Введение

В настоящее время для доставки грузов на околоземную орбиту используется ракетная техника. Одним из недостатков её применения является необходимость хранения всего топлива, необходимого для подъёма груза, на борту летательного аппарата (ЛА). Есть два способа избавиться от этого недостатка. Можно либо улучшать характеристики двигателей ЛА либо попытаться доставлять топливо к ЛА во время полёта.

Проблема доставки топлива, на первый взгляд, заключается в необходимости применения второго ЛА (заправщика), скорость которго должна соответствать скорости заправляемого ЛА.

Очевидно, что доставку топлива можно осуществлять и с низкими скоростями, при условии сокращения времени взаимодействия между заправляемым и заправляющим ЛА. Для этого потребуется переработать двигательную установку заправляемого ЛА.

Вертикальный взлёт с использованием бомбардировочного вертолёта или аэростата

На рисунке показана схема взлёта такого ЛА. Бомбардировочный аэростат (дирижабль), находясь на большой высоте, производит бомбометание вдоль неподвижной прямой 'АБ' таким образом, чтобы взрыв заряда произошёл в точке 'С' внутри цилиндрической трубы переменного сечения (камера сгорания), проходящей через весь ЛА. Похоже на прямоточный реактивный двигатель, но хранение топлива на борту ЛА не требуется.

Горизонтальный разгон с использованием зенитной артиллерии и бомбардировочной авиации

Здесь принцип тот же. Можно повернуть ЛА, приведённый на рис.1 на бок и попытаться попасть в камеру сгорания. Зенитные орудия должны быть выстроены в ряд вдоль трассы ЛА и осуществлять выстрелы с задержкой, соответствующей скорости движения ЛА. Может использоваться внешняя камера сгорания (ударная волна от взрывов зенитных снарядов, произведённых позади ЛА должна толкать ЛА вперёд). Разгон с использованием зенитной артиллерии производится на низких высотах, с использованием бомбардировочной и истребительной авиации - на высотах порядка 10-20 км. Для разгона на больших высотах возможно применение орбитальных бомбардировщиков и истребителей.

Использование объёмных взрывов для разгона ЛА

Взрывы зенитных снарядов внутри ЛА или в непосредственной близости от него могут воспрепятствовать применению описанного выше метода для доставки на орбиту людей и животных.

Для нужд пилотируемой космонавтики в описанную схему придётся внести изменения.

Снаряды, доставляемые зенитными орудиями к ЛА должны не взрываться, а распылять горючую аэрозоль (или, например, обычный артиллерийский порох) непосредственно перед воздухозаборниками прямоточного реактивного двигателя ЛА. В камере сгорания аэрозоль воспламеняется и толкает ЛА вперёд. После прохождения ЛА возможно дожигание остатков топлива дополнительными взрывами зенитных снарядов.

Проблемы

Влияние косых и прямых скачков уплотнения на поведение зенитных снарядов и топливной смеси требует отдельного изучения.

Защита экипажа и животных от последствий взрывов (шум, тряска).

Точность - компенсируется большим количеством снарядов с управляемым временем взрыва.

Наличие большого количества зенитных орудий, сосредоточенных вдоль одной прямой - с уменьшением точности требуемое количество орудий возрастает.

Достоинства

Технологическая простота. Компактный и прочный ЛА, по конструкции сравнимый с пушкой, с помощью которой может осуществляться доставка зарядов. Никаких баков с топливом, колебаний жидкости, прочности и т.п. Никаких насосов, копрессоров, компьютеров и прочих атрибутов современных ракет. Достаточно технологий XVIII века.

Возможность прервать вывод на орбиту в любой момент.

Способ утилизации боеприпасов с истекающим сроком хранения.

Способ тренировки расчётов зенитных орудий.

Объём топлива, требуемого для разгона в вакууме, пропорционален конечной скорсти ЛА (расход может учитываться в количестве снарядов на 1 км/сек), за счёт того, что не требуется везти тополиво чтобы разгонять топливо, которое может потребоваться позднее (и за счёт принципа относительности Галилея). Один из возможных способов отправки автоматических зондов к ближайшим звёздам и дальним планетам - вдоль разгонной траектории зонда размещаются (или запускаются по пересекающимся траекториям) космические межпланетные истребители (бомбардировщики), которые осуществляют разгон. Отправка космических зондов может осуществляться и одним космическим межпланетным истребителем (бомбардировщиком), который выпустит серию снарядов вдоль траектории движения ЛА с тем, чтобы последний, двигаясь по траектории, догонял снаряды и использовал их для разгона (так же, как и при вертикальном взлёте с использованием бомбардировочного вертолёта). Для отправки к другим звёздам пилотируемых экипажей требуется решить проблему торможения ЛА. Взлёт такого ЛА должен выглядить гораздо эффектнее взлёта обычной ракеты (особенно при использовании объёмных взрывов с дожиганием остатков топлива).

Пообсуждаем?

Идеи без сомнения интересные. Похоже на идею Жюля Верна :) Но к сожалению не все так просто...

Так в случае вертикального взлета, длинна разгонной траектории сильно зависит от высоты подъема дирижабля-бомбардировщика.

При горизонтальном разгоне ограниечение в дальности полета снаряда зенитной установки. Пока инерционные снаряды не способны высоко подняться. Эту проблему можно обойти с помощью использования реактивных снарядов. А управляемые реактивные снаряды повысят точность "попадания". Но в таком случае, топливо мы все-равно доставляем ракетой (снарядом), так почему бы его не везти с собой.

А вот про объемные взрывы сказать нечего - распылять горючее по воздуху - это расточительно (хоть и красиво). Общий КПД системы будет ничтожно мал, даже по сравнению с обычными ракетами.

Ну а про обеспечение безопасности я вообще говорить много не буду. Но надо быть очень смелым человеком, чтобы сесть в аппарат с таким движителем. Все-таки не очень приятно, когда по тебе стреляют ;^)

Kuasar

Пообсуждаем-2 (мнение автора идеи)

Для вывода спутников Земли на орбиту важна горизонтальная составляющая скорости, а не вертикальная. Вертикальная скорость требуется только для того, чтобы преодолеть атмосферу Земли, а движение по орбите осуществляется за счёт горизонтальной составляющей скорости.

Поэтому дальностью полёта инерционных снарядов ограниченна высота разгонной траектории, но не её длинна (расставив средства доставки инерционных снарядов в ряд можно получить разгонную траекторию с трассой от Москвы до Санкт-Петербурга).

Вертикальный подъём ракеты вряд ли можно назвать началом разгона. Разгон до орбитальных скоростей всегда происходит в горизонтальном полёте. Пример: ракета, летящая всегда вертикально вверх, достигшая скорости 10 км/с, упадёт на Земли.

Суть идеи (глобально) заключается в том, что если мы не может двигаться в какой-либо среде, то эту среду надо предварительно изменить так, чтобы движение в ней было возможным (по аналогии со строительством дорог) :=)

С уважением, Николай

Пообсуждаем-3

Николай, спасибо за пояснения. Однако в одном моменте с тобой можно не согласиться... То что горизонтальная составляющая скорости есть главный фактор при выводе коробля на орбиту - верно. Но если мы будем разгоняться до первой космической скорости в пределах плотных слоев атмосферы (куда долетают наши снаряды), то капсула буде очень сильно нагреваться... Простое торможение в течении нескольких минут (при спуске с орбиты) на таких скоростях не проходит безследно, а что говорить о разгоне, после которого корабль не должен быть поврежден...

Kuasar