close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

КОСМИЧЕСКОЕ БУДУЩЕЕ ЧЕЛОВЕЧЕСТВА

код для вставкиСкачать
КОСМИЧЕСКОЕ БУДУЩЕЕ ЧЕЛОВЕЧЕСТВА – ЭТО ПОЛНАЯ ЭЛЕКТРИФИКАЦИЯ КОСМИЧЕСКИХ ТЕХНОЛОГИЙ И ГУМАНИСТИЧЕСКАЯ ПРОГРАММА ПО ОСВОЕНИЮ КОСМИЧЕСКОГО ПРОСТРАНСТВА
КОСМИЧЕСКОЕ БУДУЩЕЕ
ЧЕЛОВЕЧЕСТВА –
ЭТО ПОЛНАЯ ЭЛЕКТРИФИКАЦИЯ
КОСМИЧЕСКИХ ТЕХНОЛОГИЙ
И ГУМАНИСТИЧЕСКАЯ ПРОГРАММА ПО
ОСВОЕНИЮ КОСМИЧЕСКОГО ПРОСТРАНСТВА
Бодякин В.И.
Российская академия космонавтики имени К.Э.Циолковского,
Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова РАН, Москва
E-mail: body@ipu.ru
1
ГЕОСТАЦИОНАРНЫЙ
СПУТНИК
м и н и м а л ь н а я зад ер ж к а
с и г н а л а 2 5 0 м с ек
п е р и о д о б о р о та 2 4 ч а с а
36 000 км
г е о с т ац и о н а р н ы й
к о с м и ч ес к и й ап п а р а т
Вывод и разворачивание низкоорбитальной
геосинхронной системы "РУСЬ"
V 1 = 8 к м /с
N =1000
V к а = 0 ,5 к м /с
V 1 = 8 к м /с
Период
оборота
КА
24 часа
В ы со та
о рби ты
5 00 2 00 к м
О тн .м ассы
- 0 ,5 1
40 мин/об.
V1
- 0 ,3 2
а)
- 0,1 7
б)
(m+m)*g =
m*V2/
R
в)
V дт =
1 6 к м /с
2
Система уравнений
геосинхронного комплекса
(mДТ + mТ) * V = mКА * (V1К - VЗ)
(сохранение импульса)
(mДТ*(V1К + V)2 + mКА*VЗ2 ) / (RЗ + h) = (mДТ + mКА) g
(центробежная сила = силе тяжести)
где: mДТ – масса ДТ, mТ – масса топлива,
mКА – масса КА, RЗ – радиус Земли,
h – высота орбиты (h <<RЗ),
V1К – начальная орбитальная скорость спутникового блока,
V приращение скорости ДТ,
VЗ геосинхронная скорость КА,
VКА = VЗ на низких орбитах.
Соотношения масс и скорости аппаратного блока:
ДТ, Топл. и КА;
для нахождения КА на геосинхронной орбите
Табл. 1
масса
масса ДТ топлива масса КА
0.17
0.55
0.54
0.52
0.51
0.50
0.48
0.47
0.46
0.31
…
0.45
0.45
0.46
0.46
0.45
0.46
0.44
0.44
…
скор. ДТ
скор. КА
отклонение
(FЦБ- P)
0.52
16000
510.65
0.072
0.01
0.02
0.03
0.04
0.06
0.07
0.10
0.11
8075
8150
8230
8310
8470
8565
8820
8910
500.29
535.14
486.76
482.57
558.38
472.90
538.03
554.57
0.013
0.092
-0.012
-0.051
0.128
-0.147
0.034
0.248
Примечание:
масса и конечная скорость (в м/с) динамического тела;
масса "топлива";
масса и скорость космического аппарата.
4
Соотношения масс: ДТ (♦), Топл.(■) и КА (▲) и скорость ДТ (Х)
График 1
Отношение
масс
Отношение
масс
Скорость в м/с
0,6
20000
Топл.(■)
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
Скорость
ДТ (Х)
ДТ (♦)
15000
10000
КА (▲)
5000
Скорость КА ( - )
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 11 12 13 14
В а р и а н т ы
5
Космический лифт
F Ц Б = 1/R З Д Т m i * v i
В ы сокотем пер атурны е сверхпр оводящ ие направляю щ ие м агни тны е
систем ы К А
Д Т3
Д тК 1
Д Т3
Д Т1
Д Т1
ДТ4
+
2
ДТ+
ДТД тК 2
-
КА
P = g(m К А + Д Т m i )
КА
Д тК 2
Д тК 1
-
+
FЦБ > P + P ГР
PГР
Т рос ли ф та
Структура космических аппаратов
Силы в КЛ
6
Вывод на орбиту планеты
полезных грузов КЛ
К о см и ческ и е
ап п ар аты
Д и н ам и ческ о е
тел о
Т р ос л иф та
=
Г р уз
Лифт
П л ан ета
7
Механизмы перевода орбиты СГНКА
с экватора и ее фиксация на широтах России
Трос лифта
экватор
Тросы жесткости
Транспортировка
Фиксация
8
Восстановление экологии
космического пространства
«Космический дворник»
Ближний космос уже до предела переполнен техногенным
мусором, еще чуть-чуть и может начаться цепная реакция
соударений и дальнейшего разрушения его обломков
(«Эффект Кесслера») так, что они закроют человечеству
выход в космос на сотни лет.
