Полностью электрический ускоритель космических кораблей29.08.2021 00:16

Дамы и Господа, в этой статье я представлю вашему вниманию революционный безтопливный ускоритель не имеющий аналогов в мире, который ничего не выбрасывает (требуется только электричество). Мой ускоритель в тысячи раз эффективней обычных ракетных двигателей, он просто перевернёт всю мировую космонавтику и позволит колонизировать всю Солнечную систему за 50–100 Лет. 3 недели до Марса, 7 месяцев до Юпитера и 11 месяцев до Сатурна — такого даже в научной фантастике нет —, но сегодня это станет реальностью.

Как и все безтопливные ускорители — мой ускоритель может работать только в вакууме, но главное преимущество моего ускорителя перед другими безтопливными двигателями заключается в том — что другие ускорители не работают, а мой работает!!! — мой ускоритель никаким законам физики не противоречит. Мой ускоритель противоречит лишь животным инстинктам — человек так устроен, что в процессе жизнедеятельности, человеку постоянно необходимо гадить — и поэтому Людям кажется, что если не нагадить в космосе — то ракета не полетит —, но это в корне не верно! Хватит обезьяних технологий!!! Реактивный … струя, импульс, формула Циолковского — сегодня вы забудете про эту гадость как про плохой сон.
Для начала давайте отправимся на Луну со второй космической скоростью.

Итак, что бы отправиться с орбиты Земли на Луну, нам понадобится:

1. Железнодорожные рельсы — минимум 1 штука, но желательно 2.
2. Электричка — которая сможет ускоряться с помощью электричества — хватить уже гадить в космосе.
3. И собственно электричество — чтобы электрика ехала.

Выводим это всё на самую низкую орбиту (7,9 км/с), ставим электричку на рельсы, а рельсы поворачиваем вертикально вверх — чтобы они смотрели на Луну, ждём когда Луна окажется ровно над нами → заводим электричку и едем на Луну, вернее не просто едем, а ускоряемся на 50 м/с за секунду (да, пару минут придется потерпеть) и разгоняемся до 7,9 км/с вверх, а дальше рельсы нам уже не нужны.

Итого: изначально у нас было 7,9 км/с горизонтальной скорости + мы получили еще 7,9 км/с вертикальной скорости = складываем вектора и получаем скорость 11,2 км/с, а что бы добраться до Луны нужна скорость 11,1 км/с — Йййиииха — мы летим на Луну.

В НАСА прыгают от радости — ведь открыт регулярный рейс на Луну, экологи плачут от восторга — ведь мы не сожгли ни капли нефти и не выбросили ни одного атома в атмосферу, ну, а Я…, а Я купаюсь в лучах славы, английская Королева приглашает меня на ужин, миллиардеры и министры высказывают мне своё уважение. Но вы не подумайте — что у меня мания величия и мне важно мнение только министров и высших руководителей, вовсе нет, мнение простых смертных тоже важно для меня, хоть и немного —, но все же, вам тоже спасибо, за то что вы есть. Я изобрёл этот революционный ускоритель просто потому что я могу, просто Я гений — и мне было совершенно не трудно вывести человечество на новую ступень эволюции, подписывайтесь на канал, ставьте лайки, а в следующей статье я расскажу вам как получать бесконечное электричество с помощью гравитации.

Это не то о чём вы подумали — я сейчас всё объясню

Судьба рельс зависит от разницы масс. Для удобства давайте представим что масса ускорителя равна массе электрички, тогда электричка ускорится на 7,9 км/с вверх, а рельсы ускорятся на те же 7,9 км/с вниз — закон сохранения импульса никто не отменял.

Рельсы тоже ускорятся до второй космической скорости =11,2 км/с, их скорость будет направленна под углом -45 градусов к горизонту и они влетят в атмосферу Земли, хотя если бы они могли пройти сквозь планету — то они бы тоже отправились на Луну. Но такой большой угол получился, потому что мы взяли одинаковые массы, естественно ускоритель будет во много раз массивней электрички, и он получит гораздо меньше скорости. Если ускоритель будет массивней в ~45 раз, то он получит ускорение ~200 м/с.

