Это интересно…..

1. Проект электромагнитной пушки

содержится и в рукописях

Ю.В.Кондратюка, над которой он работал в 1918 – 1919 годах. Для

снижения омических потерь

Кондратюк предложил использовать

плазменный контакт между рельсами

и капсулой, а для уменьшения потерь

за счёт аэродинамического сопротивления предложил вакуумировать внутреннее пространство ускорителя.

2. Согласно современным проектным

исследованиям, электромагнитные

ускорители могут быть использованы

для решения следующих задач:

- вывод с Земли контейнеров с

радиоактивными отходами

- транспортировка космических

аппаратов на геостационарные и

другие орбиты

- доставка материалов в космос с

поверхности Луны для обеспечения

строительства на околоземных и

окололунных орбитах крупномасштабных космических

сооружений

3. Для разгона с помощью ускорителя

капсулы массой 10 кг до скорости

2,38 км/с (скорость освобождения для

Луны) с ускорением 10⁴ м/с² длина

ускорителя составит 280 метров.

Величина разрядного тока составит

700 кА, а расходуемая за один цикл

энергия при КПД в 50%  составит

60 МДж.

4. Известны результаты испытаний

для экспериментальных моделей

электромагнитных ускорителей.

При затрачиваемой  энергии в

150 кДж осуществлялся разгон

капсул массой несколько грамм

до скорости в 5000 км/с

(источники: статьи Дж.Барбера

«Электромагнитная рельсовая пушка» и Ф.Хилтона «Космически й

электромагнитный транспорт – теория и история»)

_____________________________

Космические транспортные системы

                         на сайте

     «Вселенная и мы: прошлое, ….»

1. Космические парусники

2. Гравилёты

3. Электрореактивные двигатели

4. Космические лифты

5. Космический генератор

6. Термохимические двигатели

Теоретические и экспериментальные исследования моделей ускорителей показали, что для создания полномасштабных установок  этого типа предстоит решить ряд серьезных научных и технических проблем. Первая из этих проблем связана с необходимостью свести к минимуму потери в зоне контакта ускоряемой капсулы и направляющих рельсов.

Известны различные способы решения этой проблемы. В частности, движение капсулы вдоль направляющих рельсов со сверхвысоким ускорением за счет резкого возрастания сил сухого трения поведет к мгновенному расплавлению электродов в зоне контакта и к возникновению жидкометаллической смазки. Сама капсула должна иметь теплозащитное покрытие, чтобы исключить ее плавление при выделении тепла вследствие омических потерь. Коммутация разрядного тока в зоне капсулы может быть осуществлена с помощью плазменных перемычек, как это предлагал Кондратюк.

В принципе возможно численное исследование ускорения капсулы с учетом плазменной перемычки и жидкометаллических электродов. Однако ввиду значительных математических трудностей эта задача исследовалась пока лишь при значительных дополнительных упрощениях. Были исследованы гидродинамические эффекты ускорения с учетом вязких потерь при движении непроводящей капсулы вдоль плавящихся электродов. Унос массы капсулы учитывался с помощью эмпирических зависимостей. Анализ показал, что в рамках рассмотренной теоретической модели для разгона капсул массой до 200 кг при скоростях 20—50 км/с потери энергии не превысят 4 %, а потери массы — 9 %.

Для снижения потерь, обусловленных силой трения ускоряемой капсулы о рельсы, можно использовать принцип магнитной подвески капсулы. В этом случае для разгона капсулы, помещенной, например, в сверхпроводящую катушку с током, можно использовать схему ускорителя бегущей волны.

Серьезные трудности возникают, если ускоритель  используется для запуска капсул с поверхности Зёмли. По сравнению со стартом с Луны намного возрастают необходимые энергозатраты и габариты ускорителя. Теоретически соответствующая задача обратна традиционной задаче исследования входа

космического аппарата  в атмосферу планет: он  сначала тормозится в разреженных слоях атмосферы и лишь затем попадает в ее плотные слои, в то время как капсула, покидающая ускоритель, проходит на максимальной скорости именно плотные слои атмосферы. Вследствие возникновения перед носком капсулы высокотемпературного скачка уплотнения при этом происходит интенсивное разрушение теплозащитного материала капсулы.

При движении в атмосфере капсулы со сферическим затуплением интегральные тепловые потоки достигают 102—103 Дж/см². Можно оценить потери скорости и энергии капсулы при прохождении атмосферы. Так,  капсула массой 200 кг, имевшая начальную скорость 23 км/с, покидает плотные слои атмосферы со скоростью около 8 км/с.

Таким образом, ясно, что использование ускорителя  для вывода полезных нагрузок с поверхности Земли

значительно затрудняется атмосферой. Однако, во-первых, доля потерь скорости и кинетической энергии капсулы снижается с увеличением ее массы, а во-вторых, потери энергии не превышают аналогичных потерь при запуске полезных нагрузок с помощью ракет. При запуске полезных нагрузок с поверхности Луны, у которой нет атмосферы, а также при использовании ЭРУ для межорбитальных транспортных операций эти трудности отсутствуют.

При использовании ускорителя  для транспортировки грузов на окололунные орбиты с ее поверхности возникает проблема прицеливания и сбора капсул, выводимых в космос. Время релаксации ударно-звуковой волны, которая возникает в металлических рельсах вследствие интенсивных импульсных нагрузок, составляет секунды или десятки секунд. Жесткие требования предъявляются к постоянству электрических параметров ускорителя в последующих сериях выстрелов, а также к постоянству массы и формы ускоряемых капсул. Для стабилизации капсулы ей можно придать вращение.

Если ускоритель используется в составе ракетных двигательных систем, то требования высокой точности заданной скорости капсул значительно менее жесткие. В качестве рабочего вещества в этом случае можно использовать сжиженные газы, минимальным образом загрязняющие космическое пространство, или отходы производственной или биологической деятельности. Согласно проектным оценкам, энергодвигательная установка, состоящая из солнечной батареи мощностью 12 МВт как источника

энергии и ускорителя, имеет массу около 100 тонн и обеспечивает среднюю тягу около 1 кН.