Искусственные внешние ресурсы для освоения космоса

Скорость аппарата в нижней точке траектории, на расстоянии 71 тыс км от центра Юпитера, мало зависит от точки старта, и равна 60 км/с; но, в случае попутного движения по отношению к направлению вращения атмосферы Юпитера, эффективность атмосферного варианта термо-кинетического двигателя будет заметно ниже (удельный импульс равен 30 % от скорости аппарата относительно атмосферы, которая вращается вместе с планетой со скоростью более 10 км/с), так что, при таком же КПД и тех же затратах рабочего тела, конечная скорость носителей кинетической энергии после ухода на бесконечность будет ниже на 20 % (53 км/с, вместо 67 при варианте встречного движения аппарата относительно атмосферы), а запас кинетической энергии соответственно в 1,6 раз меньше, 1,4 ГДж/кг; это означает, что при тех же затратах энергии на возобновление цикла, фактически расход составит 25 %, а не 15 %, от энергии, добытой в предыдущем цикле; то есть, те же 4 тонны носителей кинетической энергии, будут иметь энергии меньше (5,6 ТДж вместо 9,0 при встречном движении относительно атмосферы); и после вычета 1,5 ТДж на организацию нового цикла, к Земле можно будет направить только 3 тонны вещества, с общей энергией 4 ТДж, вместо 8; правда, при дальнейшем движении по направлению к орбите Земли в гравитационном поле Солнца, эта разница сократится, так что на выходе получится примерно на 20 % меньше вещества и на 40 % меньше энергии из каждого цикла ускорения, чем в варианте с использованием внешних спутников. Но, поскольку длительность циклов ускорения в 10 раз меньше, чем в случае использования внешних спутников, то всё же скорость поставки энергии будет в несколько раз больше.

Помимо этого, точка пересечения траекторий носителей кинетической энергии с орбитой Каллисто будет смещена далеко от точки старта; причём, в сторону, противоположную орбитальному движению самой планеты. Поэтому придётся использовать несколько заправочных станций, размещённых в разных точках орбиты, и в результате к Земле можно будет направлять, в лучшем случае, не более 50 % произведённой энергии.

В целом этот вариант несколько сложнее на начальном этапе, чем при использовании внешних спутников, и даёт на 40 % меньший выход энергии за 1 цикл; но благодаря существенно меньшей длительности цикла, он всё же может дать в 2–3 раза большую мощность поставляемого к Земле потока носителей кинетической энергии, при той же массе доставленного с Земли оборудования; при этом запас воды равен бесконечности.

(Возможно также, что некоторым чисто техническим преимуществом данного варианта является то, что при попутном движении аппарата относительно атмосферы Юпитера скорость, а значит, и температура внешней среды существенно ниже; вырабатываемая при этом энергия тоже меньше, но всё же такой вариант будет немного проще осуществить).

В случае использования не атмосферного варианта термо-кинетического двигателя, с встречным потоком микро снарядов, второй контейнер с половиной топлива необходимо отправлять по встречной ветви эллиптической траектории достижения Юпитера, а для этого (если совершать только 1 манёвр разгона), требуется стартовать с поверхности Каллисто со скоростью 10,7 км/с; при удельном импульсе топлива 10 км/с, потребуется уже вдвое больше топлива, чем масса полезного груза, и вдвое больше энергии для его разогрева, чем для выхода на попутную ветвь такой же эллиптической траектории. Если, для этого варианта, 10,5 тонн груза выводится на попутную вращению Юпитера и Каллисто траекторию, и 5,5 тонн на встречную, то общие затраты дополнительного топлива для старта составят 22 тонны; что касается затрат энергии, то они, вроде как, тоже возрастут на 35 %, по сравнению с выводом всей массы груза на попутную эллиптическую траекторию; но, однако же, скорость и энергия получаемых в результате этого носителей кинетической энергии будет больше, чем в предыдущем случае, т. е. точно такая же, как в первом варианте, 67 км/с и 2,3 ГДж/кг; и благодаря этому, данный вариант всё же лучше предыдущего: затраты энергии на возобновление цикла хоть и больше, но составляют 21 % от всей вырабатываемой в рабочем цикле энергии, а её в 1,6 раз больше, чем в предыдущем цикле, т. е. 9 ТДж; полезный выход энергии составит 7 ТДж на 1 цикл, т. е. почти столько, сколько и в первом варианте, с внешними спутниками. При длительности энергетического цикла 3 суток, и цикла возврата ракет 6 суток, энергетическая мощность луцепотока, доставляемого на Землю, может быть в 5 раз больше, чем для варианта с внешними спутниками, и в 1,6 раза больше, чем в предыдущем варианте.