Искусственные внешние ресурсы для освоения космоса

В целом стартовый комплекс представляет собой тепловую машину, в которой рабочий газ (водород) совершает замкнутый цикл, с максимальной температурой 3000К и минимальной 300К. При этом 40 % энергии нагрева может быть передано снаряду; 35 % идёт на нагрев теплового резервуара-холодильника (причём небольшую часть этой энергии можно потом дополнительно извлечь в виде электрической); и 25 % сразу преобразуется турбиной в механическую и электрическую энергию, которая может быть использована для электролиза и других нужд. (то есть, в начале турбина извлекает в виде полезной работы 60–65 % остаточной внутренней энергии газа, то есть 35 % всей начальной энергии нагрева; но потом 1/3 этой энергии снова затрачивается на сжатие газа, охлаждённого до 300К, так что полезный выход энергии составит 20–25 % от энтальпии начального нагрева газа.

Для нагрева газа можно использовать высокоэнергетические носители кинетической энергии (мы же их делаем). Атмосфера Европы, по-видимому, достаточно разреженная для того, чтобы микро снаряды со скоростью 50–70 км/с могли с приемлемой точностью достигать приёмного устройства непосредственно на поверхности. Далее кинетическая энергия микро снарядов может либо вначале конвертироваться в электрическую в МГД-генераторе, либо использоваться непосредственно в виде тепловой энергии, для нагрева либо непосредственно рабочего газа, либо промежуточного подвижного высокотемпературного теплоносителя, либо неподвижного аккумулятора тепла. При кинетической энергии (100 килограммового) снаряда 450 МДж, для нагрева при каждом выстреле потребуется 1,1 ГДж, или 11000 ГДж на всю партию в 1000 тонн, (т. е. будет затрачена 1 партия луца-67, при массе 4 тонны и общей энергии 9000 ГДж).

Таким образом, артиллерийский стартовый комплекс весом в 20–30 тонн может каждую секунду отправлять на стартовую траекторию 100 кг льда, или 1000 тонн за 3 часа.

Затем эти снаряды 2,5 суток (60 часов) летят по промежуточной траектории до точки первого гравитационного манёвра вблизи Ганимеда. При некоторой разнице скоростей, порядка 30–50 метров в секунду, все снаряды, выпущенные с поверхности Европы на протяжении 3 часов, могут собраться в плотный рой, и затем эти 1000 тонн льда могут быть упакованы в один контейнер (мешок из тонкой плёнки). Для совершения точных микро манёвров каждый снаряд первоначально может иметь навигационный комплекс весом до 100 граммов (их потом можно вернуть на стартовую позицию для повторного использования). Для сбора и упаковки снарядов могут использоваться несколько микро буксиров весом до 1 кг, снабжённые тросовыми системами для захвата объектов.

После того, как 1000 тонн льда собраны в один контейнер, его дальнейшую буксировку может осуществлять небольшой орбитальный тягач, весом 100 кг, с запасом двухкомпонентного топлива до 10 тонн (лучше использовать кислородно-метановое или гидразиновое топливо, так как при температуре 50К его можно хранить вообще без баков, в полиэтиленовом пакете. Расход топлива при гравитационных манёврах почти равен нулю, так как буксир должен только обеспечивать точную корректировку траектории.

Через 15–20 суток очередная партия топлива будет доставлена на заправочную станцию на базовой траектории, а тягач отправится назад (для экономии времени можно использовать остаток топлива, так что цикл повторного использования орбитального тягача будет около 30 суток).

Таким образом, если отправлять партию в 1000 тонн льда 1 раз за 2 полных оборота Европы вокруг Юпитера (2х3,55 суток), то на базовую станцию будет прибывать 4000 тонн льда в месяц, и для обслуживания такого маршрута понадобится 4–6 орбитальных тягачей весом по 100 кг.

При этом, если использовать базовую траекторию, синхронную по периоду с Европой 1:1, то на ней можно разместить только 1 базовую заправочную станцию, и новые партии льда будут прибывать на неё 1 раз за 7,16 суток, всегда в одной и той же точке траектории.

Возможно, лучше использовать более короткую базовую траекторию, с периодом 2–3 суток, и отношением к периоду обращения Европы 3:4, 3:5, 3:7, 5:7 и т. д; тогда новые партии топлива будут прибывать поочерёдно в несколько разных точек на базовой траектории, которых может быть от 2 до 10, и соответственно в этих точках можно разместить топливные базы, которые будут получать лёд 1–2 раза в месяц.