Именно оттуда Ньютон хочет стрелять ядром в космос.
С гравитацией, путь снаряда зависит от его начальной скорости: либо он упадет обратно на Землю, либо останется на околоземной орбите, или же улетит в открытый космос. Чтобы воплотить последний сценарий, понадобится довольно высокая скорость.
Представьте себе, что пик горы находится над земной атмосферой. Представьте, что пушка, находящаяся на вершине этой горы и стреляет горизонтально. Поскольку, заряда тратится с каждым залпом все больше и больше, то снаряд будет падать на Землю все дальше и дальше от горы.
Наконец, достигнув определенной скорости, пушечное ядро не упадет на Землю, а сделает целый оборот. Достигнув достаточно высокой скорости, оно будет вращаться на околоземной орбите, при отсутствии сопротивления земной атмосферы.
The Colombiad
Этот вариант путешествия известен многим по роману Жюля Верна «С Земли на Луну». В романе астронавты летели на Луну в космическом снаряде, запушенном из пушки с поверхности Земли.
Верн очень подробно описал строительство этой громадной пушки, построенной из 62 000 000 килограмм железа, выплавляемого в 1200 печах и доставленного до Флориды на 68 баржах.
Это была пушка с 274-х метровым стволом, двухметровыми стенками и диаметром в три метра.
В романе вымышленный создатель пушки обращается к своему «пушечному клубу»:
«Я рассчитал все до мелочей, не осталось ничего, чтобы могло быть незамеченным. По неопровержимым расчетам, я полагаю, что снаряд с начальной скоростью в 12000 метров в секунду, направленный в сторону Луны, обязательно достигнет её. Поэтому, имею честь предложить вам опробовать пушку и провести испытание.»
Автор предполагает, что чтобы снаряд с такими характеристиками вышел в космос, ему потребуется 180000 килограмм пироксилина.
В конце концов, снаряд запустился успешно, вот только судьба трех астронавтов осталась неизвестной. Продолжает историю книга «Вокруг Луны», 2-ая часть книги.
«С Земли на Луну» вдохновил многих на создание фильмов. Например, в 1967-ом году вышла Британская научно-фантастический комедия, в которой пушка установлена на склоне Валийской горы. А до этого, в 1902-ом году французы сняли фильм под оригинальным названием «Le Voyage dans la Lune». В 2002-ом году этот фильм был отмечен программой Всемирного наследия ЮНЕСКО. Просмотр этого творения не займет много времени:
Обратно в реальный мир
Как ни странно, произведение известного романиста в серьез обсуждалось в высших научных кругах. Но идею пушечного снаряда своими аргументами вдребезги разбил русский ученый Константин Циолковский. На сегодняшний день именно он считается отцом ракетостроения.
Своими подсчётами он объяснил, что мало того, что пушка должна быть очень длинной, так ещё и человеческий организм не выдержит таких перегрузок. Теоритически, возможно запускать людей в космос таким путем, но они не переживут путешествия.
Парижская пушка.
Об этой идеи забыли на некоторое время. А время настало в Первую Мировую. Тогда немецкие артиллерийские ученые Макс Дрёгер и Фриц Ройзенберг предложили использовать те же принципы для осадного орудия. То есть их огромная пушка была способна бомбардировать французскую столицу с расстояния в 120 километров.
Проект не выстреливал так далеко, как космическая пушка, зато это был первый снаряд, сделанным человеком, который достиг стратосферы. Благодаря правильным расчетам, снаряды преодолели силу Кориолиса.
Пушка, и планы её строительства были разрушены в конце войны, а любое подобное орудие было запрещено Версальским договором.
Война закончилась, но французы продолжили разрабатывать достойный ответ на такую массивную бомбардировку. Одна пушка смогла бы выстреливать сразу несколькими снарядами, к тому же инженеры обещали обеспечить высокую точность. Но, к сожалению, проект даже не достиг стадии разработки к концу войны и все планы были заархивированы. Но это не было концом для этой пушки.
В 1940-ом нацистские войска пересекли всю Францию в поисках этих чертежей, и когда в 1942-ом году поиски наконец увенчались успехом, лучших немецких ученых-инженеров сослали в артиллерийские литейные.
Нацисты боролись с проблемой слишком длинного дула орудия и с увеличением дальности действия, но огромные заряды взрывчатки все время грозили разрушить ствол пушки.
