Znamy rakiety, te kontrolowane wybuchy, które przenoszą ładunki i kruchych ludzi w kosmos. Ale czy są jakieś nie rakietowe sposoby na dostanie się w kosmos?
Chcesz iść w kosmos? Zdobądź rakietę. Nic innego, co kiedykolwiek wymyślono, nie może uwolnić ogromnych ilości energii w kontrolowany sposób, aby dostać się na orbitę.
Wszystko sprowadza się do prędkości. W tej chwili stoisz nieruchomo na Ziemi. Jeśli podskoczysz, wrócisz tam, gdzie zacząłeś. Ale gdybyś miał prędkość boczną 10 metrów na sekundę i skoczyłbyś w górę, wylądowałbyś w odległości kilku metrów… boleśnie. A jeśli poruszałeś się z prędkością 7800 metrów na sekundę w bok - i byłeś kilkaset kilometrów w górę - po prostu okrążyłbyś Ziemię.
Zyskanie takiej prędkości wymaga rakiet. Te magiczne naukowe gromady są niezwykle drogie, nieefektywne i jednorazowego użytku. Wyobraź sobie, że musiałeś kupować nowy samochód na każdy dojazd. Samo wystrzelenie jednego kilograma na orbitę kosztuje zwykle około 10 000 USD. Kiedy kupujesz podróż w kosmos, tylko kilkaset k idzie na gaz. Te miliony dolarów w większości pokrywają koszt rakiety, którą zamierzasz rzucić na krawężnik, gdy skończysz.
SpaceX jest jedną z najbardziej innowacyjnych firm rakietowych. Zastanawiają się, jak ponownie wykorzystać tyle rakiety, ile mogą, obniżając te irytujące koszty startu, które zrujnują coś, co w przeciwnym razie powinno być rutynową podróżą na Księżyc. Być może w przyszłości rakiety mogłyby być używane setki, a nawet tysiące razy, na przykład w samochodzie lub w komercyjnych samolotach pasażerskich.
Czy to najlepsze, co moglibyśmy zrobić? Czy nie możemy po prostu porzucić rakiet? Aby dostać się z ziemi na orbitę, musisz zdobyć prędkość 7800 metrów na sekundę. Rakieta daje tę prędkość poprzez stałe przyspieszenie, ale czy potrafiłbyś zapewnić taką prędkość za jednym razem?
Co powiesz na wielką broń i po prostu strzelać na orbitę? Musisz natychmiast nadać pojazdowi ogromną prędkość. Tworzy to tysiące razy siłę grawitacji na pasażerów. Każdy na pokładzie zmienia się w cienką czerwoną powłokę równomiernie rozmieszczoną w kabinie. Możesz to zrobić tylko kilka razy, zanim pasażerowie świnki morskiej staną się mądrzy.
„Steward, w moim szampanie są kawałki kości!”
Jeśli przedłużysz lufę lufy na wiele kilometrów, możesz wygładzić siłę przyspieszenia, którą ludzie mogą wytrzymać. To jest pomysł zaproponowany przez Startram. Chcą zbudować ścieżkę na zboczu góry i użyć elektromagnetyzmu, aby popchnąć sanki do prędkości orbitalnej.
Może to zabrzmieć zbyt daleko, ale wiele krajów korzysta z technologii Maglev z pociągami i bijąc rekordy prędkości na całym świecie. Japończycy niedawno pchnęli pociąg maglev do 603 kilometrów na godzinę. Ta pierwsza wersja Startrama kosztowałaby 20 miliardów dolarów, a ogromne siły działałyby tylko na każdy ładunek dostarczony w nieożywionym stanie, pomimo tego, jak się zaczął.
Jeszcze droższa jest wersja z torem o długości 1500 kilometrów, zdolnym do rozłożenia przyspieszenia na dłuższy okres i umożliwienia ludziom latania w kosmos, bezpiecznie przybywając w ich oryginalnej konfiguracji „bez wklejania”.
Jest kilka drobnych przeszkód technicznych. Na przykład tor o wysokości 20 kilometrów na wysokości, na którym pociski opuszczają wylot i atmosferę wentylacyjną, aby zapobiec fali uderzeniowej, która rozerwałaby całą konstrukcję.
Jeśli da się go uruchomić, możemy obniżyć koszty uruchomienia do 50 USD / kilogram. Oznacza to, że podróż na Międzynarodową Stację Kosmiczną może kosztować 5000 USD.
Innym pomysłem byłyby, co nie dziwi, lasery. Wiem, że to brzmi, jakbym to wymyślił. Lasery mogą rozwiązać każdy problem w przyszłości. Mogą śledzić i wystrzelić pojazdy ze specjalną powłoką, która paruje w gaz po podgrzaniu. To generowałoby ciąg jak rakieta, ale pojazd musiałby unieść ułamek masy tradycyjnego paliwa.
Nie musisz nawet uderzać w samą rakietę, aby wytworzyć ciąg. Laser może przegrzać powietrze tuż za pojazdem nośnym, tworząc małą falę uderzeniową i generując ciąg. Ta technologia została zademonstrowana na prototypie Lightcraft.
Co z balonami? Możliwe jest teraz wystrzelenie balonów, które mogłyby dostać się na tak dużą wysokość, że stanowią ponad 90% atmosfery ziemskiej. To znacznie zmniejsza opór atmosferyczny potrzebny rakietom do ukończenia podróży w kosmos.
Pionier kolonizacji przestrzeni kosmicznej Gerard K. O’Neill przewidywał port kosmiczny oparty na balonie unoszący się na krawędzi przestrzeni. Astronauci odejdą od portu kosmicznego i będą potrzebować mniejszego ciągu, aby dotrzeć na orbitę.
Rozmawialiśmy także o idei kosmicznej windy. Rozciągając kabel od Ziemi do orbity geostacjonarnej, przenoszą ładunki w ten sposób. Istnieją ogromne przeszkody w rozwoju takiej technologii. We Wszechświecie może nie być materiałów wystarczająco mocnych, aby utrzymać siły.
Ale kompletna winda kosmiczna może nie być konieczna. Mogłoby być możliwe użycie uwięzi obracających się na krawędzi przestrzeni, które przenoszą pęd do statku kosmicznego, podnosząc je krok po kroku do większej prędkości i ostatecznie na orbitę. Te uwięzi tracą prędkość przy każdym asystowaniu, ale mogą mieć jakiś inny układ napędowy, na przykład napęd jonowy, w celu przywrócenia prędkości orbitalnej.
Przyszłe metody dostępu do przestrzeni kosmicznej będą kombinacją niektórych lub wszystkich tych pomysłów z tradycyjnymi rakietami wielokrotnego użytku. Balony i systemy wystrzeliwania w powietrze w celu zmniejszenia oporu rakiety, przyspieszenie elektromagnetyczne w celu zmniejszenia zapotrzebowania na paliwo, a także lasery naziemne zapewniające moc i dodatkowe odgłosy pchania i ławki. Być może z szeregiem uwięzi przenoszących ładunki na coraz wyższe orbity.
Miło wiedzieć, że inżynierowie pracują nad nowymi i lepszymi sposobami dostępu do przestrzeni kosmicznej. Rakiety umożliwiły eksplorację kosmosu, ale istnieje szereg technologii, których możemy użyć, aby obniżyć koszty startu i otworzyć zupełnie nowe perspektywy eksploracji kosmosu i kolonizacji. Nie mogę się doczekać, aby zobaczyć, co będzie dalej.
Jakie alternatywne metody dostania się w kosmos są najbardziej podekscytowane? Daj nam znać swoje przemyślenia w komentarzach poniżej.