Каждый пуск ракетоносителя, а ежегодно их осуществляется
сотни, это удар по атмосфере земли, удар по ее
озоновому слою – щиту всего живого на земле.
Понятно, что указанное выше продолжение подобного
поведения космической индустрии, грозит погубить разум
Земли еще в его «колыбели».
Л овуш ки
м еханически е
и м агнитн ы е
О кно
орбитальной
очистки
В ы сотная
вариация К А 2
КА2
К осм ический
м усор
ДТ2
К осм и ческий
трос
ДТ1
Зон а
ут илизации
косм . м усора
и м агнитная
КА1
К осм и ческий
лиф т
Проект очистки околоземного космического пространства
от космического мусора
10
"Бездиссипативный"
реактивный полет + "космическая праща"
…
МК
МК
ДТ4
ДТ4
Зем ля
Скорость полета МК
до 20-50 км/с
Старт межпланетного
корабля (МК)
Л унаМ арс
Финиш МК
11
"Бездиссипативный" межпланетный полет
с постоянным ускорением от разгонных
блоков ИМАСС
МК
С о лн ц е
МК
З ем ля
ИМ АСС № 1
…
ИМ АСС № 2
М арс
ИМ АСС № n
12
"Космическая праща"
ДТ3
Высокотемпературные сверхпроводящие направляющие
магнитные
системы КА
ДтК1
+
ДТ ДТ
1
1
ДТ4
ДтК2
-
КА
ДтК2
ДтК1
-
+
Разгоняемы
й
космически
й корабль
ДтК1 ДТ ДТ ДтК2
1
1
+
ДТ4
-
ДтК2
-
ДТ3
ДТ3
ДТ3
ДТ3
ДТ3
КА
ДтК1
+
Разгоняемы
й
космический
корабль +А
Разгоняемы
й
космический
корабль -Б
ДтК1 ДТ ДТ ДтК2
1
1
+
ДТ4
-
ДтК2
-
КА
ДтК1
+
Трос лифта КА
FЦБ = mКА* VКА2 / RЗ
Минимальное ускорение
при максимальной скорости.
Например, перегрузки всего 3g при 16 км/с
Время разгона 40-50 мин
Традиционная траектория полета КА "Земля-Марс-Земля".
Примерно, за 700-900 дней (красная и синяя пунктирные линии)
Выход на
гелицентрическую
орбиту
Масса КА 500 т
Выход на
гелицентрическую
траекторию
СТАРТ К
МАРСУ
Выход на рабочую
Mорбиту около Земли
1
3
4
Солнце
Возвращение КА
Работа на поверхности
ПРИЗЕМ
-ЛЕНИЕ
2
Начало торможения
около Земли
СТАРТ К ЗЕМЛЕ
ПОСАДКА КА
Выход на рабочую орбиту
около Марса
Начало торможения
около Марса
14
Траектория полета КА "Земля-Марс-Земля" при использовании СГНК.
Примерно, за 30 дней (зеленая линия)
Мин. расстояние Земля-Марс 55-60 млн.км
50 км/с КА ~ 5 млн.км./сутки
Экипаж 5 чел,
Масса КА 5-20 т
ПРИЗЕМ
-ЛЕНИЕ
4
СТАРТ К ЗЕМЛЕ
3
Солнце
Возвращение КА
Работа на поверхности
1
2
ПОСАДКА КА
СТАРТ К
МАРСУ
15
Перспективные приложения
низкоорбитальных геосинхронных систем
1. Системы связи и позиционирования объектов на поверхности Земли
(менее энергоемкая связь и повышенная точность позиционирования по
отношению к сегодняшнему состоянию разработок);
2. Мониторинг состояния поверхности, геологоразведка,
сейсмопрогнозирование, обслуживание ЧС (постоянная направленность
аппаратуры на задаваемые объекты поверхности Земли);
3. Управление динамическими объектами в реальном времени (устойчивый
уровень сигнала с минимальными задержками, при высоте орбиты h= 150-200
км);
4. Космический лифт (геосинхронный КА и поверхность Земли соединены
высокопрочным тросом, по которому может перемещаться космический лифт);
5. Производство новых материалов в условиях вакуума и невесомости
(энергетические затраты на подъем грузов на высоты низкой орбиты
существенно ниже современных);
6. Безопасная передача электрической энергии «Земля – космос» через
трос космического лифта;
7. Оптическая и радио-астрономия (мощный и устойчивый канал передачи
данных);
8. Защита от астероидной опасности (более точное позиционирование
астрономических объектов за счет ориентации измерительного оборудования
по гравитационному полю Земли и передача больших энергомощностей на
орбиту);
продолжение
9. Запуск межпланетных космических аппаратов по принципу "космической
пращи" (реализация "космической пращи" с орбитой Земли позволяет
достигать больших межпланетных скоростей запускаемых космических
аппаратов, при меньших напряжениях троса, т.к. a = V2/RЗ, по сравнению с
существующими проектами);
10. Разгон и торможение межпланетных космических аппаратов за счет
энергообмена с динамическим телом СГНКА (использование дискретного
динамического тела как аккумулятора кинетической энергии СГНКА с целью
последующей передачи его момента движения межпланетному космическому
аппарату, применительно для транспортной системы "Земля-Луна" и др.);
11. Очистка околоземного пространства от "космического мусора"
(построение на базе СГНКА высотной конструкции для механического и
магнитного торможения "космического мусора" и перевода его в плотные
слои атмосферы заданных районов Земли);
12. Переориентация энергообеспечения космонавтики на электроэнергию
(«электрификация ближнего космоса» – вывод на орбиту оборудования и
его спуск на землю с помощью космического лифта. Разгон/торможение
межпланетных космических аппаратов за счет специализированного
дискретного динамического тела СГНКА. Как следствие «электрификации»,
повышение рентабельности космической отрасли, улучшение экологии
атмосферы планеты, возможность крупномасштабного освоения
космического пространства и др.).
