Silbervogel-Orion - гиперзвуковые межконтинентальные пассажирские перевозки
Сверхзадача проекта OrionTwo – обеспечить межпланетные перевозки пассажиров и грузов, и в этом направлении, на порядки сократить цены в сравнении с планами Илона Маска. Вместе с тем, есть и более приземленные задачи, которые решает проект OrionTwo. Речь идет о туристических путешествиях вокруг Земли и, что более актуально, межконтинентальных перевозках людей и грузов, как военных, так и экстренно-гуманитарного характера.
Орбитальная система подачи пропеллента для разгона ракетопланов, стартующих с Земли, позволяет реализовать два варианта коммерциализации проекта, основанных на проекте Зенгера «Серебряная птица» (Silbervogel).
Ракетоплан, благодаря импульсу от орбитального потока вещества, совершает бросок на расстояние в 6500 км, и после разворота с радиусом 500 км делает поворот назад и возвращается к месту старта. При полном облете используется режим «волнообразного планирования», напоминающий движение камня, отражённого при броске от воды, и делающего «блинчики». Ракетоплан при планировании из космоса несколько раз отразится (срикошетирует) от плотных слоёв атмосферы, тем самым удлиняя расстояние полёта до величины, обеспечивающей облет планеты.
В первом варианте, пассажиры совершают полный или частичный облет планеты как туристы.Во втором варианте пассажиры платят за быструю доставку с одного континента на другой. В этом же варианте предусмотрена гиперзвуковая доставка грузов и десантников к терпящим бедствие объектам на море и суше для экстренного оказания помощи, в том числе военной.
Такая схема удобна технически, так как орбитальные КА с пропеллентом могут находиться на орбитах с высотами в диапазоне 160-380 км (вместо 160-25000 км для космического варианта), что облегчает обслуживание системы. В экономическом плане это тоже выгодно, так как еще на стадии развертывания чисто космического варианта КТС OrionTwo, обеспечивается окупаемость инвестиций.
Вот схема комбинации проектов Silbervogel и OrionTwo.
Исходная схема Зенгера приведена на другом рисунке.
Рассмотрим более подробно указанные направления коммерциализации проекта OrionTwo.
Первое направление деятельности – космический туризм, который по подсчетам компании Space Adventures (при нынешних гипервысоких ценах) составляет около 1 миллиарда долларов в год.Опросы показали, что значительная часть жителей развитых стран готовы совершить космическое путешествие. Например, в Японии был проведён опрос населения, определивший, сколько именно средний японец, желающий слетать в космос, готов за это заплатить. О таком намерении заявило около 70% опрошенных, причём каждый второй из них готов был расстаться в обмен на полёт со своей зарплатой за три месяца. Аналогичный опрос, проведённый в США, показал, что хотят в космос 42% американцев, а средняя сумма составила 11 тыс. долларов.
Для таких массовых клиентов в обозримом будущем подойдут короткие путешествия на орбиту длительностью 2-3 часа, в том числе не столь сложный облёт планеты по волнообразной суборбитальной траектории Зенгера, с чередованием невесомости и кратких перегрузок. А пока на рынке продаж космических туров с 2-4 недельным посещением орбитальной станции или космического отеля существует очередь из клиентов готовых платить от 15 до 35 млн. долларов за тур. При снижении цен до уровня менее 1 млн. долларов за тур следует ожидать резкого увеличения спроса. Главными клиентами в этом секторе являются такие компании как Bigelow Aerospace и Galactic Suite, заинтересованные в существенном снижении цен доставки пассажиров в орбитальные отели и снижения затрат на сооружение самих отелей.
Второе направление деятельности – гиперзвуковые пассажирские авиаперевозки. Доля межконтинентальных перелетов в общем авиатрафике составляет 12-16%. Поэтому можно прогнозировать, что при незначительно больших, чем обычно ценах минимум 1,5% от числа всех авиапассажиров в мире ежегодно будут пользоваться суборбитальными межконтинентальными перелетами. При ценах соизмеримых с ценами на перелеты сверхзвуковыми лайнерами (приблизительно на 1 порядок выше обычных) пассажиропоток будет на аналогичном уровне – 110 тысяч человек в год, как у системы «Конкорд». Следует обратить внимание на то, что такая авиационная система будет потреблять горючее только на этапе взлета с аэродрома, прыжка на высоту свыше 100 км и посадке на аэродром. А большая часть энергии для полета со скоростью несколько километров в секунду будет сообщаться самолету-ракетоплану потоком замороженного воздуха (или других веществ), орбитальным треком, созданным за счет электроэнергии, которая вырабатывается орбитальной солнечной электростанцией системы Orbitron.
Физико-технические подробности полетов аналогов Silbervogel (рис.3) в соответствии с расчетами Зенгера.
В сокращенном варианте туристический ракетоплан пролетев полпути, разворачивается на 180 градусов и возвращается на место старта. Ракетоплан при старте должен достигнуть скорости 6370 м/с и высоты 91 км по планам Зенгера и 110-120 км высоты по нашим расчетам. В этом режиме полёта по баллистической траектории на расстоянии примерно 5500 км от точки старта скорость ракетоплана упала бы до 6000 м/с а высота полёта снизилась бы до 50 км. Через 950 км ракетоплан за 330 секунд с радиусом 500 км делает поворот назад и направляется к месту старта. Скорость после выхода из разворота составит 3700 м/с, а высота — 38 км. На расстоянии 100 км от места посадки в России скорость ракетоплана составит 300 м/с, высота — 20 км. Последующие планирование и посадка происходят как у обычного самолёта при посадочной скорости всего 140 км/ч.
В варианте полета по волнообразной суборбитальной траектории Зенгера, с чередованием невесомости и кратких перегрузок, обеспечивается полный облет планеты. Для получения такого режима полёта туристический ракетоплан должен набирать (за счет давления пропеллентного потока) максимальную скорость 7000 м/с на высоте 280 километров, на удалении 3500 километров от точки старта делать первое снижение и «отскок от атмосферы» на высоте 40 километров в 6750 километрах от точки старта. Девятое планирование и «отскок» находились бы уже на расстоянии 27 500 километров от точки старта. Через 3 часа 40 минут после старта, полностью обогнув Землю, ракетоплан приземляется на аэродроме в России, прилетев с обратной стороны от места старта.
Вариант гиперзвуковых межконтинентальных пассажирских перевозок средний по сложности, так как максимальная дальность полета не должна превышать 20 тыс. км.
Полеты по траектории Зенгера не потребуют дорогой теплозащиты, подобной той, которая была разработана для космических кораблей «Шаттл» и «Буран». В прошлом веке в США была разработана многоразовая тепловая защита для корабля аналогичного ракетоплану «Серебряная птица». Её основа – тугоплавкие сплавы, которые охлаждались не благодаря сублимации, а за счет радиационного сброса тепла (электромагнитного излучения ). На рис. 4 показан проект такого корабля.
Экран ракетоплана, который воспринимает действие орбитального пропеллентного потока, напротив, выгодно делать одноразовым на основе традиционной одноразовой термозащиты из сублимируемых материалов. При скорости около 8000 м/с поток при плотности 0,1 кг/м 3 , будет оказывать давление на экран не более 32 бар. При диаметре 0,1 метр пропеллентный поток будет разгонять однотонную капсулу с ускорением 3 g. При диаметре 0,3 м, давление потока на абляционный экран обеспечит разгон ракетоплана массой около 10 тонн. В серийном изготовлении такие экраны из графита и стекловолокна со связующими пластмассами будут недорогими и могут заново устанавливаться для каждого полета.
Узким специалистам может показаться, что разработка и реализация такой эффективной транспортной системы дело сложное и потому возможны в отдаленном будущем. Ну, на то они и узкие специалисты, причем далекие от понимания экономической подоплеки космических транспортных систем. На самом деле, необходимые опыты могут быть поставлены на орбите в течение года при относительно невысоких затратах. Так что дело не в сложности, а в наличии грамотных инвесторов, желающих получить очень конкурентоспособную технологию в сфере субкосмического туризма и межконтинентальных пассажирских перевозок.
В развернутом виде, авиационно-космическая система Silbervogel-Orion должна состоять из группировок КА с запасами пропеллента (включая ИСЗ типа PROFAC-Orbitron), которые находятся на орбитах, начиная от полярных и до чисто экваториальных. Такая сетка из низковысоных орбит КА обеспечивает старты ракетопланов практически с любой точки планеты. С учетом возможности создания ракетопланов вертикального взлета и посадки, аэрокосмодромы будут представлять собой площадки размером 100 на 100 метров, что минимизирует затраты на инфраструктуру глобальной системы гиперзвуковых перелетов.
Первоначальные инвестиции в реализацию проекта небольшие - покупка лицензии от разработчика, которая действует в России и США.