Вывод ракеты в космос — непростая задача. Но ученые нашли способ сделать ее проще.
Космическая отрасль максимально консервативна. Это касается не только Роскосмоса, но и космических программ других стран. Только Илон Маск со своей SpaceX попробовал показать, что все может быть по-пижонски и у него получилось, но костюмы и дизайн кораблей в стиле фильма Интерстеллар это скорее исключение. В любом случае это больше внешняя оболочка. Внутри самой ракеты лежат те же принципы, что и в других подобных аппаратах. Самое главное, что в этом нет ничего принципиально нового и все уже было придумано советскими и американскими учеными десятки лет назад. Давно была придумана и технология типа двигателей, которые сейчас считаются новыми и перспективными.
Работа любого современного ракетного двигателя основана на реактивной тяге, которая создается за счет сгорания большого количества топлива. Если не ограничиваться только космическими ракетами, а поговорить еще и об оружии, то двигатели делятся на несколько типов в зависимости от используемого топлива. Подробно об этом я рассказывал в отдельной статье и сейчас углубляться в это не стоит.
Если описать работу ракетного двигателя простым языком, то можно сказать, что когда топливо сгорает, оно создает постоянную тягу за счет реактивной струи. Это можно сравнить со сдувающимся шариком, который улетает, если его отпустить. Только в ракетах давление создается иным образом и мощность чуть-чуть повыше.
Инженер NASA предлагает использовать ускоритель частиц
в качестве ракетного
двигателя
Консервативность людей, которые работают в ракетной отрасли, объяснима. Они создают сложнейшее техническое средство, которое укрощает энергию крайне нестабильного топлива. В таком режиме работы малейшие изменения могут привести к катастрофе. Поэтому проще ничего не менять. Существуют даже присказки в духе дайте машине спокойно работать.
Если такая мощь работает, может правда не стоит ей мешать?
Такой подход приводит к тому, что никаких революций за последние десятилетия не было. Немного менялось топливо, немного менялись двигатели, но принципиальных перемен не было. Тем не менее эффективность ракетного двигателя в десятки и сотни раз ниже, чем могла бы быть. Это не значит, что ракета может полететь быстрее или поднять в сто раз больше груза. Материалы просто не выдержат такую тягу.
Рев двигателей и комендантский час: как SpaceX вынудила жителей Техаса продать свои
дома
Вместо этого можно просто в разы сократить запас топлива и взять дополнительный полезный груз. Так запуски станут намного дешевле и экономия на спускаемых модулях SpaceX покажется экономией на спичках.
Главным недостатком современной технологии является то, что топливо сгорает постепенно. В обычных условиях скорость сгорания топлива составляет примерно 10-15 метров в секунду. Это называют медленным сгоранием, так как оно дозвуковое. Есть даже термин — дефлаграция. Так называется именно обычное воспламенение топлива, когда оно просто разгорается.
Когда горит так — это дефлаграция.
Есть и еще один способ сгорания топлива, который называется детонация. При таком воспламенении происходит взрыв, а не постепенное сгорание. В этом случае топливо сгорает быстрее, но эффективность такого сгорания на несколько порядков выше, а скорость воспламенения превышает скорость звука.
Скорость дефлаграции смеси водорода и
кислорода составляет 10 м/с, а скорость детонации того же топлива -
2700 м/c. Разница более чем ощутима
Технология такого двигателя была описана еще в 60-х годах прошлого века. Он должен приводить аппарат в движение за счет серии постоянных небольших взрывов смеси. Эти взрывы не могут создаваться одним источником. Для того, чтобы их было много, источники располагают по кругу, а частота последовательных взрывов очень высокая и они идут по кругу. В итоге, за счет этого достигается очень высокая равномерность тяги.
Так работает двигатель с вращающимися взрывами.
Для наглядности можно привести описание скорости
распространения взрывов, которое я нашел в одном из источников.
Если представить смену минивзрывов, как движение точки по кругу, то
скорость движения этой точки будет в несколько раз выше скорости
звука (примерно 330 м/c).
Даже за секунду происходит очень много таких взрывов, но все вместе они потребляют намного меньше топлива, чем процесс поддержания сгорания в обычном двигателе. Отсюда и экономия.
Любой двигатель перед применением должен пройти множество испытаний.
Если все так хорошо и технология настолько эффективна, то почему же ей не пользовались с 60-х годов, когда она была впервые предложена? Как обычно, есть несколько причин.
Одной из этих причин является недооцененность технологии. Не всегда сразу понятно, насколько стоит стремиться к реализации чего-то, и что это даст на выходе. Еще одной причиной являются сложности в подаче топлива.
Конструкция описываемого двигателя выглядит примерно так.
Для того, чтобы поддерживался именно режим детонации, нужно подавать топливо строго в определенный момент. Но учитывая, что такие взрывы происходят раз в долю секунды, сделать это крайне сложно.
Если не получится обеспечивать подачу топлива строго в нужные моменты времени, то есть по несколько тысяч раз в секунду, то процесс детонации превратится в дефлорацию и эффективность сгорания будет даже ниже, чем у классического двигателя.
Про все самые перспективные технологии мы рассказывает в
нашем Telegram-канале. Заходи! Там очень
круто!
Сейчас эта проблема отчасти решена и ученые уже начали испытывать подобные двигатели. Когда они доведут свои исследования до конца, мы получим двигатель, который станет настоящим прорывом, и тогда в летать в космос станет намного дешевле. Даже не из-за экономии на том, что сгорит меньше топлива, а из-за того, что при той же тяге можно увезти на орбиту тонны дополнительного груза. Благодаря этому, вывод каждого килограмма будет намного дешевле.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Для пожилых людей важно сохранять общение с семьей
Чувство одиночества время от времени испытывают все люди без исключения, вне зависимости от пола, возраста, социального статуса и других факторов. И это чувство, хоть и является есте
Такие предметы можно найти на дне озера Титикака. Но что это?