Один из инженеров, Кэндерс, увидел потенциал во французских планах. В соответствии с ними, снаряд бы ускорялся постепенно, а не получал огромный однократный толчок. То есть в пушке должны взорваться несколько зарядов друг за другом. Так он получил зеленый свет от Альберта Шпеера на создание оружия, которое способно было обстрелять Лондон с побережья Кале.
Пушка V-3.
Это стало так называемым «Гитлеровским V-3 орудием». V-орудие состояло из V-1 летающей бомбы, V-2 ракеты (которые впоследствии использовались в ранних опытах НАСА) и V-3 пушки.
Проект V-3 под кодовым названием «насос высокого давления» (дабы скрыть истинный планы) включал в себя 25 орудий, расположенных в крепости Mimoyecques в районе Па-де-Кале. Первая батарея должна была быть готов к стрельбам к марту 1944-го. Орудия должны были быть 105 метров в длину, должны быть направлены в сторону Лондона, а угол наклона их к горизонтам, по расчетам, должен был равняться 50 градусам. Пушки обслуживались подземной железной дорогой и огромным хранилищем боеприпасов.
Союзники ничего не знали о немецких планах и о V-2 ракетах, которые должны были ежедневно бомбардировать британскую столицу. Они определили здание крепости как единственное возможное место для установки бомбардировочных орудий и первыми обстреляли его.
Крепость была полностью уничтожена 6 июля 1944-го года знаменитой 617-ой эскадрилий, которая использовала бомбы с высоким проникающим коэффициентом. В результате массивной бомбардировки сотни рабочих в подземных туннелях были погребены заживо. А в конце войны Черчилль приказал разрушить крепость до основания, это место до сих пор рассматривается, как угроза землям Великобритании. Французы тоже не знали о планах Гитлера. Позже замок восстановили и теперь это музей
Проект V-3 оказался незавершенным. В конце 1944-го года немцы решили воплотить в жизнь хоть часть идей от грандиозного проекта, соорудив две 50-ти метровые пушки, которые использовались у реки Рувер, к юго-востоку от Трира.
Обеспечение боеприпасами такого орудия было затруднено убогим состоянием немецких железных дорог. Первые залпы прозвучали только в конце декабря 1944-го. Первый осколочно-фугасный снаряд приземлились 30-го декабря, второй залп был произведен 11 января. Орудие не считалось эффективным, поскольку от 142 снарядов погибло всего 10 человек и 35 получило ранение. Не очень впечатляющий результат для немецкой «Звезды Смерти». В конце войны пушки разобрали и отправили в США для тестирования. А потом, в 1948-ом, их разобрали окончательно и переплавили.
Новое начало.
После войны артиллерийская инженерия задремала, зато новый толчок получила авиация и космическая гонка. Ракетостроение заняло центральное место в США.
И в те времена в голову канадского инженера Джеральда Булла начали посещать идеи о более рациональном пути отправки людей в космос.
Джеральд был предпоследним ребенком в семье Джорджа и Лаброссы Булл. После смерти матери при родах и нервного срыва отца, его воспитала старшая сестра Бернис. В школу он пошел рано и уже в 16 лет её окончил. В детстве он любил строить модели самолетов собственной конструкции из пробкового дерева. И несмотря на свой молодой возраст, ему удалось убедить руководителей Авиационного Технического Университета в Торонто, принять его.
Несмотря на посредственные оценки, его пригласили в совершенно новый Институт Аэронавтики благодаря личной рекомендации его руководителя, Гордона Паттерсона, который чувствовал, что отсутствие академических талантов восполниться его энергией.
После успешного конструирования сверхзвуковой аэродинамической трубы (редкое и передовое устройство в те времена), он закончил учебу в 1950-ом и переехал для работы в Канадский Оружейный и Исследовательский Институт, где в то время занимались исследованиями сверхзвуковых технологий, ракет, снарядов и других проектов.
1 апреля 1961-го года он ушел в отставку, когда развязался очередной спор с начальством. В отчетах организации было сказано, что «… буйный характер и сильная неприязнь к администрации, а также бумажная волокита привели к серьезному недопониманию».
Но отставка не была проблемой. Вскоре, Булл был принят на работу в Университет МакГилла. Он быстро превратил местную кафедру инженерного дела в ведущий отдел в сфере изучения аэронавтики. Благодаря его трудам, появилась баллистическая лаборатория на границе США и Канады.
Порвав все связи с руководством, он, тем не менее, поддерживал контакт со своими бывшими коллегами. В дуэте с Артуром Трюдо, директором Военного центра Исследований и Развития США, они исследовали возможность использования ракетных орудий для поставки грузов в космос или, хотя бы, до орбиты Земли.
