Ракетная энергетика.

Под руководством академика Глушко В.П. исследовано взаимодействие различных видов топлив и окислителей (слайд 21). Подходящих окислителей несколько: кислород, фтор, азотный тетраоксид, перекись водорода и др. Горючих: спирт, керосин, ацетам, метан, НДМГ, водород и др. Из экологически чистых сочетаний самые эффективные – водород-кислород,. Еще более эффективные – водород-фтор, но в результате сгорания получается плавиковая кислота, которая очень опасна и агресивна. Высота столбиков над каждой парой топливо-окислитель показывает величину удельного импульса в пустоте при расширении продуктов сгорания. Анализ результатов исследований, включая комплексные технико-экономические показатели, показывает, что около Земли эффективен керосин-кислород, а в качестве горючего для космоса лучше водород-кислород. Оба эти сочетания топливо-окислитель экологически чистые.

Об энергетике космических перемещений. Напомню некоторые, озвученные мною цифры об энергетической структуре Вселенной: 4% - «положительная энергия» (звездное и планетное вещество). 23% - «отрицательная энергия» (черные дыры или темная материя). 73% - «темная энергия» (космос или пространство - энергетическое поле, в котором двигаются звездные и планетные массы). Здесь много неизведанного. Как использовать эту энергетику, нам еще предстоит изучить. А пока мы освоили реактивные принципы движения (слайд 22). При использовании химической энергетики максимальная скорость выброса рабочего тела может быть ~ 4…4,5 км/с, при этом нам удается разогнать ракету до второй космической скорости, ~ 12,8 км/с.
На электроракетных двигательных установках скорость выброса рабочего тела 50–100 км/с. Казалось бы, это использовать лучше. Но обратите внимание, что при химической энергетике мы имеем возможность выбрасывать десятки-сотни тонн в секунду, а в электроэнергетике – граммы в секунду. Естественно, если летать на электроракетных двигателях, то будем летать «спиралями» по длинным траекториям, а химическая энергетика обеспечивает нам быстрое перемещение. Обращаю внимание на эти серые зоны у полюсов. Это радиационные пояса Земли? Если осуществлять грузовые перевозки, то нет вопросов,- можно летать с небольшим изменением траектории (спиральными), многократно пересекая радиационные поля. Людей мы должны максимально оберегать, минимизируя время нахождения в радиационных поясах.

Сегодня, для эффективного перемещения при исследованиях и освоении Солнечной системы, используется три вида движения. Реактивное – на базе химической энергетики, реактивное – на базе электро-ракетных установок и гравитационный маневр (разгон в гравитационном поле планет и небесных тел).

Для реализации возможных в ближайшие десятилетия и столетия программ освоения космоса рассчитаны характеристические скорости, необходимые для лунных и марсианских программ (слайд 23). С существующей энергетикой дальше Марса нам пока не улететь. Представленные на слайде данные исследований это, по сути, техническое задание разработчикам ракетно-космической техники на многие десятилетия вперед. Для эффективного исследования космоса и движения вперед, спроектированы, необходимые элементы наземной и космической инфраструктуры (слайд 24). Какие ракеты, буксиры и аппараты должны быть, и какие необходимы орбиты. Какие должны быть инфраструктуры межорбитальная, орбитальная вокруг планет и на планетах. Об этом начали думать и проектировать еще во времена С.П.Королёва и инициативно продолжаем в настоящее время.

В 2011 году опубликована книга «Луна – шаг к технологиям освоения Солнечной системы», где все материалы объединены в единую логику. Надеемся, что книга будет хорошим настольным пособием конструкторам и инженерам, - создателям космической техники будущего.

Чтобы обслуживать жизнедеятельность людей на Земле сегодня летают космические аппараты мощностью от нескольких киловатт до нескольких десятков киловатт. А в перспективе уровень энергетики на орбите несколько возрастет до 150…500 киловатт (слайд 25). Чтобы осваивать Луну, надо иметь на орбите уже до 6 мегаватт мощности. А чтобы сделать шаг в сторону освоения Марса, необходим уже уровень 24 мегаватта. Технологии обеспечивающие такой уровень энергетики должны быть созданы.

Для экспедиции к Марсу, состоящую, например, из 4 космонавтов и использующей эффективную электро-ракетную энергетику, масса межпланетного комплекса составит ~ 480 тонн. Длительность миссии ~ 2 года (путь в одну сторону 8,5 месяцев, несколько месяцев работы на Марсе или на его орбите и 8,5 месяцев обратно).