Давайте представим, что мы, наконец, разработали веревку из резиновой трубы. Пара сотен километров веревки, способной тянуть 100-тонное судно с ускорением 6g, в упаковке, которую можно упаковать на указанное судно.
Околоземный астероид пролетает мимо. Корабль запускается по близлежащей траектории пролета. Когда точка пролета приближается, корабль запускает "ракету" - либо ударную с гарпунным крюком, либо какую-то сеть, либо такую, которая может создать петлю... с волочащейся веревкой. Он ловит астероид.
Корабль сматывает трос с катушки, при этом сильно тормозя вращение катушки, чтобы ускорение тянущегося за веревку плавсредства было живительным для экипажа/полезной нагрузки и ничего не ломало. Это происходит до тех пор, пока катушка не остановится или вся веревка не развернется (в этом случае ей разрешается свободно летать вместе с астероидом, отцепляясь от корабля).
После того, как катушка остановилась, аппарат привязывается к астероиду, набрав несколько километров в секунду практически бесплатно.
Какие препятствия (кроме изобретения каната из ветровых труб) могут стоять за таким методом движения? Будет ли тепловыделение тормоза управляемым? (скажем, какой-нибудь аблятор/сублиматор, это штучное дело). Будет ли смысл в такой тяге?
Допустим, комета пролетает со скоростью 10 км/с, а скорость вашего транспортного средства равна 0. Тогда ваша двигательная установка должна обеспечить дельта-V, равную 10 км/с. Вы можете сделать это либо с помощью сжигания ракетного топлива, либо с помощью гарпуна/лебедки/тормозной системы. Количество кинетической энергии, которую вы должны генерировать/рассеивать, одинаково в любом случае.
Для разгона до 10 км/с 100-тонному кораблю требуется примерно 2000 тонн ракетного топлива (примерно скорость Сатурна-5).
Если мы ограничимся температурами химических ракет, я подозреваю, что тормозу вашего лебедки потребуется рассеять достаточно энергии, чтобы испарить 2000 тонн воды.
Если вы можете использовать более высокие температуры, система станет более эффективной по массе, но вам придется добавить промежуточный шаг: преобразовать энергию торможения в электричество и использовать ее для приведения в действие ионного двигателя или тепловой ракеты.
Кинетическая энергия 100 тонн, движущихся со скоростью 10 км/с, равна
является
J это
ч.ч. Это количество энергии, которое вы должны приложить, чтобы разогнаться до 10 км/с, так что это количество энергии, которое должен рассеять ваш тормоз.
При 6G это
Втч генерируется за 166 (10 000 / 60) секунд, что в среднем составляет 30 ГВт. На Земле для такого рассеивания энергии требуется река и десятки гигантских градирен.
Для испарения воды требуется 2,2 МДж/кг, поэтому моя оценка в 2000 тонн была точной в пределах 10%.
Вместо того, чтобы иметь только один гарпун с одной проволокой, которая должна справляться со всеми огромными нагрузками, возможно, можно было бы использовать целую паутину нитей. Каждая из них щелкает серией относительно умеренных толчков в течение некоторого периода времени во время быстрого пролета.
Очень близкий пролет уменьшил бы необходимую длину проводов. Большая проблема заключается в том, как закрепить гарпуны на поверхности кометы. Но точки привязки или сети могут быть предварительно размещены с помощью мягких посадочных модулей, которые легче, медленнее и запускаются для встречи с кометой, когда она более доступна, чем когда космический корабль, который позже использует эту установку для отклонения и ускорения, проходит мимо на пути к цели X.
Возможно, предварительно размещенный объект мягкой посадки мог бы расплавить окружающую комету и выпустить газы длинным потоком по направлению к траектории пролетающего космического корабля, обеспечивая его аэродинамическое торможение по мере его приближения.
Существует альтернатива, полностью устраняющая проблему отвода тепла. Хотя и у него есть свои проблемы. Это достигается за счет удаления тормозного механизма и катушки. Веревка начинается полностью развернутой и перпендикулярной вектору скорости цели. Теперь, когда гарпун закрепляется, веревка определяет радиус круга, при этом вся скорость является тангенциальной. Испытываемое ускорение можно рассчитать так же, как и для искусственной гравитации вращения. Теперь корабль «облетает» цель.
Плюсы
Если он подождет, пока он повернется на пол-оборота, а затем отпустит, он будет двигаться впереди цели с той же скоростью, с которой цель изначально двигалась перед ним. Двойное значение дельта V, которое возможно при использовании метода торможения. Это аналог гравитационной рогатки.
Энергия запасается во вращении всей системы. Если цель является пунктом назначения, энергия все равно должна быть рассеяна, но цель не может уйти, поэтому рассеяние может быть медленным. Самый простой поглотитель энергии, вероятно, сбрасывает энергию вращения в цель.
Выпуск может быть рассчитан так, чтобы составляющая скорости не соответствовала траектории цели, что делает систему более универсальной.
Минусы
При фиксированной начальной разнице скоростей и ускорении длина веревки, необходимая для торможения до полной остановки, составляет половину длины, необходимой для поворота вокруг цели.
Якорь, вероятно, должен быть более сложным, поскольку веревка должна вращаться вокруг якоря, а не просто тянуться за него. Это особенно верно в том случае, когда конечная цель состоит в том, чтобы остановиться у цели. в этом случае якорь должен быть настроен так, чтобы обеспечить непрерывное вращение.
Тормозная система может быть слишком короткой для полной остановки и все же давать некоторую дельту V, в то время как система поворота вообще не может работать, если веревка недостаточно длинная.
ТильдалВолна
Драгонгик
СФ.