Реферати » Реферати з авіації і космонавтики » Вантажівки тросові системи в космосі

тросові системи в космосі

в атмосферу й згоряє. За проведеними оцінками, така схема скидання бака дозволить збільшити вантажопідйомність орбітального літака на 1, 5 тонни без додаткових затрат палива.

Використання довгого троса дозволяє здійснити гальмування орбітального літака без затрат палива. Для цього з орбітального літака на тросі в верхні шари атмосфери спускається балон, який відчуває значні аеродинамічні опір. Натяг троса передає цю гальмуючу силу орбітальному літаку. Після достатнього для посадки зниження швидкості балон відчіплюється і згорає в атмосфері. При використанні крила замість балона можна змінювати площину орбіти орбітального літака, якщо крило рухається не в площині орбіти, а з боковим зміщенням, мінливим в резонансі з орбітальним рухом. Ця операція образно порівнюється з ходінням під вітрилом, тільки вітрило виявляється віднесеним від корабля на 100 км!

Цікавий спосіб маневрування на орбіті виникає при періодичному зміні довжини троса в резонансі з орбітальним рухом. Це призводить до вікової еволюції (правда, дуже повільною) орбіти центру мас зв'язки. Якщо враховувати сплюснутость Землі, то аналогічний ефект спостерігається і при зміні довжини троса на подвоєною орбітальної частоті.

"Космічний ескалатор". Він складається з декількох ступенів - радіальних зв'язок. Запускається на високу орбіту супутник підлітає до нижнього кінця кожної зв'язки і по тросу перетягується на її верхній кінець, потім перелітає до наступної зв'язці і таким чином може бути доставлений, наприклад, на геостаціонарну орбіту. Поступове зниження орбіт в'язок, що утворюють ступені космічного ескалатора, може компенсуватися шляхом використання тросів як електромагнітних двигунів, а також частково за рахунок зустрічного потоку корисних вантажів, що повертаються з високих орбіт на
Землю. За наявними оцінками, космічний ескалатор дозволяє домогтися помітної економії палива.

Більш реальним, ніж земний, представляється місячний "космічний ліфт". У своєму русі навколо Землі Місяць залишається весь час поверненою до Землі однією і тією ж стороною. Ця обставина дозволяє прикріпити, наприклад, до зворотної сторони Місяця космічну станцію на тросі, витягнутому вздовж лінії
Земля - ??Місяць. Ця система, по суті, являє собою варіант радіальної зв'язки. Її незвичайність полягає в тому, що одним з тіл, з'єднаних тросом, є природне небесне тіло. На відміну від земного космічного ліфта трос для місячного ліфта, виготовлений із сучасних високоміцних матеріалів, може мати вельми скромні характеристики (середня погонне маса ~ 1 кг / км, перетин ~ 1 мм ^ 2).
Прив'язний супутник Місяця може бути використаний не тільки для обміну вантажами з поверхнею Місяця. Факт утримання космічної станції за зворотною стороною Місяця поблизу колінеарний точки лібрації L2 системи Земля - ??Місяць має і самостійне значення. Як відомо, рух вільного космічного апарата поблизу точки L2 нестійка. Питанням активної стабілізації руху космічного апарату в околиці точки L2 присвячена велика кількість робіт. У той же час супутник, прив'язаний тросом, в околиці точки L2 не вимагає ніякого управління: його стабілізація має пасивний характер.

Підйом вантажів з поверхні Місяця може здійснюватися не тільки за допомогою стаціонарно закріпленої тросової системи. Підйом вантажів за допомогою обертової зв'язки двох супутників. Обертальний і орбітальне руху зв'язки підібрані так, щоб в периселеній один із супутників підходив до поверхні Місяця з нульовою відносною швидкістю і захоплював вантаж. В апоселеніі вантаж відчіплюється і виводиться на окололунную орбіту. Трос в цій зв'язці повинен мати довжину кілька сотень кілометрів.

Висловлена ??оригінальна ідея використання природних супутників Марса -
Фобоса і Деймоса - в якості основи для "космічного ескалатора". Для цього з Фобоса і Деймоса в напрямку до Марса і від Марса випускаються троси довжиною кілька тисяч кілометрів. Така можливість, як і в разі Місяця, обумовлена ??незмінною орієнтацією цих супутників в орбітальних осях, а також слабкістю їх власного гравітаційного поля. Супутник, який підіймає вантажі з поверхні Марса, спочатку прибуває на нижній кінець тросової системи Фобоса, потім пересувається вздовж троса на її верхній кінець і перелітає на нижній кінець тросової системи Деймоса. З її верхнього кінця супутник виходить вже на траєкторію міжпланетного перельоту. Система тросів з кевлара погонной масою ~ 20 кг / км і загальною масою ~ 300 т дає економію 10 т палива на кожному запуску 20 т корисного навантаження. Звичайно, "марсіанський ескалатор"-справа завтрашнього дня. Однак вже сьогодні марсіанська автоматична станція може бути оснащена зондом, що випускається на тросі на видалення 50 км від основного супутника для вимірювання градієнтів параметрів плазми і магнітного поля. З тією ж метою з посадкового апарата на Фобос можна розгорнути гірлянду датчиків, з'єднаних послідовно тросами сумарною довжиною 50-60 км при масі не більше 1 кг.
Зчеплення космічного апарату тросом з малими тілами Сонячної системи автори пропонують використовувати для зміни траєкторії при близькому прильоті. Власне гравітаційне поле невеликого астероїда недостатньо для вчинення гравітаційного маневру, але якщо "загарпунити" астероїд з пролетающего космічного апарату, то сила натягу троса з успіхом замінить силу тяжіння. Після здійснення маневру трос відчіплюється і залишається "на пам'ять" астероїду.