За всю историю человечества, на нашей планете жило огромное множество различных цивилизаций. У представителей каждой из них было свое видение происхождения Земли и жизни. Н
Между гориллами и людьми больше общего, чем считалось ранее
Нашими самыми близкими родственниками считаются обезьяны шимпанзе. Сходство между нами заключается не только во внешности, но и в генетике. В зависимости от способа подсчета,
Социальная жизнь влияет на телосложение
Избыточный вес является причиной возникновения многочисленных проблем со здоровьем вроде нарушения работы сердечно-сосудистой системы. А неправильное функционирование настолько важных орган
Самые большие гнезда вьют птицы, известные как общественные ткачи
Чтобы выжить, всем живым организмам нужно трудиться. Люди ходят на работу, чтобы иметь крышу над головой, а также чтобы не умереть от голода и скуки. Муравьи строят
Семейная жизнь делает людей счастливыми, но есть одно но…
Для многих людей создание семьи является чуть ли не самой главной целью в жизни. Исходя из этого факта, можно предположить, что чем лучше складывается личная жизнь таких люд
Миллионы лет назад Марс вряд ли был теплым местом
На данный момент Марс считается наиболее пригодной для жизни людей планетой. Она во многом похожа на нашу родную Землю: поверхность твердая, сутки длятся почти те же 24 часа и период
Такое звездное небо можно повстречать далеко не везде
Если вы живете в большом городе и решите выйти на улицу чтобы посмотреть на звездное небо, максимум, что вы увидите это пара-тройка размытых точек. В общем, никакой романтики. Так чт
Поиск и продажа метеоритов это настоящий бизнес
В советское время многие дети коллекционировали почтовые марки, а в начале 2000-х годов собирали вкладыши от жвачек. Эти времена прошли, поэтому увлечения людей стали серьезнее
Отрывок из видео, опубликованного агентством NASA
Смотреть на Солнце без защитных очков нельзя, потому что таким образом можно сильно повредить сетчатку внутреннюю оболочку глаза, на которой расположены зрительные клетки. Да и в просм
Планета, покрытая лавой гипотетический тип землеподобных экзопланет, поверхность которых частично или полностью покрыта расплавленной лавой.
Ученые озадачены происхождением хондр крошечных, таинственных образований, обнаруженных в 90% мет
Научная фантастика вдохновляет изобретателей, не стоит об этом забывать
То, что долгое время считалось научной фантастикой, сегодня обычное дело. Так, совсем недавно в режиме реального времени весь мир наблюдал за потрясающим космическим шо
Такой Porsche нам нужен.
Германия по праву считается одним из лучших производителей автомобилей в мире. Не зря же какую марку не назови, за каждым стоит история и даже легенда. Mercedes, Audi, BMW Даже Volkswagen и Opel сделали многое д
Научная фантастика вдохновляет изобретателей, не стоит об этом забывать
То, что долгое время считалось научной фантастикой, сегодня обычное дело. Так, совсем недавно в режиме реального времени весь мир наблюдал за потрясающим космическим шо
В теории, человека можно усыпить на 2 дня простым воздействием на мозг
У мышей есть одна интересная способность когда им не хватает еды, они впадают в спячку. При этом температура их тела значительно снижается, а сердце начинает б
За всю историю существования человечества кулинары придумали миллионы различных блюд, каждое из которых обладает уникальным вкусом. Ежедневно мы питаемся только наиболее доступными из них вроде макарон и пельменей, но ведь в мире существуют настоящие кулинарные шедевры, которые нам попросту не по карману. Думаю, многие из нас не отказались бы ощутить вкус блюд из дорогого мяса, грибов и других ингредиентов. Позвольте поделиться хорошей новостью через несколько десятков лет у нас может появить
Буквально несколько лет назад робот-пылесос в доме был настоящей диковиной. Люди не понимали, зачем он нужен и стоит ли его покупать. А еще они были очень низкого качества и работали так себе. Это еще больше отталкивало тех, кто хотел купить что-то подобное. Теперь все изменилось. Технологии шагнули вперед, а роботы-пылесосы стали именно роботами, а не просто контейнером с вентилятором на колесах, который во все врезался, постоянно терял свое положение в пространстве и не мог вернуться на баз
Солнечные панели позволяют сделать электричество чуть ли не бесплатным.
Солнце есть и будет всегда! Возможно, это слишком смелое заявление, но это действительно так. По крайней мере, с точки зрения человечества. Пусть оно и взорвется че
Такие пейзажи выглядят очень масштабно.
По мере своего развития человечество потребляет все больше энергии. Примерно 50 лет назад электричество нужно было в основном для работы холодильника, телевизора и лампочки. Пускай сейчас они стали потре
Возможно, в нашей галактике есть цивилизация, обуздавшая энергию черных дыр
В 1969 году английский физик сэр Роджер Пенроуз впервые предположил, что из черной дыры можно извлечь бесконечную энергию. Ученый полагал, что только высокоразв
Такой двигатель может разгоняться до очень больших скоростей.
Ученые уже придумали или готовятся придумать много новых типов двигателей для космических кораблей. Самые смелые предположения даже говорят про варп-двигатель, который должен разгонять кор
Паровозы всегда привлекают внимание.
Тема железных дорог часто будоражит умы не только фанатов и любителей техники, но и простых людей. Все из-за того, что есть какая-то романтика в этих железных великанах. Ведь это как живые динозавры, которые был
