Лунная тросовая система

[Reentrant]

Лунная тросовая система[/size]

Прямая, условно-ровная "взлетная дорожка" (достаточно, чтобы не было крупных препятствий). На одном конце лебедка, на другом -- транспортный аппарат, прицепленный к ней тросом. На старте аппарат включает двигатель и зависает на малой высоте, лебедка начинает тянуть с постоянным ускорением. Разгон завершается незадолго до конца дорожки, трос отцепляется и сматывается, аппарат пролетает над лебедкой и уходит по назначению:
-- на баллистические траектории дальностью от несколько десятков до сотен километров;
-- на суборбитальные траектории дальностью до 2-3 тысяч километров;
-- на окололунную орбиту (требуется подъем перицентра выше нулевой высоты);
-- на отлетную траекторию к Земле.

Транспортный аппарат должен быть снабжен двигателями с запасом топлива на маневрирование, торможение и посадку, системой автоматической навигации, шасси и/или теплозащитой для входа в атмосферу Земли, в соответствии со своим назначением.

Для заброски аппарата на траекторию к Земле (не более 2400м/с) при ускорении в 30 "же" нужен трос длиной около 10км. При ограничении ускорения до трех "же" -- 100км. Время разгона, соответственно, 8.2 секунды и 82 секунды. Расход топлива на зависание для 10-тонного аппарата на ндмг+ат -- 5.16 кг/сек (снижается, по мере ускорения до орбитальной скорости).

Тросовая система не создает вредных воздействий на транспортный аппарат (таких как мощные электромагнитные поля и прочее), и может быть использована для пилотируемых аппаратов.

При аварии на различных стадиях разгона возможны:
-- торможение и возвращение на базу своим ходом, в нормальном виде или с отстрелом неспасаемой части;
-- посадка на удалении 300-600км от базы, в районе одного из спасательных пунктов на продолжении линии разгона;
-- выход на орбиту, ожидание спасательного буксира с базы;
-- доразгон на резерве топлива до перелетной траектории.

Тросовая система относительно невелика по массе оборудования и строительным работам. Мягкие требования к "взлетной полосе" облегчают пуски в широком диапазоне азимутов. В перспективе освоения Луны с топливными заводами на полюсах, тросовая система облегчает досягаемость экваториальных широт Луны (где нет воды и нельзя дозаправиться без заброски топлива с полюсов) для относительно легких аппаратов.

В общем, нужен сущий пустяк -- сверхпрочный трос и лебедка, способная сматывать его со скоростью до 2400 м/с, с грузом в десяток тонн на конце. И источник энергии, конечно. Впрочем, для более скромных запросов, типа переброски грузов на небольшие расстояния, по-видимому, может быть создана и на современном уровне технологии.

[Reentrant]

Если что дельное в комментах появится, попробую в этот пост кратенько выносить, чтоб в недрах флуда не затерялось. Надеюсь, движок форума позволит.

[Valerij]

Это не "тросовая система", это один из вариантов лунной катапульты. Другой, электромагнитный, вариант катапульты придуман еще О'Нейлом для доставки лунного грунта на космический завод, находящийся в одной из точек либрации. В любом случае для катапульты нужен мощный источник энергии.

Настоящую тросовую систему вам опишут без меня.

[Reentrant]

Это не "тросовая система", это один из вариантов лунной катапульты. Другой, электромагнитный, вариант катапульты придуман еще О'Нейлом для доставки лунного грунта на космический завод, находящийся в одной из точек либрации. В любом случае для катапульты нужен мощный источник энергии.

Настоящую тросовую систему вам опишут без меня.

Валерий, представьте себе, такого рода "катапульты" на тросах -- это тоже тросовые системы. Вид "Tether propulsion", подвид "Tether catapult system". При этом катапульты, как вы сами же и заметили, бывают далеко не только на тросах. А тросовые системы "вообще" весьма разнообразны, чего туда только не входит. Поэтому описать "настоящую тросовую систему" нельзя -- между всеми различными тросовыми системами нет ничего общего, кроме использования тросов. В данном случае я выбрал такое общее название потому, что имею некоторую надежду, что ее можно доработать и для приема грузов.