Можно посчитать угол вылета ускорителя (~-1,5 градуса), но давайте не будем тут устраивать садомию с косинусами и эллипсами, а воспользуемся орбитальными симуляторами.

Если мы всё это сделаем на орбите МКС (400 км) — то ускоритель «упадёт» всего на 171 км (перицентр уменьшится на 171 км).

Более наглядный пример с большими орбитами

При «вертикальном» ускорении «вниз» на 200 м/с, ускоритель «упадет» всего на 171 км — с 400 км до 229 км (низкая опорная орбита 180 км, Джеф Безос летал на ~107 км), пролетит самую близкую точку к Земле (перицентр), а дальше начнёт опять набирать высоту и в максимальном отдалении он достигнет высоты 581 км, но апоцентр нам не интересен, нам нужна другая точка орбиты — полностью противоположная той где ускоритель ускорился вниз, ждем ~45 минут, делаем пол оборота вокруг Земли и вуаля — гравитация полностью меняет все вектора скорости на противоположные. И если на противоположной стороне ускоритель двигался влево со скоростью ~7,67 м/с, то теперь он двигается вправо с этой же скоростью, тоже самое происходит и с вертикальной скоростью — на той стороне он падал 200 м/с (двигался К центру Земли), а теперь его скорость направленна вверх (двигается ОТ центра Земли) и что мы будем делать в этой точке? Правильно! — мы будем запускать вторую электричку на Луну (второй электричке придется подождать 2 недели, пока Луна сделает пол оборота вокруг Земли).

После запуска второй электрички ускоритель потеряет 200 м/с которые получил в прошлый раз и вернётся на исходную круговую орбиту (будет небольшая разница в расходах энергии в первом случае мы тратим энергию не только на ускорение груза, а еще и на ускорение ускорителя, но во второй раз мы заберём эту энергию у ускорителя, а в сумме получится, что вся энергия ушла только на разгон электричек — закон сохранения энергии тоже надо уважать).

Итого: имеем 2 тела летящие в противоположные стороны, оба являющиеся полезной нагрузкой и оба смогут попасть на Луну (просто в разное время), потратили только электричество.

Другой вариант ускорения в другом измерении влево/вправо

Сколько нужно электричества?

Естественно на колёсах до 8 км/с не разогнаться и нужно электромагнитное «соединение» (нужен Hyper Loop, кстати ускоритель можно разделить на много маленьких), мне не удалось найти КПД электромагнитных ускорителей, поэтому давайте посчитаем при 100% КПД ускорения, т. е. 100% электроэнергии превращается в скорость. И еще для удобства давайте возьмём целевую скорость 11,2 км/с — вторая космическая скорость для Земли (для Луны нужно всего 11,1 км/с, но всё это ещё зависит с какой высоты стартовать). Энергия второй космической скорости равна 11,2^2/2=62,7 МДж, а энергия первой космической (идеально круговая орбита) 7,9^2/2=31,3 МДж (они отличаются ровно в 2 раза по энергии). Следовательно, для запуска 1 кг на Луну нам надо 31 300 000 Дж. Солнечные панели на МКС производят 29 Вт*кг.

Статья 2016 года, т. е. Это уже с учетом того что они устарели и морально (18 лет) и физически (18 лет).

Итак. 1 кг солнечной панели производит 29 Вт в секунду, КПД ускорителя мы взяли 100%, поэтому тупо делим 31 300 000/29 = 1 079 310 секунд = ~300 часов = ~12,5 суток (длина «дня» зависит от орбиты, и может быть равна 100%), таким образом килограммовая солнечная панель может отправлять на Луну 1 кг каждые 2 недели, а за 20 лет своей работы, она сможет отправить 586 кг!!! Больше чем пол тонны, Карл!!! Даже если КПД ускорителя будет 25% — то это всё равно получится ~150 кг. А еще нужно учесть то, что чтобы отправить 1 кг груза с помощью ракеты нужно 2 кг топлива при Удельном импульсе 3 км/с, т.е. 1 кг панель экономит 2 кг топлива за 2 недели. Формула Циолковского, удельный импульс — забудьте про эту гадость, как про страшный сон — На орбите не нужно ничего выбрасывать — мы можем оттолкнуться от чемодана.