Проект HARP
В ВМС США на вооружении линкоров стоят 16-тидюймевые пушки. Управление военно-морских сил заплатило Буллу, Мерфи и Трюдо за их реконструкцию. Их контракт составил всего 2000$. А проект назвали HARP - сокращение от “high altitude research program”.
Но возникло несколько проблем, одна из которых исследовательская площадка Булла не была способна выдержать новые сверхтяжелые пушки. И станцию перенесли на Барбадос в Карибском море. Это было идеальное решение, во-первых, потому что непосредственная близость к экватору позволяла достигать второй космической скорости с меньшим сопротивлением, а во-вторых, отличная тактическая позиция.
Станция юридически принадлежала университету МакГилла в течении долгого времени, а Буллу предстояло встретиться с премьер-министром Барбадоса, Эрролом Барроу, которому нужно было убедиться в мирных целях будущей станции, чтобы разрешить ещё одной стране построить на территории его острова пушку для запуска предметов в космос.
Барроу вытянул из Булла 200000 долларов, дав добро на новую космическую пушку. Так обедневшая казна нации пополнилась, а Барроу впоследствии выступал самым ярым сторонником этого проекта, который реализовали в Фол-Бей, на юго-восточном берегу острова.
Пушку доставили к острову летом 1962-го, но из-за неровности береговой линии её не смогли доставить сразу к месту. Вместо этого, её выгрузили чуть дальше по побережью, а далее по плану была транспортировка по суше. Сотни местных жителей были задействованы в ней. Заложили временные железные пути, но в наличии оказалось только 450 метров рельсов. И после того, как состав доезжал до последнего рельса, путь демонтировали и прокладывали дальше.
К концу лета пушку доставили к месту назначения, где также было построено множество вспомогательных сооружений. Во время подготовки первого тестового выстрела, разразился Карибский кризис. Несмотря на довольно мирные цели этой станции и отдаленность от центра волнений, пришлось приостановить проект, поскольку станция не могла не привлечь внимание СССР. К счастью, все разрешилось мирно.
Пробное испытание
20 января 1963 года прогремел первый выстрел. 315-ти килограммовый снаряд из дерева поднялся на высоту в 3000 метров над поверхностью Земли, пробыл в воздухе 48 секунд и упал в километре от пушки. Это был успех. После ещё двух тестовых залпов стали готовиться к выстрелу реальным снарядом.
Этот снаряд назвали Мартлет-1. Название он получил в честь мифической птицы на гербе Университета МакГилла. Мартлет-1 пролетел 26 километров за 145 секунд.
Пару дней спустя, второй снаряд Мартлет поднялся на 27 километров с радиопередатчиком на борту, который позволил команде ученых отслеживать снаряд на протяжении всего полета.
Но первые тесты показали, что пушечный порох, используемый в таких огромных объемах, был плохого качества и не успевал полностью сгорать. Порох заменили, и в июне того же года был достигнут мировой рекорд высоты в 92 километра.
Но это было не для простого удовольствия, или чтобы поиграться. Мартлет был оснащен электроникой, химическими маркерами, которые на определенных высотах вступали в действие, оставляя дымный след для измерения ветров в верхних слоях атмосферы, для измерения магнитных полей и т.п. Булл позднее писал:
«Идея заключалась в исследовании процессов атмосферы на протяжении дня и ночи. Мы проводили метеорологические исследования для армии США. Мы хотим исследовать абсолютно все, что находится до высоты в 200 километров, вернув, таким образом, свои деньги.»
Финансирование было увеличено, что только подогрело интерес Булла. Он намеревался выстрелить прямо в космос. Увеличив длину ствола пушки, улучшив состав пороха, 18 ноября 1966-го года Мартлет-2 достиг высоты в 180 километров, установив тем самым мировой рекорд, не побитый никем до сих пор.
Скорость снаряда была меньше той, что требуется для достижения околоземной орбиты. Булл намеревался продолжать свою задумку, сконструировав более сложные Мартлет-3 и Мартлет-4. Это уже были миниатюрные ракеты с собственными двигателями. Но политическая оппозиция армии США взяла вверх и запретила проводить запуски выше 100 километров. Это означало прекращение финансирования американским правительством. Надежда ложилась на Канадские доллары.
Отношение общественности, отзывы в СМИ, критика со стороны научного сообщества и смена руководства привели к сокращению бюджета. Даже патриотические аргументы, вплоть до возведения канадского флага на орбите, не смогли спасти бедственное положение.
Так в 1967 году закончился проект HARP.
