Спутники связи экономичнее выводить на орбиту с помощью газовой пушки

[darwinson.livejournal.com]

Show must go on, а экономика при этом должна быть экономной. Нынешний обвал рубля и финансовый кризис заставили вспомнить самое первое своё изобретение. Хотя правильнее назвать его не изобретением, а рацпредложением, позволяющим существенно экономить деньги из госбюджета на запусках спутников связи, грузовых кораблей и т.д. Было мне тогда 15 лет. Сидел как-то вечером дома, попивал с бабушкой и дедушкой чаёк, смотрел по телевизору программу "Время". Показывали запуск ракеты "Союз" на Байконуре. Полёт был пилотируемый, с двумя космонавтами на борту. И я подумал тогда, что больше половины запусков не показывают, поскольку они без космонавтов, на орбиту выводится только спутник. Дальше начал рассуждать вслух:

-  Искусственный спутник вместе с оборудованием способен выдерживать много большую перегрузку, чем живой человек. Это значит, что использовать каждый раз первую, самую дорогую разгонную ступень для спутников связи не слишком рационально. Для них вместо первой ступени ракеты-носителя хорошо бы сделать пушку с длиной ствола в 1000 метров и калибром 1.5 метра.

На что дедушка резонно заметил:

-  А не слишком ли дорогой получится пушка с длиной ствола в 1000 метров и калибром 1.5 метра?

-  Мне кажется, не дороже тоннеля в метро должно получиться. Например, тоннеля между станциями Волгоградская и Пролетарская.
Мы тогда как раз жили между двумя этими станциями. Дедушка, прикинув в уме расстояние между станциями, конкретно завис. Выйдя из ступора, начал спорить. Но, в конце концов, согласился, что вырыть вертикальную шахту в земле и хорошенько её забетонировать намного проще, чем построить, ту же Останкинскую телебашню. Подобные технологии столетиями совершенствовались в горнорудной и угольной промышленности. Забетонированная, да ещё в землю зарытая труба может выдержать чрезвычайно большое давление. А значит, в качестве ствола для такой "пушки на Луну" можно использовать самые обычные трубы большого диаметра, которые используются для газопроводов.

Главный калибр такого необычного космодрома может быть и 2, и даже 5 метров. Диаметр трубы, чисто техническая проблема. Суть рацпредложения, если совсем коротко - при одной и той же дальности стрельбы обычный артиллерийский снаряд намного дешевле реактивного. Жаль, что ни с кем кроме деда не обсуждал свою идею. Очень быстро забыл про неё. А теперь вот случайно вспомнил, и пока снова не забыл, решил описать со всеми подробностями.

В обычной пушке используется пороховой заряд. Космическая пушка намного длиннее, а давление в канале ствола меньше. С учётом этого дешевле использовать не порох, а 10%-ную смесь обычного бытового газа с воздухом. Представьте себе один кубометр сжиженного газа, используемый для приготовления взрывоопасной газовой смеси с воздухом. В пушке он придаст космическому кораблю больший импульс, чем в реактивных соплах. Другими словами, его использование будет более эффективным.

Дуло обычной пушки имеет небольшое сужение. Дуло космической пушки можно не сужать, а герметично накрывать сферическим стеклянным колпаком. Накануне старта воздух из канала ствола откачивается. Например, если откачать до 76 мм.рт.ст., сопротивление воздуха будет в 10 раз меньше. Вместе с тем, стеклянный колпак разрушится изнутри сжатыми остатками воздуха ещё до соприкосновения с остриём ракеты.

Спутник вместе со второй ступенью сначала опускается чуть ниже канала ствола, и охлаждается внизу жидким азотом. Охлаждение в шахте эффективнее, чем на открытой стартовой площадке. Затем ракета поднимается в ствол. Боковые герметичные резервуары с газовой смесью под ней открываются, воспламеняются, и производится выстрел. Небольшое хвостовое оперение позволяет изменить траекторию полёта ракеты после вылета из ствола и прохождения плотных слоёв атмосферы.

Ещё один важный момент. Конструкция космической пушки такова, что нет никаких ограничений по избыточному давлению в канале ствола. Это значит, что из такой пушки можно с одинаковой скоростью выстреливать вторую ступень как для ближней околоземной орбиты (5 м длиной), как для дальней геостационарной (10 м длиной), так и для межпланетной (20 м длиной). Разница только в количестве природного газа, используемого в 10%-ой смеси с воздухом для очередного выстрела в небо.

Чувствую, что есть тут какой-то подводный подземный камень, а какой именно не пойму. Похожая история и с магнитной пушкой Гаусса. Интересно всё-таки, почему оказались не реализованными подобные проекты. На первый взгляд преимущества очевидны. И себестоимость запуска спутников существенно снижается.  И надёжность значительно увеличивается, поскольку вероятность неудачного выстрела из пушки в тысячу раз меньше, чем вероятность неудачного ракетного пуска. Казалось бы, сочетание двух таких факторов позволяет захватить монополию на рынке коммерческих запусков спутников связи. Но почему-то никто не торопится захватывать.

