76 obserwujących
582 notki
846k odsłon
769 odsłon

Współczesne technologie lotów kosmicznych cz. I

Wykop Skomentuj38

Nie samym koronawirusem człowiek żyje, czasem trzeba zająć się bardziej "ezoterycznym" tematem :-)

W trakcie kilkudziesięcioletniej historii lotów kosmicznych wypróbowano szereg wariantów technicznych osiągnięcia ziemskiej orbity, co jest podstawą dla wszelkiej dalszej działalności kosmicznej. Pierwszym ,klasycznym choć stosowanym do dziś było użycie jednorazowej rakiety składającej się z kilku stopni, która umożliwiła oszałamiające sukcesy w latach 60-tych XX w.,  gdy w ciągu 8 lat od pierwszego lotu orbitalnego Gagarina Ludzie stanęli na Księżycu.  Wydawało się wtedy, że morze ( ściślej Kosmos ) sięga nam po kolana ...niestety szybko Real pokazał swoje zęby. Koszt użycia jednorazowych rakiet niszczonych za każdym startem  był tak wielki, że wszelkie ambitne projekty dalszych lotów przekraczały możliwości budżetowe najbogatszych państw.

Pojęcie jednorazowego produktu z góry zakłada jego taniość i bylejakość, niestety w wypadku kosmicznych rakiet to zupełnie nie odpowiadało prawdzie. Poziom koniecznych w tak ekstremalnych warunkach pracy technologii wymuszał stosowanie najlepszych materiałów i najwyższej dokładności. Wszelkie oszczędności prowadziły wprost do katastrof.  Dlatego Amerykanie zbudowali nowy typ kosmicznego pojazdu wielokrotnego użytku, zwany Wahadłowcem.  Główny pojazd posiadał  silniki w kadłubie, zaś zbiornik paliwa i 2 wspomagające rakiety były do niego podczepione. Startował pionowo, jak rakieta, w locie odrzucał zbiornik i rakiety, a po wykonaniu zadania lądował na lotnisku jak samolot.

Niestety, wkrótce się okazało, że łączny koszt lotu wahadłowca jest niewiele niższy od zwykłej rakiety podobnej wielkości, zaś wyniesiony ładunek użyteczny cztery razy mniejszy,  przez co jego sprawność była faktycznie znacznie gorsza, a nie lepsza, jak projektowano.  Nawet większa uniwersalność prac na orbicie nie rekompensowała tej porażki. Mimo to Amerykanie używali wahadłowców przez 30 lat, nim wreszcie się poddali, tak trudno było sie im przyznać do porażki szeroko reklamowanego projektu.

Już po kilkunastu latach używania wahadłowców, widząc krach tego programu, postanowiono zbudować nowy, prawdziwy samolot kosmiczny.  Podjął się tego wielki koncern lotniczy Lockheed, projektując  "Venture Star", mający mieścić  w jednym kadłubie zarówno silniki jak zbiorniki paliwa.  Wzorem wahadłowca miał startować pionowo, zaś lądować w całości na lotnisku. Jednak poziom technologii niezbędnej do zbudowania tak rewolucyjnej maszyny okazał się niemożliwy do osiągnięcia zarówno wówczas, jak i obecnie i projekt musiano zamknąć.

W rezultacie ludzki program kosmiczny znalazł sie w prawdziwym ślepym zaułku,  loty załogowe dreptały na orbicie i nie było żadnych widoków na międzyplanetarne wyprawy, koszt dostawy ładunku na orbitę jednorazowymi rakietami był wręcz zaporowy. Wtedy to objawił się Musk, Elon Musk. Założył pierwszą na świecie kosmiczną prywatną firmę SpaceX, zebrał doskonały zespól i razem zbudowali rakietę nośną według nowego, rewolucyjnego wariantu. Był to Falcon 9, składający się z 2 stopni.  Po starcie i oddzieleniu się wyższego stopnia niższy wracał z powrotem i lądował pionowo bądź na miejscu startu, bądź na specjalnej barce na oceanie wykorzystując pracę silników. W sumie odzyskiwano ok. 80 % wartości rakiety, ponieważ  pierwszy stopień  można było użyć ponownie, znacznie obniżając koszty. Dotychczas jedną z rakiet potrafiono wykorzystać pięciokrotnie i na pewno nie jest to granica możliwości tej technologii.

Jak na razie Falcon jest jedyną kosmiczną rakietą wielokrotnego użytku, jednak SpaceX zaprojektowała i jest w trakcie testów następnego statku kosmicznego, zwanego Starshipem, który zapowiada największy przewrót w dotychczasowej historii lotów.  Ma się składać również z 2 stopni. Dolny zwany Super Heavy jest potężną rakietą nośną wielokrotnego użytku, górny zaś, to właściwy Starship, mogący wynosić w kosmos 100 ton ładunku lub ok. 100 pasażerów. Ponieważ i on jest wielokrotny,  w sumie odzyskuje się CAŁOŚĆ statku, a celem konstruktorów jest maksymalne zbliżenie się do zasad lotów zwykłych samolotów.  Przy pomocy projektowanych tankowców uzupełniających paliwo na orbicie, Starship może lecieć z pełnym ładunkiem na Księżyc, Marsa czy pobliskie planetoidy. Przy czym nie jest to żadna SF, tylko realny program dalszej ekspansji po osiągnięciu niezbędnego doświadczenia w budowie i eksploatacji zestawu SH - Starship w ciągu następnych paru lat.

Co ciekawe, wariant dwustopniowy jest znacznie lepszy od projektowanego wcześniej jednostopniowego Venture Star i to z kilku powodów. VS  przy każdym egzemplarzu wymagał by budowy całego ogromnego statku kosmicznego ze wszystkimi silnikami i resztą kosztownego wyposażenia,  tymczasem pojedynczy SH może obsłużyć wiele Starshipów, wynosząc ich na orbitę i wracając na Ziemię dla kolejnego startu z następnym statkiem.  Oszczędza sie przy tym na konieczności budowy tych silników i wyposażenia za każdym razem dla poszczególnego Starshipa. Po drugie nie trzeba budować osłony termicznej dla powrotu w atmosferę na całym statku kosmicznym, tylko na Starshipie, ponieważ SH wraca znacznie wcześniej, nie potrzebując jej do wylądowania ze znacznie mniejszą prędkością. Poza tym VS z założenia nie mógł lądować na Księżycu czy Marsie i trzeba by było zbudować dodatkowy statek do lotów międzyplanetarnych z osobną technologią lądowania i startu z obcego ciała kosmicznego.

Oczywiście, w końcu i tak trzeba będzie zbudować taki statek z reaktorem atomowym, napędzającym silniki plazmowe, ale to osobny temat na inny tekst.

Wykop Skomentuj38
Ciekawi nas Twoje zdanie! Napisz notkę Zgłoś nadużycie

Więcej na ten temat

Salon24 news

Co o tym sądzisz?

Inne tematy w dziale Technologie