Что касается того, что "ничто не ново под луной", фишка предложенной системы в совмещении катапульты с ракетным двигателем. Что и придает ей качества, отсутствующие у ряда предшественников -- простота развертывания и обеспечение безопасности пилотируемых запусков.

[SFN]

http://www.novosti-kosmonavtiki.ru/phpBB2/viewtopic.php?t=10252&start=0&postdays=0
http://www.novosti-kosmonavtiki.ru/phpBB2/viewtopic.php?p=31828#31828
http://www.novosti-kosmonavtiki.ru/phpBB2/viewtopic.php?t=197&start=30&postdays=0
и т.д.

[Reentrant]

http://www.novosti-kosmonavtiki.ru/phpBB2/viewtopic.php?t=10252&start=0&postdays=0
http://www.novosti-kosmonavtiki.ru/phpBB2/viewtopic.php?p=31828#31828
http://www.novosti-kosmonavtiki.ru/phpBB2/viewtopic.php?t=197&start=30&postdays=0
и т.д.

Спасибо! Однако, это все же сильно другие проекты. Хотя и у моего предложения есть довольно близкие аналоги. Как раз подумываю о том, чтобы еще сблизить.

На одном конце лебедка, на другом -- транспортный аппарат, прицепленный к ней тросом. На старте аппарат включает двигатель и зависает на малой высоте, лебедка начинает тянуть с постоянным ускорением. Разгон завершается незадолго до конца дорожки, трос отцепляется и сматывается, аппарат пролетает над лебедкой и уходит по назначению

По здравому размышлению, лебедка тут, конечно, чушь. Надо переходить на какое-то подобие "tether cable catapult system". Помним главное -- нам не нужны циклопические сооружения.

Трос делаем токопроводящим, превращаем в элемент линейного электродвигателя. Будет трос-кабелем называться. Жестко закрепляем одним концом на "финише" взлетной дорожки. Второй элемент, легкое разгонное устройство, выполненное в форме кольца, надеваем на дальний, свободный конец. К нему на тросе (просто тросе) цепляем транспортный аппарат.

На старте транспортный аппарат поднимается и зависает в воздухе на своих ракетных двигателях, приподнимает на тросе разгонное устройство и вместе с ним конец кабеля. Подается напряжение, разгонное устройство начинает тянуть, кабель стабилизируется внутри кольца магнитным полем. Разгонное устройство натягивает кабель, поднимая его хвост над поверхностью, и тянет за собой транспортный аппарат, который поддерживает высоту своими двигателями. Километров за 10 до финиша установлено устройство, которое ловит и захватывает опускающуюся часть кабеля -- таким образом, чтобы с учетом провисания не касался поверхности на последнем отрезке. После этого транспортный аппарат отцепляется и уходит по назначению, а разгонное устройство интенсивно тормозится.

Вот таким образом. Трос-кабель и в таком виде остается тросом, используются его основные свойства, как троса -- гибкость и способность держать натяжение. При необходимости, трос-кабель можно так же легко смотать и переложить на новое направление, насколько позволяет рельеф.

Главное, чего добиваемся -- конструкция, которая:
-- должна быть достаточно безопасна для запуска людей;
-- иметь минимальную массу (доставки материалов на Луну);
-- не требовать масштабных строительных работ.

В этом отличия от аналогичных предложений:
-- никаких многокилометровых жестких капитальных конструкций;
-- никаких массивных разгонных тележек, несущих полезную нагрузку "на спине";
-- никакой магнитной левитации многотонных грузов;
-- никакого скольжения на космических скоростях в сантиметрах над "рельсом".

И если что, в любой момент буксирный трос отстрелил и улетел на собственных движках. Запас высоты у транспортного аппарата во время разгона может быть в десятки и сотни метров.

[Иван57]

По здравому размышлению, лебедка тут, конечно, чушь. Надо переходить на какое-то подобие "tether cable catapult system". Помним главное -- нам не нужны циклопические сооружения.

Трос делаем токопроводящим, превращаем в элемент линейного электродвигателя. Будет трос-кабелем называться. Жестко закрепляем одним концом на "финише" взлетной дорожки. Второй элемент, легкое разгонное устройство, выполненное в форме кольца, надеваем на дальний, свободный конец. К нему на тросе (просто тросе) цепляем транспортный аппарат.

