Заметки о космической фантастике

На практике сперва лифт надо изготовить. Очевидно, что самая важная его часть — это трос. Его нельзя удлинять бесконечно, в какой-то момент он начнёт рваться под собственным весом независимо от толщины. Из современных конструкционных материалов для такого троса не годится ни один, все они обладают недостаточной удельной прочностью. Единственный потенциальный кандидат — это углеродные нанотрубки, но до создания высокопрочных материалов на их основе ещё очень далеко.

Однако конструирование лифта — это ещё не всё. Даже если отбросить такие тонкие моменты, как уязвимость устройства и необходимость как-то стабилизировать платформу, остаются упомянутые выше радиационные пояса. И если ракета может пролететь сквозь них у полюсов, то кабинка лифта — нет, потому что его нужно строить на экваторе. То есть там, где пояса самые толстые. Кроме того, надо пересекать ещё и гораздо более опасный внутренний пояс — перспектива не из приятных.

И эта проблема не менее сложна, чем проблема прочности троса. Ведь если ракета летит очень быстро, то на геостационарную орбиту по тросу кабинка лифта будет ползти несколько суток, а то и больше. Значительное время при этом она проведёт в зоне высокой радиации, вынуждая экипаж загорать под жёстким излучением.

С понятными последствиями.

Гаусс-пушка.

При упоминании гаусс-пушки 99.99 % людей представят себе оружие. Пушка же. Сталкер же. И ещё более 9000 игрушек. Неудивительно, но это не только и не столько пушка, сколько система для разгона чего угодно. Вот о ней-то и поговорим.

Суть сего изобретения в чём: есть ряд проводных катушек, называемых соленоидами, есть ствол, есть снаряд из ферромагнетика. Катушки включаются одна за другой, создавая электромагнитное поле, которое и разгоняет снаряд.

Вроде бы круто. Но дьявол таится… нет, не в деталях, а в электродинамике.

Для увеличения силы магнитного поля и, как следствие, ускорения снаряда сила тока должна быть как можно более высокой. Импульс же — как можно более кратковременным, иначе катушки будут тормозить разгоняющийся снаряд, кроме того, чем дольше длится импульс, тем больше энергии тратится впустую. Скорость нарастания импульса находится в обратной зависимости от индуктивности, а мощность создаваемого током магнитного поля — в прямой.

Объяснение для тех, кто ничего не понял: чтобы увеличить мощность, нужно увеличить индуктивность, а чтобы увеличить скорость снаряда — уменьшить индуктивность. Получается замкнутый круг. Так что эффекта рейлгана не ждите.

Впрочем, если прошибать рельс из гаусс-пушки и не получится, то её можно использовать как раз для вполне мирных целей — запуска спутников на орбиту. Понятное дело, тут тоже полно проблем. Например, низкий КПД системы — чтобы его повысить, нужны сверхпроводники, а с ними пока всё печально. Технически значимые материалы переходят в сверхпроводящее состояние при температурах уровня нескольких кельвинов, остальные же пока не имеют перспектив применения. Далее, сама конструкция должна иметь огромные размеры — порядка десятков и даже сотен километров, а если ограничивать перегрузки для вывода на орбиту пилотируемых кораблей (ну, не любит человек долговременные нагрузки по 10g, что уж тут поделать), то размеры становятся ещё больше. Один такой космодром обойдётся ох как недёшево, да и затраты на пуск далеко не факт что окажутся меньше, чем у традиционных ракет-носителей.

Так выглядит снаряд для разрабатываемой SpinLaunch системы. Воз, однако, и ныне там.

Куда больше перспектив запуска у этой штуки есть на Луне, где низкая сила тяжести позволяет резко уменьшить габариты установки, да и сопротивление воздуха мешать не будет. Вот об этом и писал Хайнлайн в «Луна — суровая хозяйка».

Ах да: корректное, то есть академическое название такой конструкции — «электромагнитная катапульта», и помимо прочего она используется как замена паровым катапультам на авианосцах. Вдруг пригодится.

Лазерный двигатель.

Интересная штука, не вышедшая, однако, за пределы моделей, а жаль. Во всяком случае, уж в фантастике она точно будет смотреться колоритно, но лично я ничего подобного нигде не встречал.

Суть её заключается… нет, не в мощном лазере, который толкает корабль вперёд, а в лазерном «поводке», который разогревает рабочее тело (обычно это простой воздух), сообщая с помощью этого процесса летательному аппарату кинетическую энергию. Основные составляющие — это наземная лазерная установка, обычно газовый лазер (Lightcraft Technologies использовала углекислотный), зеркала, фокусирующие лазер на рабочем теле, камера всаса, потребляющая атмосферный воздух, ну и традиционный химический двигатель для полёта в разрежённых слоях атмосферы. Однако в любом случае топлива для этого химического двигателя потребуется гораздо меньше.