Эквадор должен получить статус Космопорта планеты Земля. Мы должны обратиться с просьбой к жителям Эквадора принять этот статус и стать миротворцами для объединения усилий космических держав нашей планеты.
Электромагнитный разгон обеспечит стартовую скорость 2000 м/с. После отрыва от ускорителя включаются ракетные двигатели. При стандартной скорости истечения рабочего тела порядка 4000 м/с корабль массой 312 тонн наберет первую космическую скорость Земли и выйдет на околоземную орбиту использовав всего 1100 тонн рабочего тела. Это на порядок превышает существующие соотношения. Проблема лобового сопротивления воздуха при электромагнитном разгоне является существенной, но решаемой.
Построив Космопорт Чимборазо, мы обретем способность выводить на орбиту корабли в невиданных ранее масштабах. Космический туризм перестанет быть исключительным видом досуга. Луна окажется в «шаговой доступности».
Рис.1 Космопорт Чимбо
-–Корабль первой миссии
Задача первой миссии – провести исследования, которые позволят нам выбрать место для строительства города, более того – стать первым домом этого города. Корабль представляет собой цилиндр закругленный в головной части и имеющий осевой атриум. Головной обтекатель рассчитывается по условиям аэродинамики взлета. Размеры: высота 60 метров, диаметр 15 метров, – здесь располагается экипаж, 24 человека, и все необходимое для жизни на Марсе и межпланетного перелета. Диаметр отверстия по оси цилиндра 5 метров – здесь располагается стартовая ступень корабля с топливом. После вывода на околоземную орбиту, будет необходима дозаправка топливом, которое дополнительно поднимается с Земли. На внешней подвеске вдоль корпуса располагаются длинноствольные пушки приспособленные для отстрела масс в качестве дополнительного регулятора импульса. Отстрел обеспечивают твердотопливные патроны в сгораемых гильзах. «Снаряды» – легкие пластиковые капсулы, которые заполняются любым измельченным «рабочим телом». Таким образом, мы имеем на борту «всеядный» реактивный двигатель с КПД заметно превышающим стандартный твердотопливный двигатель. В случае необходимости мы сможем использовать в качестве рабочего тела хоть мебель из салона. Сопло, поставленное вместо дульного тормоза, дополнительно увеличит скорость истечения пороховых газов. Особенной удачей можно будет считать, если в космосе нам попадется попутный астероид, который можно будет превратить в рабочее тело или толчковую поверхность. Кроме того, стволы пушек служат для раскрытия солнечных модулей во время перелета и опорными стойками корабля при посадке на Марсе.
В открытом космосе тангаж, рысканье, вращение регулируются внутренними моментами инерции, корректирующие импульсы подаются на свободно вращающиеся массы. По мере их торможения осуществляется подкрутка. Таким образом, мы сможем гораздо точнее контролировать колебания курса, не затрачивая на это рабочее тело. Все энергосистемы корабля должны быть максимально экономны. Одним из важных внутренних источников энергии будут продукты питания. Энергию из них мы будем получать с помощью самого экипажа, которому будут необходимы физические упражнения. Фитнес-генераторы корабля будут способны запасать энергию как в электрохимической форме, заряжая аккумуляторы, так и в потенциальной энергии упругой системы. Корабль таких габаритов может быть собран на верфях подводных лодок и доставлен в Эквадор морской буксировкой.
Рис. 2. Корабль первой миссии
-–Околоземная станция
В настоящий момент на околоземной орбите, по разным оценкам находится более 7 тысяч тонн искусственных спутников Земли, которые категорируются как «космический мусор». С одной стороны это действительно мусор, который увеличивает риски нежелательных столкновений, с другой стороны, это 7 тысяч тонн которые находятся на орбите и имеют соответствующую орбитальную скорость. И вот что нам следует сделать – собрать из этой мусорной разрозненной массы один массивный объект – толчковую поверхность, околоземный стартовый комплекс. По своей сути это будет космический аналог земного стартового комплекса на Чимборазо – электромагнитный ускоритель питаемый энергией атомного реактора. При этом критически важной является протяженность разгонного участка. «Рельса» длинной 2 километра в открытом космосе выглядит пугающе, но она дает нам возможность увеличить скорость корабля на 0,5 км/сек при ускорении 5g. Такое ускорение в течении 10 секунд подготовленный экипаж может легко выдержать. При стартовой массе корабля 1412 тонн это экономит нам 165 тонн топлива, которые пригодятся при посадке на Марсе.
Используя разгонную рельсу как силовую основу конструкции и радиатор-излучатель для атомного реактора, перпендикулярно к ней в одной плоскости мы прикрепляем швартовочные пирсы, к которым пристыковываем все спутники, которые сегодня вращаются на околоземной орбите в номинации «космический мусор». В итоге мы должны получить «толчковую поверхность» и туристическую базу. Разгонный комплекс на Чимборазо значительно удешевит космический туризм. И околоземная космическая база, собранная из космического мусора, станет прекрасным объектом культурного наследия – музеем освоения космоса, где будут представлены спутники-первопроходцы.
Разветвленная конструкция помимо экспозиционной роли является элементом безопасности: в случае неконтролируемого падения на Землю она разобьется об атмосферу и не нанесет большого вреда. Каждый старт рассчитывается по балансу импульса таким образом, чтобы «отдача» работала на корректировку орбиты станции. Для сборки такой конструкции нам следует в последний раз поднять на орбиту все наличные американские шатлы и «Буран», забрав его из сочинского медиацентра. Эти корабли будто специально созданы для сбора и транспортировки космического мусора. Мы оставляем их на орбите и организуем их дозаправку топливом. После завершения работ шатлы стыкуются с орбитальной станцией и остаются вместе с ней на орбите, выполняя, при необходимости, маневровые операции.