Хотя всё же мы можем посчитать «удельный импульс» для солнечной панели — она же когда-нибудь сломается = мы как бы её выкинем. Давайте возьмем срок службы 20 лет (хотя на МКС уже 22 года работают). За 20 лет лет СП произведет 18,25 тераджоулей, если передать всю эту энергию 1 кг грузу то его скорость составит 190 000 метров в секунду!!! — это «удельный импульс» солнечной панели — у телевизионного ядерного двигателя обещают импульс 8 000 м/с, ионные двигатели кое как выдают 40 000 м/с. Причем солнечные панели суммируются не по натуральному логарифму (как в мерзкой формуле Циолковского), а по двоичному логарифму Log2(m1/m2) — т. е. Чтобы разогнаться в 2 раза быстрее УИ нужно в 4 раза больше солнечных панелей (вместо ~7 — у натурального логарифма), а что бы разогнать 1 кг до 1 900 км/с (0,63% скорости света) нужно всего 99 кг солнечных панелей. Так что забудьте про формулу Циолковского, пользуйтесь моей формулой — она намного лучше!!!

Длина ускорителя

При перегрузке 5g (ускорение 50 до 8 000 м/с, за 2,5 минуты), длина ускорителя составит 640 километров (~10% Радиуса планеты, орбита МКС 400 км) — ну, а вы что хотели? — микроволновку в ведре которая сама себя ускоряет? — ну так не бывает, что бы много сэкономить — нужно сначала много инвестировать. Разница в ускорении свободного падения на краях от центра ускорителя будет ~0,76 (приливные силы). Обычный крановый трос на Земле выдерживает ~25 км собственного веса (при 9,8 ), т. е. При 0,76 крановый трос выдержит в 13 раз большую длину = 325 км, при этом, 0,76  — это приливные силы на краях и при приближении к центру они будут уменьшаться и поэтому можно смело умножать максимальную длину троса на 2 и получается как раз 650 км, к тому же основная нагрузка будет на центр — его будет тянуть в противоположные стороны, а в 10 метрах от центра нагрузка будет уже в 2 раза меньше — в общем никаких сверхпрочных материалов не надо и прочность ускорителя должна быть как у обычного кранового троса.

Ну и сколько стоит это чудо?

Что за глупый вопрос? Не важно сколько он стоит! — главное какая будет прибыть!!! А если Вы позвоните и закажите ускоритель прямо сейчас — то Вы получите суперскидку 75%!!! Масса ускорителя зависит только от того — сколько Вы собираетесь заработать!!! Давайте начнем с вопроса — за сколько времени ускоритель сможет отправить на Луну собственную массу. В первом примере у нас была разница масс 1 к 45, при этом за 1 оборот вокруг Земли (~92 минуты) он может отправить 2,2% своей массы 4 раза (2 раза как в первом примере + тоже самое можно сделать в перицентре и апоцентре) т. е. 8,9% за 92 минуты или 100% за 18 часов, а за год он сможет отправить отправит в 486 раз больше собственной массы.

Требования к ускорителю, как к любой дороге — он должен быть максимально загружен и по сути чем меньше грузы — тем лучше, и в идеале нужно отправлять на Луну маленькие килограммовые ракетки с вкусняшками (и другими мелкими грузами), которые долетят до Луны, выйдут на максимальную орбиту, передадут вкусняшки на сортировочную станцию и отправятся обратно. А людей на Луну лучше отправлять всё же на обычных ракетах. Причем мелкими грузами можно отправлять и топливо для больших ракет, надо ведь не только долететь до Луны, а еще и приземлится 2,6 км/с, обычной ракете для такого ускорения нужно ~1,4 тонны топлива на каждую тонну полезной нагрузки (на Луне естественно тоже можно построить ускоритель, но пока давайте разберемся с Земным, а на Луне будем пользоваться обычными ракетами), а если вы собираетесь ещё и вернуться с Луны, то нужно 4,8 тонны топлива, а чтобы при подлёте к Луне у ракеты осталось 4,8 тонн топлива, нужно сжечь 10 тонн топлива при старте с орбиты Земли — и вот эти 10 тонн топлива можно сэкономить с помощью ускорителя, что бы отправить 4,8 тонны топлива для посадки на Луну — нужно 8 КИЛОГРАММ солнечных панелей — чувствуете разницу? 10 тонн топлива или 8 кг солнечных панелей.

