Несколько проектов космических

систем с использованием троса:

1. В 1985 году Дж.Пирсон  придумал

привязной парус, который спускается

с орбитального самолёта в верхние слои

атмосферы. По замыслу автора, с его

помощью не только тормозить, но и

ходить галсами.

2. В 1984 году появилась идея лунного

«несинхронного лифта».  Он образуется

связкой двух тел, которая вращается

вокруг своего центра масс и движется

по орбите так, что в точке максимального приближения к Луне

нижнее тело зависает над её

поверхностью (совпадают линейные

скорости) и может принять груз.

3. П.Пензо и Х.Майер предложили

совершать облёт вокруг астероида при

помощи троса. По их идее, с

пролетающего космического аппарата

выстреливается гарпун, который

внедряется в поверхность. Заякоренный

таким образом спутник разворачивается, обрезает трос и уносится дальше, оставляя гарпун с исследовательской аппаратурой.

4. «Космический эскалатор» состоит

из нескольких вертикальных связок.

Груз сначала доставляется на нижнее

тело первой, подымается вдоль троса,

затем в момент сближения перемещается на нижнее тело второй,

поднимается вдоль её троса и т.п..

______________________________

Двигатели космических кораблей

                     на сайте

«Вселенная и мы: прошлое, …..»

1. Космические парусники

2. Гравилёты

3. Электрореактивные двигатели

4. Космические лифты

5. Термохимические двигатели

6. Электромагнитный ускоритель массы

     Internet о космических лифтах:

            1   2   3   4   5

                                                                                                  ТРОС-ГЕНЕРАТОР

С помощью электропроводящих тросов в космосе можно осуществлять в высшей степени интересные эксперименты (они запланированы на первый полет американского орбитального самолета с привязным спутником в 1991 году).

Как же они будут происходить? Грузовой отсек орбитального самолета открыт. В нем находится лебедка и приемная штанга длиной около 10 м. Спутник на тросе выпущен вверх. Из него в разные стороны выдвинуты электрические датчики. С точки зрения действия на спутник микротяжести, его расположение вверху ничем не отличается от нижней позиции. Но в верхнем положении меньше будет аэродинамическое торможение, поскольку плотность воздуха там меньше.

Можно ли пропускать по такому тросу постоянный ток? Казалось бы, нет. Контур не замкнут. Но ведь он движется в проводящей ионосферной плазме. Ток, текущий по тросу, может замыкаться через окружающую среду. Для этого на концах троса должны быть установлены специальные контактные устройства.

В качестве контакторов предлагается использовать полые катоды. Они хорошо зарекомендовали себя (в расчете на тросовую систему) в диапазоне токов от 0,1 до 40 А. Конечно, сам трос должен быть покрыт изоляцией, чтобы предотвратить стекание заряда по всей его поверхности.

Возникающее в плазме неравновесное распределение заряда породит глобальные ионосферные токи, которые и

замкнут электрический контур. Это показывают расчёты и косвенно – некоторые наземные эксперименты.

Когда по тросу пускают ток, получают …электрическую машину. Как известно, на проводник с током со стороны магнитного

поля действует сила Ампера. Кроме того, трос пересекает линии магнитного поля, и в нём, по законам электродинамики,

наводится ЭДС индукции. У небесного динамо два режима: тяги и генерации. В первом бортовая электроустановка

совершает работу против ЭДС индукции; действующая на трос сила Ампера ускоряет орбитальное движение. В результате,

производимая на борту электроэнергия переходит в механическую энергию орбитального движения.  В режиме генерации

наоборот, ЭДС совершает полезную работу в бортовой электросистеме, а  сила Ампера  тормозит орбитальное движение. Электричество на борту вырабатывается из механической энергии орбитального движения.

Геомагнитная индукция относительно невелика. Зато скорость движения — космическая, да и длина троса немалая. Произведение этих трех величин дает очень большие значения ЭДС индукции. Так, в тросе длиной 20 км на низкой орбите индуцируется около 4 кВ! При вполне реальном токе в 10 А мощность тросового генератора достигнет 40 кВт. Огромная прибавка в бортовом электропитании!

Выгодно комбинировать режимы тяги и генерации. При входе в тень Земли солнечные батареи перестают вырабатывать энергию. В этот период можно включить тросовый генератор. На освещенной стороне можно переключиться в режим тяги и восполнить потери энергии орбитального движения в тени. КПД перевода механической энергии в электрическую и обратно при таких операциях оценивается очень высока - 90—95%.

Не менее важно и то,  что,  пропуская по тросу ток,  можно   постепенно изменить   все   элементы   орбиты   без затрат химического топлива.

Чем больше ток в тросе, тем больше сила тяги   или   мощность   генерации. Однако есть предел ее роста, определяется   он   не   столько   электрическими характеристиками системы, сколько ее динамическими свойствами. Оказывается,  если   ток   превосходит   некоторое критическое значение, система начинает  сильно    раскачиваться     силами  Ампера.     Наступает     электромагнитный флаттер. Последствия его опасны:  раскачавшийся   трос   ослабляется,    и  движение  становится   неуправляемым. Так   что   не   стоит    переступать    эту черту.

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

                                                               ВЫСОТНАЯ АЭРОДИНАМИЧЕСКАЯ ТРУБА

Идея Дж. Коломбо о зондировании атмосферы с помощью привязного спутника за последнее время также заметно обогатилась.

 Орбитальный самолет движется на высоте около 220 км грузовым отсеком вниз. Через приемную штангу трос уходит от него к шаровому зонду до высоты около 120 км. Сопротивление воздуха отклоняет трос с зондом назад. Ориентация последнего обеспечивается парой аэродинамических стабилизаторов.

Зачем вообще нужно зондирование? Дело в том, что атмосфера на высотах 50—150 км недоступна для непосредственного исследования. Для самолетов эти слои слишком разрежены, для спутников — слишком плотны. Метеорологические ракеты могут находиться в них считанные минуты. А полет привязного зонда длится много часов.

Только с помощью зонда в натурных условиях можно изучать аэродинамические характеристики перспективных моделей спускаемых космических аппаратов. Недаром поэтому описанную систему называют еще высотной аэродинамической трубой.

Ну, и само собой разумеется, с низколетающего привязного зонда можно получать снимки земной поверхности с лучшим разрешением. Можно делать стереоскопические снимки, когда одно изображение получается с зонда, а другое — с орбитального самолета.

Во всех случаях возникает естественное желание «зарыться» поглубже в атмосферу. Но и здесь природа установила естественный предел. Непреодолимый барьер находится на высоте около 110 км. При погружении ниже этого уровня система начинает сильно раскачиваться аэродинамическими силами. На этот раз мы имеем дело с аэродинамическим флаттером, который не менее опасен, чем электромагнитный.