Comments

[vvarhammer.livejournal.com]

Многие комментаторы бросились критиковать, на мой взгляд, даже не прочитав текст внимательно, не то чтобы его осмыслив и почитав про аналогичные проекты (большие пушки) ранее.
Дополнить Ваше предложение можно, построив пушку в/на горе, как выше уже написали. Если высота запуска будет хотя бы 2-3 км - уже существенная экономия как по топливу, так и по сопротивлению воздуха.
Основная проблема, на мой взгляд - выживаемость электроники при взрывных перегрузках. Ни разу не специалист в этом вопросе, но вроде бы есть специализированная электроника, выдерживающая такие нагрузки (хотя бы те же ПТУР-ы). Кроме того, стартовое ускорение в трубе можно регулировать путем применения различных схем.
В общем, идея, на мой взгляд крайне интересная и реализуемая. Вышеприведенная критика в большинстве своем несколько детского уровня, типа "да это же пушка, как в ней может что-то выжить?!". Многие критики, видимо, не понимают, что проблемы при разработке существующих ракетоносителей стояли на порядки более сложные.

[ed-jan-lt.livejournal.com]

Вся экономия в 2-3 км будет съедена в 100-кратном размере ещё на этапе строительства дорог, для подвоза оборудования, которое должно будет строить космодром на горе.

[vvarhammer.livejournal.com]

Насчет 100-кратного размера, думаю, явный перебор. Обсерватории с огромными телескопами в горах строят, и ничего. Сложность проекта будет сравнима со, скажем, автомобильным тоннелем под Монбланом (нужно вырыть тоннель в горе и сделать в нем укрепленные стены, причем длина тоннеля ни разу не десяток километров). Зато экономия на многоразовой пушке по сравнению со стоимостью одноразовых первых ступеней будет весьма значительна.

[ed-jan-lt.livejournal.com]

Для того, чтобы принять всего 50 тыс. человек у подножий гор, Россия потратила 50 млрд. зелени. При чём речь идёт о месте, где уже полтора века располагается главный курорт страны и была вся инфраструктура, надо было только чуть модернизировать. Как вы думаете, во сколько десятков раз увеличилась бы смета, если бы такое задумали сделать на вершине Эвереста?

[vvarhammer.livejournal.com]

1. Сколько бы реально потратили на олимпиаду без воровства и распилов - отдельный вопрос. Эта олимпиада стоила ДОРОЖЕ чем ВСЕ предыдущие зимние олимпиады ВМЕСТЕ ВЗЯТЫЕ. О чем тут вообще всерьез говорить?
2. Эверест - ни разу не 2-3 километра, на такую высоту даже вертолеты подняться не могут (выше 3,5 километров не летают). Поэтому я даже 4 километра не указывал - строить будет тяжело (но не невозможно - обсерватория Джемини-север на Гаити расположена высоте 4200 км, и загнать туда 8-метровый телескоп было явно непросто).
3. Монбланский тоннель (обыденная дорожная инфраструктура) построен на высоте 1,3-1,4 километра, что уже близко к 2 км.

Отсылка к олимпиаде тут вообще бессмысленна - это совершенно другая категория объектов.
Да, строить на возвышенности сложно, и чем выше - тем сложнее. Но это увеличивает смету не в сотню раз явно. К тому же, в данном проекте "пушки" основная работа - не "строить", а прорыть тоннель в горе, т.е. просто вести взрывные работы внутри горы, а сложность таких работ не сильно зависит от высотности.

[ed-jan-lt.livejournal.com]

Как сейчас модно говорить, если б у бабушки был бы член... С чего вы взяли что очередной прожект в России будет реализовываться по другому?
Если мы говорим о том, чтобы запульнуть ракету на 35 км, то разница в 1 км не имеет значения. Даже если есть желание сэкономить на трении в плотных слоях атмосферы (до 11 км), то 1.3км - это чуть больше 10% экономии. Из за этого не стоит даже думать о столь грандиозном строительстве. А что-то строить на высоте, например, 4 км, куда даже вертолёты не летают, причём - в глухой тайге на Алтае или на Камчатке, при российских порядках и уровне техники - равносильно мощению дороги плиткой из цельных алмазов.

[vvarhammer.livejournal.com]

Кто вообще говорил, что этот проект предполагается в России?
Ну вы, очевидно, продвинутый интернет-эксперт в строительстве, сразу так на глазок в алмазах определяете, опасно с вами дальше спорить..

[ed-jan-lt.livejournal.com]

Дык, автор же кинул идею: газ никто покупать не хочет, давайте на нём в космос летать!

[Виталий (from livejournal.com)]

Кстати про алимпиады горы и вертолеты. В Сочи под конец на трамплин бетон вертолетами возили :)))