Какая будет масса ускорителя?

Да че вы привязались с этой массой? Давайте лучше посчитаем товарооборот!!! — кстати, если вы оформите заказ до 31 августа — то в подарок вы получите маленький ускоритель для Луны. Давайте представим, что в среднем, мы будем запускать 1 килограммовую ракетку в секунду, за час получится 3,6 тонны, а за 12,5 дней мы отправим 1 080 тонн, при Лунной программе Аполлон 60-х годов, все 8 ракет суммарно отправили к Луне ~300 тонн, в 3 раза меньше. Масса солнечных панелей составит те же 1 080 тонн — они же за 12 дней окупаются. И это даже не близко к полной загрузке, суммарное время ускорения составляет 150 секунд = в ускорителе одновременно ускоряются 150 грузов — на 640 километров — среднее расстояние между ними ~4 км — это пустой ускоритель. В общем даже маленькими килограммовыми ракетками не возможно полностью загрузить ускоритель — лучше делать грузы раз в 50 меньше, вот тогда мы сможем приблизится к 1–2% от максимальных возможностей.

Мощность и «плотность энергии»

Для запуска груза массой 1 кг в секунду понадобится мощность 32 МВт (~43 500 лошадиных сил), вернее это при 100% КПД, но гдеж мы найдем вселенную, которая поменяет нам 1 Ватт на 1 Джоуль по честному курсу 1 к 1? КПД ускорителя предсказать крайне трудно, поэтому не будем заниматься гаданием и посчитаем для 100% КПД. Мощность среднего ядерного реактора звучит пугающе… пока мы не сравним её с общей длиной ускорителя — 640 километров. Делим одно на другое и получаем 50 Ватт на метр — т.е. За 1 метр пробега, груз должен получать от ускорителя 50 Джоулей. Основная проблема заключается в том, что нужно очень быстро менять электромагнитное поле (включать там где груз есть и отключать там где груза нет — от этого и зависит КПД) — вернее лет 20 назад была такая проблема. Последний метр пути груз пройдет за 0,000125 секунд, процессор с частотой 3 ГГц за это время сделает 375 000 тактов — т.е. современные компьютеры вполне могут активно контролировать процесс на скорости 8 км/с.

Ну вот теперь давайте примерно прикинем, какая будет масса 1 метра конструкции, которая потребляет 50 Ватт в секунду? Современный процессор потребляет ~100 Ватт, а весь компьютер 500–1000 Вт. Вряд ли метр конструкции которая потребляет 50 Вт будет весить больше 1 кг, например медная труба диаметром 200 мм толщиной стенки 0,1 мм будет весить 0,56 кг (медная проволка обмотанная вокруг чего-нибудь), если мы возьмём массу конструкции 1 кг*метр, то общая масса составит 640 тонн (масса МКС 417 тонн) — ускоритель не такой уж и тяжелый. При 50 Вт*метр, понадобится почти 2 кг солнечных панелей, но я напомню, что при таком потоке, за месяц можно отправить 2 600 тонн!!! При этом масса ускорителя 640т + 1100 тонн панелей = 1740 тонн. Солнечных панелей естественно можно поставить гораздо меньше (дешевый кинетический аккумулятор для СП на 15 минут зарядки будет весить ~0,1 кг). А можно и не ставить меньше солнечных панелей, а обвешать ускоритель крупногабаритной полезной нагрузкой и отправить всё это на Луну вместе с ускорителем — ускоритель ведь тоже может ускоряться — мы можем держать баланс, а можем и не держать — и после каждого запуска мелкого груза, ускоритель тоже будет медленно ускорятся и со временем тоже сможет добраться до Луны. Правда, что бы получился баланс 50% отправка мелкими партиями и 50% всё остальное придется увеличить мощность в 2 раза — до 100 Вт*метр (при мощности 200 Вт*метр получится соотношение 25/75 (25% мелкие грузы 75% всё остальное).

