Будущее космонавтики: как Tethered Ring может сделать орбитальные полеты доступными для всех
Прогресс в ракетостроении за последнее десятилетие был значительным, однако для обеспечения массовых путешествий на орбиту человечеству требуются более совершенные транспортные системы, напоминающие «автострады в космос». В новом видео ведущий канала Isaac Arthur, Айзек Артур, рассматривает концепцию Tethered Ring — инновационную систему запуска, которая может сделать доступ к орбите столь же дешевым и быстрым, как современные авиаперевозки.
🏗 Что такое Tethered Ring и как это работает 0:38
Tethered Ring представляет собой «кузена» таких систем, как масс-драйверы, орбитальные кольца и петли Лофстрома, которые часто обсуждаются в цикле видео «Upward Bound». В основе системы лежит концепция активной поддержки — метода, при котором энергия используется для придания жесткости конструкциям, которые в противном случае были бы слишком гибкими или недостаточно прочными.
- Принцип активной поддержки: Подобно тому, как садовый шланг становится жестким при подаче воды под высоким давлением, внутреннее вращающееся кольцо придает внешнему стационарному кожуху необходимую жесткость.
- Удержание в атмосфере: Конструкция удерживается над землей с помощью системы тросов, закрепленных на поверхности планеты. Это может показаться контринтуитивным, но, как поясняет Артур, кольцо «висит» в небе, будучи привязанным к поверхности, благодаря кривизне планеты: при попытке опуститься тросы натягиваются сильнее, удерживая конструкцию в заданном положении.
- Сходство с другими системами: В отличие от орбитального кольца, которое должно охватывать всю планету по экватору или под углом, Tethered Ring имеет меньший диаметр и может быть размещено локально, например, в океанских водах вокруг Антарктиды или в акватории Тихого океана.
⚙️ Технические характеристики и реализация 8:01
По словам авторов проекта «The Atlantis Project» (Фил Суон и его команда), конструкция может быть построена с использованием технологий, доступных уже сегодня, при разумных затратах.
- Материалы: В качестве основных материалов для тросов предлагаются современные композиты, такие как кевлар или углеволокно.
- Энергопотребление: Хотя система требует значительных энергозатрат, использование сверхпроводников и магнитной защиты позволяет оптимизировать расходы. Базовая модель системы содержит около $2 \times 10^{17}$ Дж энергии, что эквивалентно количеству солнечной энергии, достигающей Земли каждую секунду.
- Размеры: Референсный дизайн предполагает кольцо на высоте 32 км, что выше большинства погодных явлений и авиамаршрутов. Диаметр транзитной трубы составляет около 12 метров, что позволяет пропускать достаточно крупные транспортные модули.
🚀 Экономика и преимущества системы 9:32
Главная цель разработки — снижение стоимости вывода полезной нагрузки на орбиту до $10 за килограмм. Артур отмечает, что подобные системы экономически оправданы при условии высокой интенсивности использования — примерно в 100 раз больше, чем современные объемы запусков.
- Point-to-point транзит: Помимо запуска космических аппаратов, кольцо может использоваться для сверхскоростных межконтинентальных путешествий на Земле, позволяя добраться из одной точки в другую за считанные часы.
- Гибкость: Конструкция позволяет интегрировать ее с другими инфраструктурными объектами, превращая планету в единую сеть «космических мостов».
- Геополитическая независимость: Возможность размещения системы в международных водах упрощает вопросы согласования с различными государствами, в отличие от глобальных орбитальных колец.
🪐 Применение за пределами Земли 27:08
Хотя основное внимание уделяется Земле, Tethered Ring может быть адаптировано для других планет и спутников.
- Марс и Луна: На Марсе система будет эффективна, однако на Луне она может быть избыточной из-за отсутствия атмосферы — там достаточно простого приподнятого над поверхностью трека.
- Венера: Концепция может работать в паре с «облачными городами», при условии, что материалы тросов и анкерных систем выдержат экстремальные температуры и давление планеты.
- Титаны: Система представляет большой интерес для спутников с высокой гравитацией и значительной атмосферой, подобных Титану.