На старте транспортный аппарат поднимается и зависает в воздухе на своих ракетных двигателях, приподнимает на тросе разгонное устройство и вместе с ним конец кабеля. Подается напряжение, разгонное устройство начинает тянуть, кабель стабилизируется внутри кольца магнитным полем. Разгонное устройство натягивает кабель, поднимая его хвост над поверхностью, и тянет за собой транспортный аппарат, который поддерживает высоту своими двигателями. Километров за 10 до финиша установлено устройство, которое ловит и захватывает опускающуюся часть кабеля -- таким образом, чтобы с учетом провисания не касался поверхности на последнем отрезке. После этого транспортный аппарат отцепляется и уходит по назначению, а разгонное устройство интенсивно тормозится.

Вот таким образом. Трос-кабель и в таком виде остается тросом, используются его основные свойства, как троса -- гибкость и способность держать натяжение. При необходимости, трос-кабель можно так же легко смотать и переложить на новое направление, насколько позволяет рельеф.

Главное, чего добиваемся -- конструкция, которая:
-- должна быть достаточно безопасна для запуска людей;
-- иметь минимальную массу (доставки материалов на Луну);
-- не требовать масштабных строительных работ.

В этом отличия от аналогичных предложений:
-- никаких многокилометровых жестких капитальных конструкций;
-- никаких массивных разгонных тележек, несущих полезную нагрузку "на спине";
-- никакой магнитной левитации многотонных грузов;
-- никакого скольжения на космических скоростях в сантиметрах над "рельсом".

И если что, в любой момент буксирный трос отстрелил и улетел на собственных движках. Запас высоты у транспортного аппарата во время разгона может быть в десятки и сотни метров.

"И получилась канатная дорога..."
1. Аппарату придется поднимать двигателями не только себя, но и кабель, и разгонное устройство, и источник энергии для него.
2.После отцепки аппарата придется тормозить концы. Не очень тривиальная задача.

Так что берем, строим две башни, натягиваем между ними пару тросов и по ним как по рельсам разгоняем аппарат. Без всяких ракетных двигателей.

Другой вопрос, как снимать напряжение для двигателей с тросов при 2400 м/с...

[Александр Геннадьевич Шлядинский]

Ну, безотносительно возможности выдержать троссу необходимые нагрузки, можно примерно так: на валу двигателя сидит барабан переменного радиуса (конический). Тросс начинает наматываться с меньшего радиуса. Таким образом разгон осуществляется с ускорением.
Тормозить тросс в конце не надо, т.к. он полностью намотается на барабан и будет тормозиться вместе с ним (это тут про проблемы торможения Иван57 высказался).
КАКТОТАК   :roll:

[Lamort]

Исходный вариант был такой.

 На орбите Луны вращается ЛОС с тросом, который описывает круг радиусом 100 километров, у поверхности Луны скорость троса равна нулю и для того, чтобы улететь с Луны на орбиту Луны надо только зацепиться за конец троса.
 Так как это приведёт к понижению ЦМ всей ЛОС то необходим поток нагрузок с Земли для обеспечения обратного процесса.

 Система может работать в обе стороны, захваченный на Луне груз она может потом отправлять на Землю из "верхней точки" движения троса.

 Кроме точности проблемой такой системы является довольно мощная энергетика для раскручивания всей этой штуковины.

 В принципе, на НЗО можно развернуть точно такую же систему для забрасывания грузов на Луну, но у Земли будет очень здорово мешать атмосфера даже при плотностях на НЗО.

[Иван57]

Ну, безотносительно возможности выдержать троссу необходимые нагрузки...

Тормозить тросс в конце не надо, т.к. он полностью намотается на барабан и будет тормозиться вместе с ним

Барабан на разорвет?
Профессор Гулиа в свое время для своих маховиков вывел, что больше 500 м/с окружной скорости для стального маховика предел прочности...
Или мы это пока не учитываем?