Научно-технические проблемы
реализации геосинхронности
•
•
•
•
•
•
•
•
Разработка способов вывода, развертывания и стабилизации СГНКА на орбитах;
Разработка методов расчета орбит геосинхронных систем охватывающих
территорию России;
Создание высокопрочных материалов для элементов конструкции динамического
тела СГНКА;
Разработка бездиссипативного энергообмена между системами космических
аппаратов и динамических тел на основе электрических и магнитных полей
(высокотемпературная сверхпроводимость);
Решение проблем энергообеспечения и энергоопередачи на всех этапах
функционирования СГНКА;
Исследование влияния космических факторов на объекты СГНКА;
Решение проблем надежности, безопасности и обеспечения ресурса СГНКА;
Разработка принципов и методов управления геосинхронными системами на этапах
вывода, развертывания и эксплуатации.
Возможные опасности при промедлении реализации
проекта низкоорбитальных геосинхронных систем:
• потеря приоритетов в освоении космического
пространства и планет Солнечной системы;
• потеря технологических приоритетов в космической
отрасли;
• потеря приоритетов на перспективные и
оптимальные околоземные орбиты;
• военно-политическое ослабление;
• при реализации аналогов низкоорбитальных
геосинхронных систем другими странами, возможен
военно-политический диктат с их стороны с
последующим международным запретом
использования ракетных двигателей на химическом
топливе, по аналогии с ядерными ограничениями.
Возможный геополитический аспект
при реализации СГНКА
Страны, через территорию которых будут
проходить орбиты СГНКА (с привязкой к
поверхности земли системы космических лифтов)
могут участвовать в совместном и
взаимовыгодном использовании космического
пространства, даже не будучи космическими
державами, т.е. проект СГНКА может запустить
процесс международной интеграции в освоении
космоса.
Создание международного космического концерна
для построения международной
многоорбитальной (сети) СГНКА.
Что мы получим
от реализации Проекта
а) Космический лифт (1000 кг/час на 150-200 км),
Стоимость вывода на орбиту
одного кг за 11 кВт*ч электроэнергии,
экологически чистым способом;
б) Бездиссипативный реактивный полет
(межпланетное сообщение: "Земля – Луна",
"Земля – Марс" и др.).
в) Международную консолидацию по мирному
освоению Космоса: глобальная связь,
астероидная защита, мониторинг, GPS,
очистку от космического мусора и т.д. и т.д.
21
Орбитальная система (СГНКА) открывает
новые и более эффективные решения многих
практических задач ближнего космоса.
Проведенные расчеты подтверждают
реальность инженерного построения Проекта
и всех основных его характеристик, главные из
которых:
экономичность и
эффективность.
22
"Р У С Ь"
23
СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ
Буду признателен
за Ваши вопросы и замечания по докладу
Бодякин Владимир Ильич
Российская академия космонавтики имени К.Э.Циолковского,
Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова РАН, Москва
E-mail: body@ipu.ru
24
МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНАЯ
СИСТЕМА ГЕОСИНХРОННЫХ
НИЗКООРБИТАЛЬНЫХ КА
ДЛЯ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ БЕЗДИССИПАТИВНЫХ
МЕЖПЛАНЕТНЫХ ПОЛЕТОВ
Бодякин В.И.
Российская академия космонавтики имени К.Э.Циолковского,
Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова РАН, Москва
E-mail: body@ipu.ru
25
Автор
tavintsev
Документ
Категория
Наука
Просмотров
159
Размер файла
1 560 Кб
Теги
будущее, космическое
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа