Может ли топливо «перекачиваться» с земли в пусковую установку?

Большая часть топлива на борту пусковой установки используется в течение первых нескольких минут. Большая часть топлива необходима для перевозки другого топлива. Например, Сатурн V (керосин) и Дельта IV (водород) используют около десятой части своей стартовой массы в течение первой половины минуты. Это больше, чем их полезная нагрузка доставлена ​​на орбиту.

Почему бы не подлить (имею в виду прокачку через гибкую трубку) жидкий кислород или керосин к ракете в течение первых десятков секунд или около того, чтобы уменьшить ее массу? Пока он еще движется медленно на малой высоте. Отсутствие разрушения шланга со взрывчатым топливом выхлопом ракетного двигателя может быть инженерной проблемой, но не такой безумной, как часто пропагандируемая научно-фантастическая идея троса космического лифта. Я мог бы обратиться к мечте об углеродных нанотрубках как к решению.

На какой высоте вы предполагаете разъединение шланга?
@RussellBorogove Конечно, на оптимальной высоте ;-). По крайней мере, несколько километров, я полагаю. Пусковая установка должна иметь возможность разматывать и нести пустой шланг на такую ​​высоту. Но один с топливом под высоким давлением внутри, что ж, я признаю, что у этой фантазии есть TRL, сравнимый с космическим лифтом. Это мозговой штурм.
Ваши насосы должны будут ускорять топливо, чтобы соответствовать скорости ракеты-носителя. И бустер должен был бы нести вес шланга. Представляется маловероятным, что это принесет какую-либо пользу.
Рассчитайте давление, необходимое для подъема топлива на высоту в несколько километров, и прочность шланга, необходимого для удержания этого давления. Затем посчитайте изоляцию для кирогенного топлива... Если я правильно рассчитал, керосин при концентрации около 0,8 г/см^3 дает 80 кг/см^2, или около 1100 фунтов на квадратный дюйм, что приближается к давлению в акваланге.
Есть много проблем, связанных с заполнением баков при работающем двигателе. Во время запусков Space Shuttle и Ariane 5 есть время (7 секунд для Ariane), когда основной двигатель уже работает, но ускорители не запускаются, поэтому ракеты остаются на площадке. Даже в это время они не доливают топливо в баки.
Трубки, гибкие при комнатной температуре, гораздо менее гибкие при температуре жидкого кислорода.

Ответы (5)

Существует один способ для этого работать

Как указывали другие ранее, шланг тяжело носить с собой. Однако, если бы топливная станция имела ту же высоту и скорость, что и ракета, это может быть довольно простая инженерия. И очевидный способ приведения танка в движение — с помощью ракетного двигателя. Это известно как « перекрестная подача топлива » или «постановка спаржи». Хотя это и не совсем шланг, концепция существенно отличается от традиционных ременных ракетных ускорителей. Первое реальное использование этой схемы планируется для Falcon Heavy .

Еще одна концепция, основанная на перекрестной подаче, — это бимезе , в которой две почти идентичные ракеты летят вместе, разделяя топливо, до тех пор, пока не вернется пустая, а другая продолжит полет с полными баками.

Почему наземная поддержка должна быть на земле?

Это полностью меняет предпосылку - задан вопрос о выкачивании из-под земли.
@OrganicMarble Заставь землю летать!
Родственное понятие — «Черная лошадь» ( en.wikipedia.org/wiki/Black_Horse_(rocket) ), космический самолет, использующий дозаправку в воздухе.

Вы потеряете больше энергии, поднимая этот шланг, чем могли бы сэкономить, закачивая топливо. Шланг, полный топлива, будет тяжелым , не говоря уже о том, что у вас будет достаточно времени, чтобы не допустить его попадания в выхлопные газы ракеты.

Топливо можно было доставлять на аэростатах на высоте самолета со свисающими к пусковой установке шлангами. @Фред тоже.
Ты дальновидный человек @LocalFluff ;)
@GdD Невежество полезно для фантазии.
Воздушные шары не сильно помогут из-за проблемы относительной скорости. Если ракета-носитель пролетит мимо шара со скоростью 2 Маха, ваш насос должен будет разогнать топливо до 2 Маха.
@LocalFluff: попытка скоординировать высотные воздушные шары, полные топлива, болтающийся шланг, высокоскоростные насосы и очень быстро движущуюся ракету, движущуюся в непосредственной близости от всего этого, была бы интересной дилеммой. Я просто посмотрю издалека. :-)
@LocalFluff: я еще немного подумал о вашей альтернативной идее о том, чтобы шланги свисали сверху. В более раннем комментарии вы говорите, что шланг может быть «по крайней мере на несколько километров». Эта ситуация была бы похожа на то, что происходит в некоторых очень глубоких шахтах Южной Африки — самая глубокая из них составляет 3,9 км. Шахты должны снабжаться водой с поверхности. Чтобы уменьшить энергию жидкости в трубах из-за силы тяжести, система должна прерываться через регулярные промежутки времени, чтобы давление жидкости могло вернуться к атмосферному давлению. Сброс давления топлива для ракеты был бы серьезной проблемой.

Простое решение — запустить с гораздо большей высоты. Либо ракета воздушного базирования, либо запуск с поднятой платформы. (Оба были описаны, и один был использован.)

Или просто начните запуск с суперпушки.

Действительно, столько инженерных проблем, связанных со шлангами... Просто заливайте топливо в съемные ускорители. (Если подумать, поместить топливо в ремень на бустере и заставить его выдерживать собственный вес — это все равно, что использовать шланги.)

А как насчет электрического кабеля вместо этого? Первая ступень ракеты-носителя будет иметь доступ ко всей мощности огромных электростанций для нагрева водородного топлива. Нет необходимости возить кислород. Атомная ракета с атомной электростанцией на земле. Открывая шлюзы огромных дамб и позволяя водным массам, падающим через турбины, поднимать ракету в небо.
Ну, в таком случае не используйте кабели - используйте электричество на двух рельсах, то есть рельсотрон длиной в несколько сотен километров, чтобы разогнаться, а затем поднять вторую ступень. Есть всевозможные спекулятивные технологии, которые мы могли бы включить...
Запуск с высоты не даст вам дополнительной скорости, которая гораздо важнее высоты.
Запуск с высоты не даст вам более высокой скорости, но все же это более практично, чем шланги! :) Честно говоря, мы все равно говорим о технологиях, далеких от реальности. Многоразовые бустеры уже почти здесь...
@Энди: Ну, но поднимать ракету с помощью большой стаи обученных гусей практичнее, чем шланги :-) (См. рассказ Терри Пратчетта — «Последний герой» IIRC — где космический корабль приводится в движение обученными болотными драконами.)
@jamesqf ну, я искренне пытался ответить на технический (хотя и почти невероятный) вопрос полувозможным ответом (электрический рельсотрон и т. Д.). На самом деле гуси тоже подойдут, но я не знаю, сколько вам понадобится, и я знаю по личному опыту, что они ни от кого не подчиняются... :)
@Энди: Да, я был согласен с вами, что почти все более практично, чем шланги высотой в километры.

Даже лучше, чем заправлять ракету через шланги по мере ее подъема, поставить ракету на летающую платформу. Вполне возможно поднять ракету на высоту до 50 миль и выше с правильной платформой.

Эта платформа, конечно же, известна как «первый этап».

Дополнительные проблемы, которые я вижу, связаны с наличием насоса, который может перекачивать необходимое количество топлива с требуемой скоростью на требуемую высоту, при этом преодолевая ударные потери, когда шланг разворачивается и движется вверх.

Кроме того, висячий шланг будет проблематичным для устойчивости ракеты и ее обтекаемости при движении по воздуху.

Насос, безусловно, мой любимый ответ здесь. Насосы на ракете невероятно производительны, и поэтому мы предлагаем поддерживать такой расход плюс километр или более напора!