[SFN]

Обсуждение можно начинать с продолжения темы лифтов http://www.novosti-kosmonavtiki.ru/phpBB2/viewtopic.php?t=872&start=0&postdays=0 http://www.novosti-kosmonavtiki.ru/phpBB2/viewtopic.php?t=872&postdays=0&postorder=asc&start=705

[Lamort]

Это не лифт, особенно по масштабу, если рассматривать лунный вариант.

[Александр Геннадьевич Шлядинский]

Ну, безотносительно возможности выдержать троссу необходимые нагрузки...

Тормозить тросс в конце не надо, т.к. он полностью намотается на барабан и будет тормозиться вместе с ним

Барабан на разорвет?
Профессор Гулиа в свое время для своих маховиков вывел, что больше 500 м/с окружной скорости для стального маховика предел прочности...
Или мы это пока не учитываем?

Ну, тут все от диаметра барабан зависит, тем более, что стоит задача не запасения энергии, а натягивания троса. У Гулиа совсем другой случай. Т.е. барабан облегчаем, как можем, и разрывать его особо нечем. Но конечно надо считать...  

[LG]

Reentrant писал(а):  

Лунная тросовая система

Делать по такой теме НИР и даже ОКР и делать эксперименты - очень перспективно. Может что-то реальное получится, может нет. Не так давно на Фотоне делали трос - но не совсем удачно...
Однако если мы хотим сделать реально работающую систему в реальный промежуток времени и минимизировать риски - мы должны опираться только на то что УЖЕ реально отработано.
Все экзотические и неотработанные НИР и ОКР - для следующего поколения систем.

[Павел73]

Нужна, берём! Когда закрепимся на Луне.

[Дмитрий Виницкий]

Таковая "система" будь она осуществима, всё равно не потребуется ближайшие 1000 лет. Ибо нет никакой необходимости сосредотачивать в одной точке такие средства и ресурсы, чтобы по ним возить ограниченный востребованный объём грузов.

[Lamort]

Таковая "система" будь она осуществима, всё равно не потребуется ближайшие 1000 лет. Ибо нет никакой необходимости сосредотачивать в одной точке такие средства и ресурсы, чтобы по ним возить ограниченный востребованный объём грузов.

То, что я предлагаю "не такое уж здоровенное", в принципе такая тросовая штуковина может работать для любой приемлемой массы, усилие на конце троса пропорционально массе нагрузки, так что систему можно масштабировать.

[Ded]

Таковая "система" будь она осуществима, всё равно не потребуется ближайшие 1000 лет. Ибо нет никакой необходимости сосредотачивать в одной точке такие средства и ресурсы, чтобы по ним возить ограниченный востребованный объём грузов.

То, что я предлагаю "не такое уж здоровенное", в принципе такая тросовая штуковина может работать для любой приемлемой массы, усилие на конце троса пропорционально массе нагрузки, так что систему можно масштабировать.

Речь идет о целесообразности проекта. Если возить что-нибудь небольшое, но страшно нужное - то можно думать в этом направлении. В противном случае - это возможная, но ненужная штука.

Не в рамках спора - просто высказал свою точку зрения.

[LG]

Нужна, берём! Когда закрепимся на Луне.

Процесс может быть такой
1-Делаем бумажную расчетную НИР за свои бабки. Если результаты НИР положительны - обращаемся в Роскосмос (ЦНИИМАШ) дать мало-мало денег на техпредложение с углубленными расчетами.
2-Денег дали. Делаем техпредложение, тратим госбабло от Роскосмоса. Делаем все честно - в частности с рассчетами возможных грузопотоков и затрат на эксплуатацию подобной системы на ближайшие 40 лет.
И вдруг. О ужас - выясняется что минимальный грузопоток при котором такая система станет рентабельной нам светит только через 100 лет а может и никогда не светит... :shock:
И вот тут начинается самое интересное...

[Lamort]

Речь идет о целесообразности проекта. Если возить что-нибудь небольшое, но страшно нужное - то можно думать в этом направлении. В противном случае - это возможная, но ненужная штука.

Не в рамках спора - просто высказал свою точку зрения.

Почему именно "небольшое"? Кстати, если рассматривать полезные нагрузки вроде топлива или аппаратуры, то можно смело "укоротить трос" до 10 километров, тогда на конце будет около 10g, что вполне приемлемо для многих грузов.