Китайская космическая катапульта! Огромный рельсотрон для запуска космических кораблей строится в Китае
Огромный электромагнитный рельсотрон для запуска на орбиту космических кораблей с экипажем строится в Китае. Успех проекта будет означать резкое падение цены доставки груза на орбиту и то, что в прошлое могут отойти ракеты-носители на химических двигателях. Разумеется, у такого колоссального проекта есть и колоссальные сложности.
![](https://img.ixbt.site/live/images/original/04/96/13/2024/03/21/2db7dba52b.png?w=877)
В 2016 г Китай дал зеленый свет проекту Тэнъюнь (Tengyun), суть которого сводится к тому, чтобы использовать колоссальный рельсотрон, электромагнитную стартовую трассу для разгона не менее впечатляющего своими размерами космического челнока до скорости как минимум в 1,6 Маха. По планам, после запуска челнок должен запустить свой двигатель и выйти на низкую орбиту в околоземное пространство со сверхзвуковой скоростью. Отдельного упоминания заслуживает челнок, вес которого должен превысить 50 тонн, а размеры Boeing 737.
Что такое рельсотрон?
Принцип, лежащий в основе такого рельсотрона известен давно. В тех же компьютерных играх многие сталкивались с Гаусс-пушками — можно сказать что рельсотрон ее ближайший родственник. Кроме этого оборонные ведомства разных стран тоже ведут свои проекты по использованию рельсотронов в качестве артиллерии.
По факту рельсотрон это связка из пары параллельных электродов-рельс и источника питания, который способен выдать мощный импульс энергии. Разгоняемый груз находится между рельс и замыкает цепь, получая ускорения благодаря силе Ампера, которая действует на замкнутый проводник с током в его собственном магнитном поле.
Проект Тэнъюнь
Проект Тэнъюнь создаётся Научно-исследовательским институтом технологий летательных аппаратов Китайской аэрокосмической научно-промышленной корпорации (CASIC). Есть информация, что для института сейчас построена 1.2км испытательная трасса в Датуне, что в провинции Шаньси. Если открытая информация соответствует реальному положению дел, то размеры испытательного трека сопоставимы с треком проекта Hyperloop.
Эта испытательная установка уже сейчас может разгонять объект (вес, правда, не указывается) до скорости, приближающейся к 1000 км/ч, что близко к скорости звука. Сообщается, что в ближайшие годы длина испытательной трассы будет увеличена для достижения максимальной рабочей скорости в 5000 км/ч (где-то 4М).
Даже в случае успеха предварительных испытаний, между треком и полноразмерным системой запуска на основе рельсотрона есть большая разница. И это не только вопрос размеров, но множества инженерных решений по всем ключевым частям системы: управления, питания, материалов и рабочих частей рельсотрона.
К примеру, чтобы запустить в космос челнок указанного выше размера со скоростью в 1.6Мах из рельсотрона, тот должен иметь длину не меньше 8км (соответственно, существенно дольше, если речь идёт о скорости запуска в 5Мах). Это означает колоссальное количество электромагнитов внутри невообразимо большой вакуумной камеры. Это означает охлаждение всех этих магнитов и работу множества насосов для создания вакуума внутри трубы рельсотрона. И отдельно еще придётся решить вопрос воздушного шлюза, который челнок должен будет пройти на скорости. Равно как нельзя забывать и про стабилизацию полёта при смене среды вокруг челнока с вакуума на атмосферу.
И, разумеется, есть уже известный вопрос — мощность для запуска. Сейчас рельсотроны используются для запуска самолётов с авианосца USS Gerald R. Ford как альтернатива привычной паровой пусковой катапульте. И эти рельсотроны, по сообщениям, потребляют 121 мегаджоуль для того, чтобы разогнать самолёт до 241км\ч стартовой скорости. Для питания такого рельсотрона требуется изрядная часть энергии, которую вырабатывает корабельная силовая установка.
В случае проекта Тэнъюнь речь идёт со существенно большей скорости и размере. Вполне возможно что речь тут идёт о мощностях как минимум в несколько десятков раз выше, чем на системе запуска с авианосца. Очевидный шаг — использовать энергию АЭС, которую еще нужно будет закачать в систему каких-то супер-конденсаторов. Для примера можно привести мировой рекорд, который принадлежит лаборатории Hochfeld-Magnetlabor Dresden. Там установлена конденсаторная батарея, способная вместить и выдать 50 Мегаджоулей. В случае проекта Тэнъюнь космическая катапульта потребует намного, намного больше.
Соответственно, разработка проекта потребует от инженеров и учёных не только использования уже известных передовых технологических решений. Им придётся пойти дальше и разработать множество новых. Космическая катапульта — это не просто трек с множеством магнитов, это исключительное по размерам и сложности инженерное сооружение с разветвлённой инфраструктурой.
Если проект будет успешным, если китайские инженеры и учёные смогут довести дело до завершения, то космическая катапульта может стать одним из самых впечатляющих технологических достижений человека за десятки лет. А для китая, возможно, и главным достижением, которое затмит ту же супер-ГЭС, которая смогла замедлить вращение Земли.
По предварительным оценкам некоторых учёных, стоимость запуска 1 кг груза на орбиту в таком случае может снизиться всего лишь до 60$. Чтобы понять насколько это экономически выгодно, стоит сравнить это с тем, что Space X просят за доставку 3000$ и даже эта цена намного ниже той, что была в отрасли до успеха детища Илона Маска.
Источник: fusionbrain.ai
13 комментариев
Добавить комментарий
Это без учета вложений в НИР и непосредственно строительства установки запуска?
можно строить на немалой высоте, можно даже начать на уровне моря и продолжить в гору, чем выше — тем меньше сопротивление атмосферы
ну а наклепать связок конденсаторов китайцы смогут, я даже не сомневаюсь в них
Число́ Ма́ха (M) — представляет собой отношение скорости течения в данной точке газового потока к местной скорости распространения звука в движущейся среде (340 м/с для воздуха при нормальном давлении и температуре).
Энергия пропорциональна квадрату скорости, E=mV^2/2.
Рельсотрон разгонит корабль до 1.6 Маха, округлённо до 500 м/с (0.5 км/с). А надо до 8 км/с (первая космическая).
Итого, он разгонит до 1/16 требуемой скорости, что позволит сэкономить 1/256 требуемой энергии! То есть, экономия — пшик!
тут тогда появляется вопрос о том что при таком разгоне разгонная часть должна быть такой длины, чтобы ускорение не размазало содержимое, размыть градиент ускорения.
так-то до 5М можно на 1км участке разогнать… но смысл, если ничто и никто не доберется в том же виде, что и изначально.
Поэтому я подозреваю, что будет этот проект реализован где-нибудь в предгорьях и торчать под хорошим углом к горизонту — чтобы по максимуму пронзить атмосферу энергией рельсотрона
Вон в Тибет проложили ветку ЖД, там вообще вагоны герметичные. Строители туда добирались с остановками на адаптацию лёгких, как подводники в барокамерах
вместо гондолы или под нее повесить челнок…
С другой стороны, сколько будет стоить обслуживание такой штуковины и стоимость запуска. Не факт что это само по себе рентабельно.
Добавить комментарий