Як вже зазначалося, сучасні матеріали не дозволяють зробити земної космічний ліфт з прийнятними характеристиками. Однак можна зробити його
"половину", тобто протягнути трос від геостаціонарної орбіти не до самої поверхні Землі, а лише на половину цієї відстані. Йдеться про геосинхронной радіальної зв'язці, в якій верхній супутник знаходиться дещо вище геостаціонарної орбіти, а нижній супутник знаходиться посередині між геостаціонарній орбітою і Землею. З'єднувальний трос з високоміцних матеріалів може мати в цьому випадку прийнятну погонну масу ~ 1 кг / км (перетин ~ 1 мм ^ 2). Привабливою в цьому проекті є можливість мати геостаціонарний супутник на висоті, удвічі меншої висоти геостаціонарній орбіти.

Для індустріалізації космосу можуть знадобитися великі виробничі комплекси. На рис. Такий комплекс у вигляді кільця з великого числа виробничих, дослідницьких і житлових модулів, з'єднаних послідовно тросами. Таке з'єднання дозволяє розташувати модулі на близькій відстані один від одного, що неможливо у вільному польоті через неминуче рассогласовагія швидкостей і відносного дрейфу сусідніх модулів, що приводить до їх зіткнення. В усталеному кільці пов'язаних тросами супутників такий дрейф не відбувається.

Є й менш грандіозні проекти локальних "сузір'їв" супутників і космічних платформ, стабілізованості у вертикальному напрямку гравітаційним градієнтом, а в горизонтальному напрямку - обертанням або різницею аеродинамічних сил.

Цей список можна ще продовжити. Тим більше, що обговорення кожного варіанту застосування тросових систем в космосі народжує нові варіанти: заряд
"тросових" ідей ще далеко не вичерпаний. Звичайно, не всі вони рівнозначні по наданих вигодам, затратам і термінам на реалізацію. Так, перспектива застосування тросових систем представляється більш віддаленій, ніж застосування систем з електромагнітним взаємодією троса або системи з атмосферним зондом. Проте дослідження динаміки цих систем поряд з системами найближчої перспективи жодною мірою не є передчасним. Більш того, воно необхідне для глибокого і всебічного розуміння реальних можливостей використання тросів в космосі і створення більш повного динамічного Портрета цього нового класу космічних систем.
Застосування тросових систем в аеростатах з виносним баллонетом

Аеростат з виносним баллонетом

Розглянуті вище способи і пристрої регулювання висоти аеростатів і дирижаблів вимагають для своєї практичної реалізації значних затрат енергії з бортових джерел, якщо тільки це не найпростіша операція: скид баласту для підйому або випускання газу для спуску. Багаторазові операції «спуск - підйом» легше проводити на великих дирижаблях з досить потужною бортовий енергетикою, ніж на автоматичних аеростатах малої вантажопідйомності. Це призводить до необхідних пошукам інших, менш енергоємних способів регулювання висоти. У той же час проблема енергоджерел з високими питомими показниками залишається самостійною задачею.
Розглянемо спосіб регулювання висоти аеростата за допомогою виносного баллонетом. Фізичною основою існування такого способу є наявність градієнта щільності газу в атмосфері будь-якої планети. Сутність способу легко зрозуміти з схем, представлених на рісісунках.
В гондолі аеростата-носія з об'ємом оболонки v0 розміщується лебідка, на барабан якої намотаний трос довжиною Lтр. На кінці троса прикріплена інша гондола з оболонкою V1.Обозначім вага аеростата-носія Go, вага виносного малого аеростата (виносного баллонетом) g1. У перший момент вся система знаходиться на деякій рівноважної середній висоті Нср. або висоті вихідного дрейфу (рис.). Потім оболонку V1 починаємо опускати на тросі, що неважко виконати, оскільки підйомна сила F1 в цей момент менше ваги
G1 виносної конструкції з баллонетом.

На деякій висоті Н спрацьовує система заповнення обсягу баллонетом підйомним газом, з'являється підйомна сила f1. У міру спуску щільність атмосфери збільшується, отже, зростає підйомна сила F1, компенсирующая частину ваги, і аеростат-носій піднімається вгору.
Регулювання висотою виносного баллонетом дозволяє регулювати висоту основного аеростата-носія, брати проби газу апаратурою, встановленої в гондолі баллонетом, а Перегрівшись гондолу з науковою апаратурою періодично піднімати для охолодження в верхні, більш холодні слон атмосфери. Представляє інтерес дослідити можливість оригінального рішення проблеми енергопостачання апаратури аеростата-носія за рахунок акумулювання тепла при опусканні виносного баллонетом в гарячі шари атмосфери, віддачі тепла і його перетворення в тепловій машині в верхніх шарах атмосфери. Однак все це вимагає визначення вагових співвідношень елементів даної системи.
При розрахунку найбільш простим є випадок,

Сторінки: 1 2 3 4 5

енциклопедія  з сиру  аджапсандалі  ананаси  узвар