Рис. 3. Околоземный стартовый комплекс
-–Перелет.
Итак, стартуя от Земли, имеющую орбитальную скорость вокруг Солнца 29,7 км/с, нам необходимо оказаться на орбите Марса, имеющего орбитальную скорость 24,1 км/с. Среднее расстояние от Солнца до Марса 228 млн. км, от Солнца до Земли – 150 млн. км. Таким образом нам необходимо пересечь межорбитальное расстояние 78 миллионов километров и сделать это таким образом, чтобы попасть на орбиту Марса с его орбитальной скоростью. Оторваться от околоземной орбиты нам позволяет скорость 12 километров в секунду. «По прямой» такая скорость позволяет пересечь расстояние между орбитами за 75 суток. При обеспечении возможности вывода на орбиту корабля большой массы, задача обеспечения радиационной защиты на сопоставимый период времени решается легко. Но надо чтобы и с пользой. Лучшим экраном для радиационного излучения является уран. И он же будет нам необходим, чтобы обеспечить энергией первое поселение.
И вот что увлекательно: ЕСЛИ БЫ МЫ БЫЛИ СПОСОБНЫ ОБЕСПЕЧИТЬ ТЯГУ КОРАБЛЯ ВСЕГО 1G, ТО ЕСТЬ УСКОРЕНИЕ СВОБОДНОГО ПАДЕНИЯ НА ЗЕМЛЕ, ТО ДОСТИГЛИ БЫ ОРБИТЫ МАРСА ВСЕГО ЗА 34 ЧАСА. Такой режим полета был бы прекрасен и с точки зрения минимальной радиационной нагрузки и комфортного чувства привычной тяжести. Увы, у нас нет двигателей, которые способны обеспечить такую тягу в течении такого времени, а главное, нет возможности обеспечить его рабочим телом. Но пример нагляден тем, что показывает нам – Марс не так уж и далеко. Главной технической задачей сегодня становится увеличение скорости истечения рабочего тела до 1000 и более километров в секунду. Исследования в области мощных лазеров дают надежду на решение этой задачи, речь идет о разгоне «массы покоя» в световом импульсе высокой энергии. Импульс петаваттного лазера срывает электрон с орбиты атома и «увлекает его за собой» почти с околосветной скоростью, при этом электрон увлекает за собой протон уже кулоновским взаимодействием. Создание двигателей с такими характеристиками позволит нам без труда совершать перелеты по Солнечной системе имея корабли габаритов не более чем спейс-шатл или «Буран». Однако для подобных перелетов нам нужен мощный источник энергии, которым, на современном уровне знаний, может выступать только реактор использующий энергию сильного взаимодействия. То есть ядерный или термоядерный реактор. И здесь перед нами стоит проблема: в условиях открытого космоса сброс тепла может быть осуществлен только электромагнитным излучением. Любое тело имеющую температуру отличную от абсолютного нуля излучает инфракрасные волны и таким образом может сбросить тепло в пространство, но это процесс очень медленный, если мы говорим о необходимости охлаждать ядерный реактор. Космические ядерные буксиры – российский «Нуклон» и американский «Прометей» – застряли в разработке как раз по этой причине – огромные площади радиаторов и крайне неэффективное использование ядерного энергоисточника. Поэтому будущему поколению ученых и инженеров будет необходимо решить уникальную задачу, которая произведет революцию в энергетике – создать процессы и материалы, которые позволят интенсивно сбрасывать низкотемпературное тепло излучением. Либо создать реально работающего «демона Максвелла», но это уже совсем фантастика.
Но пока все эти задачи не решены, мы используем обычные химические ракетные двигатели и тащим с собой огромное количество рабочего тела.
В районе Земли притяжение Солнца составляет 0,00589 Н/кг, для корабля стартовой массы 1412 тонн это «обратная тяга» 831 кг в «земном весе». Если бы корабль стоял на месте и не совершал вместе с Землей орбитальное вращение, то стокилограммовый человек имел бы «солнечный вес» 50 грамм. Это штраф, который необходимо заплатить, если мы будем менять высоту нашей солнечной орбиты. Штраф небольшой и мы стартуем «напрямую» – все время включая двигатели ровно на Солнце через равные промежутки времени, приблизительно равные временному интервалу, за который солнечное притяжение погасит предыдущий импульс. Таким образом мы экономим рабочее тело на торможении, позволяя Солнцу сделать это за нас. Траектория выстраивается таким образом, чтобы максимально эффективно преодолеть межорбитальную разницу 78 миллионов километров, и так, чтобы к моменту выхода на марсианскую орбиту, солнечные орбитальные скорости Марса и корабля сравнялись. Это позволит без особой драматургии лечь на круговую орбиту вокруг Марса и припарковаться на Фобосе.
-–Парковка Фобос
Первая экспедиция не сможет полноценно использовать спутник Марса Фобос, но в дальнейшем он может стать важной частью инфраструктуры на трассе Земля-Марс. Через несколько лет мы поставим здесь ядерный реактор, который будет питать электромагнитную взлетно-посадочную «полосу». Не составит большого труда пробурить 22 километра Фобоса насквозь. Низкая плотность Фобоса 1,87 гр/см3, заставляет предполагать наличие внутри полости или пористой структуры. При этом изъятый при бурении грунт необходимо равномерно закреплять на поверхности, так чтобы баллистические свойства Фобоса не изменились. Полученное отверстие и станет взлетно-посадочной полосой, а также укрытием, хорошо защищенным от космической радиации. Фобос станет портом тяжелых кораблей. Связь с Марсом будет обеспечиваться специализированными кораблями.