Давайте посчитаем с конца, допустим мы хотим добраться до Луны за год (360 дней), у нас есть 640 тонн ускорителя и 360 тонн солнечных панелей (=1000 тонн), СП «окупается» за 12,5 дней = за 360 дней СП окупится 28,8 раз, т.е. Отправит в 28,8 раз больше собственной массы, 360×14,4=10 368 тонн. Половину нужно будет отправить мелкими партиями 5 184 тонн, а другие 5 184 тонны — отправятся вместе с ускорителем, 1 000 тонн ускоритель + СП, а остальные 4 184 тонны — это полезная нагрузка любого размера. Для соотношения мелкие/крупные грузы 50/50, ускоритель должен еще уметь поворачиваться, что конечно не просто для длины 640 км и массы 640 тонн (полезную нагрузку вращать не надо), но и не невозможно — чем дальше ускоритель от Земли — тем меньше приливные силы.

Окупаемость СП напрямую зависит от КПД ускорителя, и при 50% конечно всё будет уже ни так красиво (потребуется в 2 раза больше времени), но мы брали мощность дряхлой солнечной панели запущенной на орбиту в прошлом тысячелетии. В той же статье, из которой я взял цифру 29 Вт*кг — автор клялся, что может увеличить удельную мощность СП в 5 раз — до 150 Вт*кг, т.е. Даже при КПД 20%, получится то, что мы считали при 100% КПД. К тому же я уже много лет не могу нормально спать из-за вопроса — почему не фокусируют свет на солнечную панель зеркалами? Зеркало — это просто фольга, которая ничего не весит, гораздо легче сделать 2 фольги и направить на 1 СП, чем делать 2 СП — кто-нибудь знает ответ на этот вопрос? Пожалуйста напишите в комментариях — я хочу наконец-то нормально поспать!!!

Выйти на орбиту Луны ускоритель самостоятельно не сможет — нужно либо много аккумуляторов, либо много СП, но что бы остаться на максимально возможной орбите Луны, нужно ускорение всего ~300 м/с (это максимум, при высокоэллептическом перелёте), обычным ракетным двигателям понадобится сжечь ~8% массы (при УИ 3 500). А самые шокирующие возможности ускорителя появляются как раз на орбите Луны, на максимальной орбите Луны, скорость будет ~2,3 км/с, а что будет если ускоритель выбросит назад маленький груз с такой скоростью? — правильно! — он вылетит с нулевой скоростью относительно Луны и начнёт медленно падать на поверхность. При сбросе с высоты 20 км, около поверхности груз разгонится всего до 300 м/с (это сэкономит 2 км/с, ракета для такого ускорения сжигает 55% своей массы), т.е. Ускоритель сможет сбрасывать с орбиты грузы в суборбитальный полёт, правда, в начале для торможения грузов, придется что-нибудь ускорять — придется выкидывать ракетки на Юпитер в соотношении 1 кг на Юпитер, 5,7 кг на Луну. А если ускоритель может сбрасывать в суборбитальный полёт, то он сможет и ловить ракетки из суборбитального полёта!!!

После каждого суборбитального подхвата в горизонтальном положении, ускоритель будет терять импульс и замедляться, как получить импульс? Ну во первых, при сбросе то ускоритель будет получать импульс, а если нам нужно вытащить с Луны больше массы чем мы туда сбросили — то чтобы нарастить импульс — нужно выкинуть груз назад со скоростью ~4,3 км/с, тогда груз полетит в противоположную сторону 2,5 км/с относительно Луны и даже вылетит с орбиты Луны и полетит на Землю — при этом ускоритель тоже получит импульс!!!

По сути, такой ускоритель на Луне сможет работать даже в горизонтальном режиме и вытащить бесконечную массу с Луны, причем для скорости 4,3 км/с нужна длина всего 185 километров (8% радиуса Луны). А Луна 81 раз легче Земли, и что бы вытащить 1 кг с Луны нужно в 10 раз меньше энергии!!! Всего 3,14 МДж (2,82 МДж 2-ая КС, + 0,32 МДж орбитальная скорость самой Луны, — 0,05 МДж для того что бы подкинуть груз на высоту 20 км с поверхности), солнечная панель сможет вытащить и отправить на Землю 1 кг за 30 ЧАСОВ!!! На Луне вообще не нужны будут ракеты (ну почти, всё же груз должен уметь маневрировать чтобы идеально попасть в ускоритель, но на манёвры хватить и 1% массы). Вы только вдумайтесь — 3,14 МДж что бы отправить 1 кг с Луны на Землю — столько энергии получается при сгорании 73 ГРАММ БЕНЗИНА!!! — Придет время и заказать посылку с Луны будет дешевле, чем с Али-Экспресс — Доставка в любую точку планеты за 5 дней!