Космическая исследовательская корпорация.
Правительство обеих стран хотели полностью демонтировать пушку и все сооружения, но у Булла был козырь в рукаве. Пункт в его контракте требовал от университета вернуть все испытательные полигоны по окончании проекта в исходное состояние, что означало превращение крупного научного объекта в скудную землю с тремя пальмами. Миллионы долларов были потрачены напрасно?
Булл предложил решение: все, что он создал, должно было перейти в его собственность. Ничего другого не оставалось, кроме как согласиться. С новыми ресурсами и без давящего руководства, Булл основал Космическую Исследовательскую Корпорацию.
Корпорация нуждалась в деньгах, поэтому сразу же подписала контракт с канадским и американским правительством на разработку артиллерийского оружия, а запуски в космос пока отошли на второй план. Булл работал в качестве артиллерийского консультанта на протяжении всего 7-го десятилетия 20-го века. Он поставлял оружие в США, Израиль и Южную Африку. Из-за частых конфликтов на «Черном» континенте и возросшей критикой общества, Булл был арестован за незаконную торговлю оружием. Он признался в преступлении, и был приговорен к нескольким месяцам тюремного заключения, вместо ожидаемого штрафа.
После освобождения, он переехал в Брюссель для работы с Китайской Народной Республикой и Ираком. После пары иракских проектов оружейных проектов, он решил, что настало время вернуться к прежним мечтам. В 1988-ом году он сумел убедить Саддама Хусейна, что Ирак никогда не станет настоящей державой без возможности космических запусков. Ученый поделился своими знаниями о проекте HARP и помог построить пушку.
Хуссейн заинтересовался и дал зеленый свет. В итоге появилась 156-ти метровая пушка, весом в 2100 тонн и диаметром в 1 метр. Она была разработана для запуска 2-ухтоннго снаряда на земную орбиту.
Но иракцы видели маниакальное стремление Булла реализовать свои мечты, касающиеся космоса и, в связи с этим, добавили условие: Булл обязался сконструировать и развить ракеты дальнего действия. Этот план назвали «проект Вавилон».
Проект Вавилон
Первая пушка, названная «дитя Вавилона», была установлена горизонтально. Её ствол был длиною в 46 метров. Снаряд выстреливал на 750 километров. Ствол был похож по размерам на пушку V-3, которая угрожала снести весь Лондон во время Второй Мировой войны. Но «Вавилон» не представлял серьезной угрозы Израилю, так как был неподвижным.
Вторая пушка «Большой Вавилон» была внушительных размеров – целых 156 метров. Она привлекла пристальное внимание военных Ирана и Израиля - давних соперников Ирака. Хотя, стрельба из такого орудия была ограниченной, а сами снаряды летели довольно медленно, пушку все равно воспринимали как реальную угрозу.
Пока шла работа над проектом «Большой Вавилон», Булл параллельно работал над своей давней мечтой. В ходе работы его квартира несколько раз взламывалась, но ничего не было украдено. Несколько месяцев спустя, 20 марта 1990-го года ему в дверь позвонил неизвестный и выстрелил пять раз в голову в упор.
Официальная история такова, что это был израильский агент Моссад, который впоследствии распространял дезинформацию о том, что Булл был застрелен иракскими агентами. Другие теории возлагают ответственность за убийство ученого на иранцев, ЦРУ, МИ-6, чилийское или южноафриканское правительство. Создавая и продавая оружие чуть ли не всем подряд, Булл нажил себе немало врагов.
Проект Вавилон продолжался несколько месяцев после смерти ведущего ученого, но в апреле 1990-го года британская таможня конфисковала некоторые отправляемые из страны части пушки. Некоторые сегменты строились в Великобритании, Испании, Нидерландах и Швейцарии, а отправлялись в Ирак как «капсулы для нефтехимических веществ под давлением».
Опасаясь за свою безопасность, большая часть персонала вернулась в Канаду, и проект застопорился. После войны в Персидском заливе в 1991-ом году Хуссейн признал существование проекта «Вавилон». Оставшиеся части пушки были уничтожены инспекторами ООН, так ни разу и не выстрелив.
В 1995-ом году американской телевидение приготовило фильм под названием «Оружие Судного Дня» о жизни Джеральда Булла и его исследованиях, включая проект «Вавилон». Вы можете легко посмотреть этот фильм на YouTube, а история жизни Булла стала отправной точкой для романа Фредерика Форсайта «Кулак Аллаха».
