Искусственные внешние ресурсы для освоения космоса

Энергия небольшая, но положительная! То есть, остаток топлива (или льда) может теперь покинуть систему Юпитера, и даже на бесконечном расстоянии от него (то есть более 10 миллионов километров) будет иметь скорость 20 км/с. Не 70, но этого достаточно, чтобы долететь до Земли (если покинуть систему Юпитера в направлении, противоположном его движению вокруг Солнца). Поскольку орбитальная скорость движения Юпитера вокруг Солнца равна 13 км/с, то при начальной скорости 20 км/с относительно него, можно достичь любой точки орбиты Земли, в том числе во встречном направлении. (Понятно, что саму ракету сразу после отделения кассет с топливом надо снова затормозить в атмосфере Юпитера, вернув на базовую эллиптическую траекторию для заправки).

Посмотрим, хватит ли полученной энергии для запуска следующей партии топлива с Европы и возобновления энергетического цикла.

При пересечении орбиты Европы, на расстоянии 670 тысяч километров от Юпитера, носители кинетической энергии будут иметь запас кинетической энергии на 200 МДж/кг больше, чем на бесконечности; то есть их кинетическая энергия вблизи Европы будет 400 МДж/кг, а скорость 28 км/с, что уже не так плохо.

В действительности, скорость, и кинетическая энергия, носителей кинетической энергии при встрече с Европой будет зависеть от того, по встречной или попутной базовой траектории происходил разгон. При встречном направлении траектории по отношению к орбитальному движению Европы, относительная скорость будет 34,3 км/с, и кинетическая энергия 590 МДж/кг; при попутном — только 28,2 км/с, и 400 МДж/кг. То есть, хотя на встречную ("ретроградную") промежуточную траекторию сложнее выйти (потребуются дополнительные манёвры и больше времени), но это может дать в 1,5 раз больше энергии на поверхности Европы; хотя потом, после выхода из гравитационного поля Юпитера, никакой разницы не будет.

Тем не менее, мы видим, что в любом случае на возобновление энергетического цикла тратится от 20 до 30 % всей производимой энергии (с учётом того, что масса получаемого луца в 4 раза меньше, чем начальная масса топлива); то есть такая система работоспособна, и может выводить за пределы системы до 70 % производимых носителей энергии.

Правда, скорость этих носителей будет не очень большая (20 км/с относительно Юпитера после ухода от него на 10 миллионов километров), что как раз позволяет выйти на траекторию пересечения с орбитой Земли в любой её точке, в том числе во встречном направлении по отношению к орбитальному движению Земли; но после дополнительного ускорения в гравитационном поле Солнца (при перемещении с расстояния 780 до 150 миллионов километров) добавится 700 МДж/кг, и скорость относительно Солнца возрастёт до 39 км/с. При этом максимальная скорость встречи носителей с Землёй будет 69 км/с (при встречном направлении траекторий), и соответственно кинетическая энергия до 2400 МДж/кг, что уже неплохо.

В результате, хотя начальная кинетическая энергия носителей относительно Юпитера меньше в 10 раз, но после дополнительного ускорения в гравитационном поле Солнца, и прибавки орбитальной скорости движения Земли, эта разница нивелируется, и на выходе получается кинетическая энергия 2,4 ГДж/кг, т. е. всего в 1,5 раза меньше, чем в самом лучшем варианте с термокинетическими двигателями.

Правда, такая встречная скорость будет достигаться только на небольшом участке орбиты Земли, в течении 1–2 месяцев в году. Но, поскольку в данном варианте время движения носителей от Юпитера к Земле составляет 2–2,5 года, и может регулироваться в пределах 10–20 %, то практически можно добиться того, чтобы 100 % производимых в течении года носителей кинетической энергии достигали Земли почти одновременно, в течении 1–2 месяцев, и с максимальной возможной скоростью и энергией.

В результате количество доставляемого к Земле луца будет всего в 1,4 раза меньше, чем в самом лучшем рассмотренном варианте (при использовании термокинетического двигателя с удельным импульсом 25–30 км/с); кинетическая энергия носителей по прибытии к Земле в 1,5 раз меньше; а общая доставляемая энергия всего в 2–2,5 раза меньше.

Здесь, правда, надо учесть, что масса используемого оборудования для данного варианта тоже больше примерно в 2 раза, поскольку нужно дополнительное оборудование для получения двухкомпонентного ракетного топлива, его хранения и доставки. То есть, в расчёте на те же начальные 100 тонн оборудования, доставленные к Юпитеру, выработка луца будет ещё в 2 раза меньше; т. е. масса доставляемого к Земле луца будет в 3 раза меньше, при тех же начальных расходах, чем для самого лучшего из рассмотренных вариантов, а мощность потока энергии в 4–5 раз меньше. То есть, 100 тонн оборудования в системе Юпитера смогут поставлять к Земле "всего лишь" 4000 тонн луца в год, при скорости до 70 км/с и удельной кинетической энергии 2,4 ГДж/кг.

Но здесь не используется термокинетический двигатель, для разгона носителей энергии применяются только ракеты на химическом горючем (хотя наличие стационарных приёмников луца всё же предполагается).