На самом деле, существует ещё много вариантов по длине ускорителя, его можно разделить на много маленьких, есть даже способы уменьшить суммарную длину в 7–30 раз, но все эти способы гораздо сложнее (требуют «перепрыгивания» груза с одного ускорителя на другой), требуют больше времени на достижение результата и менее эффективны. 640 километров — это идеал по соотношению цена/эффективность/возможности. Но чем длиннее — тем больше возможностей. Ускоритель длиной 1 920 км — сможет делать суборбитальный подхват грузов с Земли, т.е. Что бы вывести 1 кг на орбиту — его нужно будет подкинуть вверх на 200–300 км — это уменьшит стоимость вывода грузов на орбиту Земли в 9 раз!!! А возможности закольцованных ускорителей вообще невозможно представить — закольцованный ускоритель сможет отправить на Марс за 3 НЕДЕЛИ БЕЗ ПЕРЕГРУЗОК («ускорение» меньше 10 м/с) и для этого потребуется 25 ГРАММ солнечных панелей (1 кг панель сможет отправить 40 кг с такой скоростью за весь срок своей службы), при этом, у кольцевых ускорителей вообще нет ограничений ни по минимальной мощности, ни по максимальной массе отправляемого груза — 50 ватт*метр могут ускорять и тонну, просто придётся сделать больше кругов вокруг Земли.

Короче, начинать нужно со среднего 640 км ускорителя — он просто идеален, 640 тонн — это ни так уж и много (1,5 МКС), Falcon 9 за 1 раз выводит ~23 тонны, т.е. Нужно 28 запусков, 1 запуск сегодня стоит 60 млн долларов * 28 = 1,7 миллиарда долларов — цена вывода ускорителя на орбиту. При этом, не нужны ни сверхпрочные материалы, ни даже сверхпроводники — пусть оно там греется — плевать на КПД, речь идет об увеличении эффективности в тысячи раз! Даже при КПД 10% — этот ускоритель сделает Луну в сотни раз дешевле. Для такого ускорителя нужны технологии уровня Али Экспресс.

Грустное послесловие.

У меня был другой аккаунт с миллионами подписчиков, но я забыл от него пароль. И среди миллионов подписчиков, там была Лена и ей очень нравились мои изобретения, она всегда смеялась над моими шутками… У неё очень приятный голос, красивые волосы и вообще она очень добрая и отзывчивая — и всегда всем помогает, а люди этого не ценят. И она очень просила меня изобрести что-нибудь для дешевых путешествий на другие планеты —, а я ей пообещал. Но я забыл пароль от того аккаунта, который приносил миллионную прибыль, да черт с ними — с деньгами, самое ужасное, что Лена сейчас сидит… и ждет — когда же выйдет статья про дешевый космический ускоритель? А она никогда не выйдет на том аккаунте — потому что я… забыл… пароль…

Наверно она сейчас сидит… жмет F5 и ждёт — ну когда же появится статья про космический ускоритель. Господи, неужели она никогда не найдет мой новый аккаунт. А я если честно изобрёл этот ускоритель только ради неё. Неужели она никогда не узнает про это космический ускоритель, а еще, я столько ей наобещал — и вечный двигатель второго рода, и даже вечный двигатель первого рода, да и ещё очень много всего. Даже страшно представить, что сейчас с ней происходит. Мне очень стыдно вас просить, потому что я сам во всём виноват, но если вам не трудно, то сделайте пожалуйста репост этой статьи во всех своих социальных сетях — возможно у вас в друзьях есть та самая Лена — и она увидит эту статью про космический ускоритель и найдет мой новый аккаунт.

Иногда, между состояниями ни жив ни мертв — я коллапсирую на твиче.
Так же есть некоторая вероятность обнаружить меня во Вконтакте

© Habrahabr.ru