Проект SHARP ("Super High Altitude Research Project")
Пока Булл в 1980-х совершал судьбоносные сделки с Хуссейном, другая команда исследователей претворяла свои планы в жизнь в Ливерморской Национальной лаборатории в Калифорнии.
Этот проект возглавлял ученый по имени Джон Хантер. Он вступил в игру в 1985-ом году, пытаясь отыскать способ запуска баллистических ракет с помощью электромагнитной пушки. Тогда он и понял, что газовая пушка придаст снарядам ещё большую скорость, чем это мог дать пороховой взрыв.
Такая пневматическая пушка основана на таких же принципах, как газовый пистолет. Газ освобождается под высоким давлением и отправляет снаряд высоко в космос.
Она начала работать в 1992-ом году, через год после смерти Булла. В то время это было крупнейшее устройство. Пушка имела 130 метров в длину. Теоретически, пушка была способна придать снаряду весом в 5 килограмм скорость, равную 14000 километрам в час.
Во время тестирования, смогли достигнуть только отметки в 10800 км/ч. Поэтому открылась перспектива сооружения более длинной пушки, которую назвали «Жюль Верн». «Жюль Верн» предполагался длиною в 3,5 километра и требовал миллиарды долларов. Финансирования не последовало, Хантер покинул проект, и пушку приобрела DAPRA.
Quicklaunch (Быстрый запуск)
Хантер переезжал из проекта в проект: участвовал в строительстве водонапорных станций на границе между Мексикой и Америкой, проектировал Кольцо Циклона Zing Blaster, был занят в сфере детских игрушек, но как и Булл, зациклился на запуске снарядов в космос. В 2009-ом году основал компанию Quicklaunch.
По его идее, Quicklaunch – это пушка, которую намеривались установить ниже уровня моря. Дуло пушки планировалось в 1.1 километр. В запале использовался водород в качестве рабочего газа и метан, как взрывной источник.
По утверждению компании, потребуется всего 10 минут, чтобы нагреть газ и запустить снаряд. Конструкция должна была придать снаряду начальную скорость в 6 км/с. Однако, скорость быстро уменьшается, когда снаряд попадает в атмосферу.
Позже было принято инновационное решение: вместо простой капсулы в пушку помещают ракету, придают ей начальную скорость, а потом она подключает свои двигатели, пока не достигнет орбиты. Примечательно, что стоимость доставки груза на околоземную орбиту за килограмм составляет у Quicklaunch 1100$, в то время как SpaceX’s Falcon 9 берет за свои услуги 4100$, 10 500$ - Europe’s ARIANE 5 и 13 200$ - NASA AtlasV.
Дешевая стоимость в сочетании с высокой производительностью (до 5 раз в день), делает данный способ отправки грузов идеальным. Но об отправках человека таким путем в космос говорить рано, потому что уровень перегрузок слишком велик. Человек бы при старте сжался в два раза. Как сказал Хантер в интервью журналу PopularScience в 2010-ом году: «… и это было бы действительно быстро!».
К сожалению, этот проект заглох. В 2012-ом году компания исчезла, даже домен сайта перешел в другие руки, а страница в Фейсбуке не отвечает на какие-либо попытки связаться с автором. Между тем, кажется, что Хантер разработал новую игрушку – полеты на Луну.
Сейчас, у компании статус «active» на бизнес форуме в Калифорнии, так что смею предположить, что сейчас они ищут инвесторов.
Космические пушки сегодня
Quicklaunch – это всего лишь одна компания, занимающаяся запуском грузов в космос. Есть альтернативный вариант – проект Startram, на вооружении которой технология магнитной левитации.
На сегодняшний день, ни одна пушка не достигла такого же успеха, как орудие в проекте HARP, запустившее снаряд на высоту 180 километров.
Ракеты остаются самым надежным и эффективным способом доставки людей и грузов в космос. Остальные варианты являются идеальными только в вопросе пополнения запасов сырья и т.п.
Так сможем ли мы когда-нибудь стрелять людьми в космос?
Copyright Muz4in.Net © - Марсель Гарипов по статье с medium.com
Не всё что сделано своими руками можно выгодно продать. Например эти пушки. А вот всякие вязания народ очень неплохо продает
Copyright Muz4in.Net © - Данная новость принадлежит Muz4in.Net, и являются интеллектуальной собственностью блога, охраняется законом об авторском праве и не может быть использована где-либо без активной ссылки на источник. Подробнее читать - "об Авторстве"
Вам понравилась статья? Просто перейди по рекламе после статьи. Там ты найдешь то, что ты искал, а нам бонус...
|
|
Почитать ещё: