✖


Jump to content

Движение космического корабля

Удаленная камера фиксирует крупным планом RS-25 во время испытательных стрельб в Космическом центре Джона К. Стенниса в округе Хэнкок, штат Миссисипи .
Двухкомпонентные ракетные двигатели лунного модуля «Аполлон » системы управления реакцией (РСУ)

Движение космического корабля — это любой метод, используемый для ускорения космических кораблей и искусственных спутников . Движение в космосе касается исключительно двигательных систем, используемых в космическом вакууме, и его не следует путать с космическим запуском или входом в атмосферу .

Разработано несколько способов прагматического движения космических аппаратов, каждый из которых имеет свои недостатки и преимущества. Большинство спутников имеют простые надежные химические двигатели (часто монотопливные ракеты ) или резистивные ракеты для удержания на орбите , а некоторые используют импульсные колеса для управления ориентацией . Спутники российского и предшествующего советского блока использовали электрическую двигательную установку . десятилетиями [ не проверено в теле ] а более новые западные геоорбитальные космические корабли начинают использовать их для удержания станции в направлении север-юг и подъема на орбиту. Межпланетные аппараты в основном также используют химические ракеты, хотя некоторые используют ионные двигатели и двигатели на эффекте Холла (два разных типа электрического двигателя ).

Гипотетические технологии движения в космосе описывают технологии движения, которые могут удовлетворить будущие космической науки и исследований потребности . Эти двигательные технологии предназначены для обеспечения эффективного исследования Солнечной системы и могут позволить разработчикам миссий планировать миссии так, чтобы «летать в любое время и в любом месте и выполнять множество научных задач в пунктах назначения» с большей надежностью и безопасностью. Учитывая широкий спектр возможных миссий и потенциальных двигательных технологий, вопрос о том, какие технологии являются «лучшими» для будущих миссий, является трудным; По мнению экспертов, в настоящее время необходимо разработать портфель двигательных технологий, чтобы обеспечить оптимальные решения для разнообразных миссий и направлений. [1] [2] [3]

Назначение и функция

[ редактировать ]

Движение в космосе начинается там, где заканчивается верхняя ступень ракеты -носителя , выполняя функции основного двигателя , управления реакцией , удержания станции , точного наведения и орбитального маневрирования . Главные двигатели, используемые в космосе, обеспечивают основную движущую силу для перехода на орбиту , планетарных траекторий , а также внепланетной посадки и подъема . Системы управления реакцией и орбитального маневрирования обеспечивают движущую силу для поддержания орбиты, управления положением, удержания станции и ориентации космического корабля. [4] [2] [3]

В космосе целью двигательной установки является изменение скорости ( v ) космического корабля. Поскольку для более массивных космических кораблей это сложнее, конструкторы обычно оценивают характеристики космического корабля по величине изменения импульса на единицу израсходованного топлива, также называемого удельным импульсом . [5] Чем выше удельный импульс, тем выше КПД. Ионные маршевые двигатели имеют высокий удельный импульс (~3000 с) и малую тягу. [6] тогда как химические ракеты, такие как монотопливные или двухтопливные ракетные двигатели, имеют низкий удельный импульс (~ 300 с), но высокую тягу. [7]

При запуске космического корабля с Земли метод движения должен преодолевать более сильное гравитационное притяжение, чтобы обеспечить положительное суммарное ускорение. [8]

На орбите любой дополнительный импульс, даже крошечный, приведет к изменению орбитальной траектории двумя способами: https://ntrs.nasa.gov/api/citations/20110016163/downloads/20110016163.pdf

  • прямое/ретроградное (т.е. ускорение в тангенциальном/противоположном тангенциальном направлении), что увеличивает/уменьшает высоту орбиты; и
  • перпендикулярно плоскости орбиты, что изменяет наклонение орбиты . [ нужна ссылка ]

Скорость изменения скорости называется ускорением , а скорость изменения импульса — силой . [9] Чтобы достичь заданной скорости, можно применить небольшое ускорение в течение длительного периода времени или можно применить большое ускорение в течение короткого времени; Точно так же можно добиться данного импульса большой силой в течение короткого времени или небольшой силой в течение длительного времени. [10] Это означает, что при маневрировании в космосе метод движения, создающий небольшие ускорения, но работающий в течение длительного времени, может производить тот же импульс, что и метод движения, который создает большие ускорения в течение короткого времени. [ нужна ссылка ] При запуске с планеты крошечные ускорения не могут преодолеть гравитационное притяжение планеты и поэтому не могут быть использованы. [ нужна ссылка ]

Поверхность Земли расположена довольно глубоко в гравитационном колодце ; Скорость отрыва, необходимая для выхода из него, составляет 11,2 км/сек. [11] [ соответствующий? ] Поскольку люди развивались в гравитационном поле «одна g» (9,81 м/с²), идеальная двигательная установка для полета человека в космос должна была бы обеспечивать такое ускорение непрерывно. [ по мнению кого? ] (хотя человеческие тела могут выдерживать гораздо большие ускорения в течение коротких периодов времени). [12] Пассажиры ракеты или космического корабля, имеющие такую ​​двигательную систему, будут свободны от всех вредных последствий свободного падения , таких как тошнота, мышечная слабость, снижение вкусовых ощущений или вымывание кальция из костей. [13] [14]

Уравнение ракеты Циолковского с помощью закона сохранения импульса доказывает , что для того, чтобы метод движения ракетного двигателя изменил импульс космического корабля, он должен изменить импульс чего-то другого в противоположном направлении. Другими словами, ракета должна исчерпать массу, противоположную направлению ускорения космического корабля, причем такая истощенная масса называется топливом или реакционной массой . [15] : Раздел 1.2.1 [16] Некоторые конструкции работают без внутренней реактивной массы , используя такие вещи, как магнитные поля или световое давление, для изменения импульса космического корабля.

Чтобы ракета работала, ей нужны две вещи: реакционная масса и энергия. Импульс, обеспечиваемый запуском частицы реакционной массы массы m со скоростью v, равен mv . Но эта частица имеет кинетическую энергию mv² /2, которая должна откуда-то взяться. В обычных твердотопливных , жидкостных или гибридных ракетах топливо сжигается, обеспечивая энергию, а продукты реакции вытекают обратно, образуя реакционную массу. В ионном двигателе электричество используется для ускорения ионов сзади. Здесь какой-то другой источник должен обеспечивать электрическую энергию (например, солнечная панель или ядерный реактор ), тогда как ионы обеспечивают реакционную массу. [8]

При обсуждении эффективности двигательной установки конструкторы часто акцентируют внимание на эффективном использовании реактивной массы, которая должна нестись вместе с ракетой и безвозвратно расходуется при использовании. [ нужна ссылка ] Одной из мер количества импульса, который можно получить от фиксированного количества реактивной массы, является удельный импульс , импульс на единицу веса Земли (обычно обозначаемый ), с единицами секунды. [10] Поскольку вес реактивной массы на Земле часто не имеет значения при обсуждении транспортных средств в космосе, удельный импульс также можно рассматривать в терминах меры, импульса на единицу массы, в тех же единицах, что и скорость (например, метры в секунду). [17] Эта мера эквивалентна эффективной скорости выхлопа двигателя и обычно обозначается . [18] (Как ни странно, эти значения [ нужны разъяснения ] иногда называют удельным импульсом. [19] ) Эти два значения отличаются коэффициентом стандартного ускорения свободного падения g n , 9,80665 м/с² ( ). [ нужна ссылка ]

Ракета с высокой скоростью истечения может достичь того же импульса с меньшей реактивной массой; однако энергия, необходимая для этого импульса, пропорциональна скорости выхлопа, так что более массоэффективные двигатели требуют гораздо больше энергии и, как правило, менее энергоэффективны. [ нужна ссылка ] Это проблема, если двигатель должен обеспечивать большую тягу; чтобы генерировать большое количество импульсов в секунду, он должен использовать большое количество энергии в секунду. [ нужна ссылка ] Таким образом, конструкции двигателей с высокой эффективностью по массе требуют огромного количества энергии в секунду для создания высокой тяги, но, как правило, также имеют тенденцию обеспечивать более низкую тягу (из-за недоступности большого количества энергии). [ нужна ссылка ]

Космические двигатели представляют собой технологии, которые могут значительно улучшить ряд важнейших аспектов миссии. Исследование космоса заключается в том, чтобы добраться куда-то безопасно (выполнение миссии), быстро добраться туда (сокращение времени в пути), доставить туда большое количество массы (увеличить массу полезной нагрузки ) и добраться туда относительно недорого (более низкие затраты). Простой акт «добраться» туда требует использования космической двигательной установки, а другие показатели являются модификаторами этого фундаментального действия. [4] [3]

Развитие технологий приведет к появлению технических решений, которые улучшат уровни тяги, Isp, мощность, удельную массу (или удельную мощность ), объем, массу системы, сложность системы, эксплуатационную сложность, унифицированность с другими системами космического корабля, технологичность, долговечность и стоимость. Эти типы улучшений приведут к сокращению времени транзита, увеличению массы полезной нагрузки, повышению безопасности космических кораблей и снижению затрат. В некоторых случаях развитие технологий в этой технологической области приведет к прорывам, которые позволят совершить революцию в освоении космоса. Не существует единой двигательной технологии, которая принесла бы пользу всем миссиям или типам миссий. Требования к космическим двигателям сильно различаются в зависимости от их предполагаемого применения. Описанные технологии должны поддерживать все: от небольших спутников и роботизированных исследований глубокого космоса до космических станций и пилотируемых полетов на Марс . [4] [3]

Определение технологий

[ редактировать ]

Термин «вызов миссии» определяет технологию или эксплуатационные характеристики, необходимые для удовлетворения запланированных требований миссии НАСА. Любая другая связь между технологией и миссией (например, альтернативная двигательная установка) классифицируется как «технологический рывок». Кроме того, космическая демонстрация относится к космическому полету масштабированной версии конкретной технологии или критически важной технологической подсистемы. С другой стороны, космическая проверка послужит квалификационным полетом для реализации будущей миссии. Успешный проверочный полет не потребует каких-либо дополнительных космических испытаний конкретной технологии, прежде чем ее можно будет использовать в научной или исследовательской миссии. [4]

Рабочие домены

[ редактировать ]

Космические корабли работают во многих областях космоса. К ним относятся орбитальное маневрирование, межпланетные и межзвездные путешествия.

орбитальный

[ редактировать ]
Основная статья: Орбитальная механика

Искусственные спутники сначала запускаются на желаемую высоту с помощью обычных жидкостных/твердотопливных ракет, после чего спутник может использовать бортовые двигательные установки для поддержания орбитальной станции. Оказавшись на желаемой орбите, им часто требуется какая-то форма управления ориентацией , чтобы они были правильно направлены относительно Земли , Солнца и, возможно, какого-либо астрономического объекта, представляющего интерес. [20] Они также подвержены торможению из-за разреженной атмосферы , поэтому для того, чтобы оставаться на орбите в течение длительного периода времени, иногда требуется какая-то форма движения для внесения небольших корректировок ( поддержание орбитальной станции ). [21] Многие спутники время от времени приходится переводить с одной орбиты на другую, а для этого тоже требуется двигательная установка. [22] Срок службы спутника обычно заканчивается, когда он исчерпал свою способность корректировать свою орбиту. [23]

Межпланетный

[ редактировать ]
Основная статья: Межпланетный космический полет

Для межпланетного путешествия космический корабль может использовать свои двигатели, чтобы покинуть орбиту Земли. В этом нет явной необходимости, поскольку начального ускорения, создаваемого ракетой, гравитационной рогаткой, монотопливной/двухкомпонентной двигательной установкой ориентации, достаточно для исследования Солнечной системы (см. « Новые горизонты »). Как только он это сделает, он должен добраться до пункта назначения. Современные межпланетные космические корабли делают это с помощью серии краткосрочных корректировок траектории. [24] В промежутках между этими корректировками космический корабль обычно движется по своей траектории без ускорения. Наиболее экономичным способом перехода с одной круговой орбиты на другую является переходная орбита Гомана : космический корабль начинает движение примерно по круговой орбите вокруг Солнца. Короткий период тяги в направлении движения ускоряет или замедляет космический корабль на эллиптическую орбиту вокруг Солнца, касательную к его предыдущей орбите, а также к орбите его пункта назначения. Космический корабль свободно падает по этой эллиптической орбите, пока не достигнет пункта назначения, где еще один короткий период тяги ускоряет или замедляет его, чтобы он соответствовал орбите пункта назначения. [25] специальные методы, такие как аэродинамическое торможение или аэрозахват. Для окончательной корректировки орбиты иногда используются [26]

Художественная концепция солнечного паруса.

Некоторые методы движения космических кораблей, такие как солнечные паруса, обеспечивают очень низкую, но неиссякаемую тягу; [27] межпланетный аппарат, использующий один из этих методов, будет следовать по совершенно другой траектории, либо постоянно двигаясь против направления своего движения, чтобы уменьшить расстояние от Солнца, либо постоянно двигаясь вдоль направления движения, чтобы увеличить расстояние от Солнца. [ нужна ссылка ] Концепция была успешно испытана на японском космическом корабле IKAROS с солнечным парусом. [ нужна ссылка ]

Межзвездный

[ редактировать ]
Основная статья: Межзвездные путешествия

Ни один космический корабль, способный совершить короткое (по сравнению с человеческой жизнью) межзвездное путешествие , еще не построен, но обсуждалось множество гипотетических проектов. Поскольку межзвездные расстояния очень велики, необходима огромная скорость, чтобы доставить космический корабль к месту назначения за разумное время. Достижение такой скорости при запуске и избавление от нее по прибытии остается сложной задачей для конструкторов космических кораблей. [28]

Двигательная техника

[ редактировать ]

Технологические области разделены на четыре основные группы: (1) Химическая двигательная установка, (2) Электрическая двигательная установка, (3) Передовые двигательные технологии и (4) Вспомогательные технологии; основан на физике двигательной установки и том, как она создает тягу, а также на ее технической зрелости. Кроме того, могут существовать заслуживающие доверия концепции космических двигателей, которые не были предусмотрены или рассмотрены на момент публикации и которые могут оказаться полезными для будущих миссий. [29]

Химическая двигательная установка

[ редактировать ]

Большая часть ракетных двигателей используемых сегодня — это химические ракеты ; то есть они получают энергию, необходимую для создания тяги, посредством химических реакций для создания горячего газа, который расширяется для создания тяги . [30] Для проведения этих химических реакций используется множество различных комбинаций топлива, включая, например, гидразин , жидкий кислород , жидкий водород , закись азота и перекись водорода . [31] Их можно использовать как монотопливные , так и в двухтопливных конфигурациях. [32]

Зеленый химический двигатель

[ редактировать ]

Доминирующей формой химического двигателя для спутников исторически был гидразин , однако это топливо очень токсично и может быть запрещено во всей Европе. [33] В настоящее время разрабатываются нетоксичные «зеленые» альтернативы для замены гидразина. Альтернативы на основе закиси азота набирают обороты и государственную поддержку. [34] [35] разработку ведут коммерческие компании Dawn Aerospace, Impulse Space, [36] и Лаунчер. [37] Первая система на основе закиси азота была запущена в космос компанией D-Orbit на борту своего спутника-носителя ION ( космического буксира ) в 2021 году с использованием шести Dawn Aerospace двигателей B20, запущенных на ракете SpaceX Falcon 9 . [38] [39]

Реакционные двигатели

[ редактировать ]
Основная статья: Реакция двигателя

Реакционные двигатели создают тягу , выбрасывая реактивную массу , в соответствии с третьим законом движения Ньютона . [40] [41] [42] Примеры включают реактивные двигатели , ракетные двигатели , насосно-реактивные двигатели и более необычные варианты, такие как двигатели на эффекте Холла , ионные двигатели , массовые двигатели и ядерные импульсные двигатели . [43]

Ракетные двигатели

[ редактировать ]
Основная статья: Ракетный двигатель
SpaceX двигатель Kestrel . Испытается

Ракетные двигатели обеспечивают практически самую высокую удельную мощность и высокую удельную тягу среди всех двигателей, используемых для движения космических кораблей. [19] Большинство ракетных двигателей представляют собой внутреннего сгорания тепловые двигатели (хотя существуют и негорючие модели). [44] Ракетные двигатели обычно производят высокотемпературную реакционную массу в виде горячего газа, что достигается путем сжигания твердого, жидкого или газообразного топлива с окислителем в камере сгорания. [45] Затем чрезвычайно горячему газу позволяют выйти через колоколообразное сопло с высокой степенью расширения — особенность, которая придает ракетному двигателю характерную форму. [44] Эффект сопла заключается в ускорении массы, преобразовании большей части тепловой энергии в кинетическую энергию. [46] где скорость выхлопных газов в 10 раз превышает скорость звука на уровне моря. [ нужна ссылка ]

Ракеты с ионными двигателями могут нагревать плазму или заряженный газ внутри магнитной бутылки и выпускать ее через магнитное сопло , так что никакое твердое вещество не должно вступать в контакт с плазмой. [47] Аппаратура для этого сложна, но исследования ядерного синтеза позволили разработать методы, некоторые из которых предложено использовать в двигательных системах, а некоторые были проверены в лаборатории. [48] (См. статью в Википедии о ракетных двигателях , где приведен список различных типов ракетных двигателей, использующих разные методы нагрева.)

Электрическая двигательная установка

[ редактировать ]
NSTAR НАСА мощностью 2,3 кВт Ионный двигатель для космического корабля Deep Space 1 во время огневых испытаний в Лаборатории реактивного движения.
Основная статья: Электрическая двигательная установка космического корабля

Электрические двигатели обычно используются для поддержания станций на коммерческих спутниках связи и для основных двигателей в некоторых научных космических миссиях из-за их высокого удельного импульса. [49] Однако они, как правило, имеют очень малые значения тяги и поэтому должны эксплуатироваться в течение длительного времени, чтобы обеспечить общий импульс, необходимый для выполнения миссии. [4] [50] [51] [52]

Вместо того, чтобы полагаться на высокую температуру и гидродинамику для ускорения реакционной массы до высоких скоростей, существует множество методов, которые используют электростатические или электромагнитные силы для непосредственного ускорения реакционной массы, где реакционная масса обычно представляет собой поток ионов . [ нужна ссылка ] Такой двигатель обычно использует электроэнергию сначала для ионизации атомов, а затем для создания градиента напряжения для ускорения ионов до высоких скоростей выхлопа. [53] Для этих приводов при самых высоких скоростях выхлопа энергетический КПД и тяга обратно пропорциональны скорости выхлопа. [ нужна ссылка ] Их очень высокая скорость выхлопа означает, что им требуется огромное количество энергии, и, таким образом, благодаря практичным источникам энергии они обеспечивают низкую тягу, но практически не используют топливо. [ нужна ссылка ]

Идея электрического движения возникла в 1906 году, когда Роберт Годдард обдумывал эту возможность в своем личном блокноте. [54] Константин Циолковский опубликовал эту идею в 1911 году. [55]

Одним из учреждений, занимающихся разработкой первичных технологий движения, в том числе электрических, призванных принести пользу краткосрочным и среднесрочным научным миссиям за счет снижения стоимости, массы и / или времени в пути, является Исследовательский центр Гленна (GRC). [ нужна ссылка ] Архитектура электрических силовых установок , представляющая особый интерес для GRC, — это Иона и Холла . двигатели [ нужна ссылка ] Одна система сочетает в себе солнечные паруса , форму безреактивного двигателя, который использует естественный звездный свет в качестве энергии движения, и двигатели Холла. Другие разрабатываемые технологии движения включают передовые химические двигатели и аэрозахват. [3] [56] [57]

Для некоторых миссий, особенно достаточно близких к Солнцу, солнечной энергии может быть достаточно, и она часто используется, но для других, находящихся дальше или на более высокой мощности, необходима ядерная энергия; двигатели, получающие энергию от ядерного источника, называются ядерными электрическими ракетами . [58]

При использовании любого текущего источника электроэнергии, химического, ядерного или солнечного, максимальное количество энергии, которое может быть произведено, ограничивает величину тяги, которая может быть произведена, до небольшого значения. [ нужна ссылка ] Выработка электроэнергии увеличивает значительную массу космического корабля, и в конечном итоге вес источника энергии ограничивает производительность корабля. [59]

Современные генераторы ядерной энергии весят примерно половину солнечных панелей на ватт подаваемой энергии и находятся на земных расстояниях от Солнца. [ нужна ссылка ] Химические генераторы энергии не используются из-за гораздо более низкой общей доступной энергии. [60] энергия, передаваемая на космический корабль, имеет потенциал. По данным НАСА и Университета Колорадо в Боулдере , [61] [62]

Двигатель Холла мощностью 6 кВт работает в НАСА. Лаборатории реактивного движения

К электромагнитным методам относятся: [63]

Без внутренней реакционной массы

[ редактировать ]
Исследование НАСА солнечного паруса. Ширина паруса будет полкилометра.

Движение на основе ЭМ волн

[ редактировать ]

Закон сохранения импульса . обычно подразумевает, что любой двигатель, не использующий реактивную массу, не может ускорить центр масс космического корабля (с другой стороны, возможно изменение ориентации) [ нужна ссылка ] Но космос не пуст, особенно внутри Солнечной системы; существуют гравитационные поля, магнитные поля , электромагнитные волны , солнечный ветер и солнечная радиация. [65] В частности, известно, что электромагнитные волны содержат импульс, несмотря на то, что они безмассовые; в частности, плотность потока импульса P электромагнитной волны количественно равна 1/c. 2 раз вектор Пойнтинга S , т.е. P = S /c 2 , где c — скорость света. [ нужна ссылка ] Таким образом, методы полевого движения , которые не полагаются на реактивную массу, должны попытаться воспользоваться этим фактом путем соединения с полем, несущим импульс, таким как электромагнитная волна, которая существует вблизи корабля; однако, поскольку многие из этих явлений носят диффузный характер, соответствующие двигательные конструкции должны быть пропорционально большими. [ нужна ссылка ]

Тросовая тяга

[ редактировать ]

Существует несколько различных космических двигателей, для работы которых практически не требуется реактивная масса. В тросовой двигательной системе используется длинный кабель с высокой прочностью на разрыв для изменения орбиты космического корабля, например, путем взаимодействия с магнитным полем планеты или путем обмена импульсом с другим объектом. [66]

Солнечные и магнитные паруса

[ редактировать ]

Спутник или другой космический аппарат подчиняется закону сохранения углового момента , который удерживает тело от чистого изменения угловой скорости . Таким образом, чтобы транспортное средство могло изменить свою относительную ориентацию без затрат реактивной массы, другая часть транспортного средства может вращаться в противоположном направлении. Неконсервативные внешние силы, в первую очередь гравитационные и атмосферные, могут вносить вклад в угловой момент до нескольких градусов в день. [67] поэтому вторичные системы предназначены для «отвода» нежелательной энергии вращения, накапливающейся с течением времени. Соответственно, многие космические корабли используют реактивные колеса или гироскопы управляющего момента для управления ориентацией в пространстве. [68]

Концепция солнечных парусов основана на давлении излучения электромагнитной энергии, но для эффективного функционирования им требуется большая поверхность сбора. [69] В электронных парусах предлагается использовать очень тонкие и легкие провода, несущие электрический заряд, для отклонения частиц, которые могут иметь более контролируемую направленность. [ нужна ссылка ]

Магнитные паруса отклоняют заряженные частицы солнечного ветра магнитным полем, тем самым придавая космическому кораблю импульс. [70] Например, так называемый Magsail — это большая сверхпроводящая петля, предложенная для ускорения/замедления в солнечном ветре и торможения в межзвездной среде . [71] Вариант - мини-магнитосферная плазменная двигательная установка. [72] и его преемник, магнитоплазменный парус , [73] которые впрыскивают плазму с низкой скоростью, чтобы усилить магнитное поле и более эффективно отклонять заряженные частицы в плазменном ветре.

с солнечным парусом Япония запустила космический корабль IKAROS в мае 2010 года, который успешно продемонстрировал движение и наведение (и до сих пор активен). [ когда? ] [ нужна ссылка ] В качестве еще одного доказательства концепции паруса солнечного NanoSail-D стал первым спутником с таким приводом на орбите Земли . [74] По состоянию на август 2017 года НАСА подтвердило, что проект солнечного паруса Sunjammer был завершен в 2014 году, и были извлечены уроки для будущих проектов космических парусов. [75] Британская программа Cubesail станет первой миссией, которая продемонстрирует солнечное плавание на низкой околоземной орбите, и первой миссией, которая продемонстрирует полное трехосное управление ориентацией солнечного паруса. [76]

Другие типы движителей

[ редактировать ]

Концепция гравитационной рогатки — это форма движения, позволяющая доставить космический зонд к другим пунктам назначения без затрат реактивной массы; использование гравитационной энергии других небесных объектов позволяет космическому кораблю получать кинетическую энергию. [77] Однако больше энергии можно получить с помощью гравитации, если использовать ракеты. [ нужна ссылка ]

Лучевое движение — это еще один метод движения без реактивной массы, который включает в себя паруса, приводимые в движение лазерными , микроволновыми лучами или лучами частиц. [78]

Передовые технологии движения

[ редактировать ]

Передовые, а в некоторых случаях теоретические, двигательные технологии могут использовать химическую или нехимическую физику для создания тяги, но обычно считаются более низкими с технической точки зрения и имеют проблемы, которые не были решены. [79] Как для человека, так и для роботов, путешествие по Солнечной системе — это борьба со временем и расстоянием. Самые далекие планеты находятся на расстоянии 4,5–6 миллиардов километров от Солнца, и чтобы достичь их в любое разумное время, требуются гораздо более мощные двигательные установки, чем обычные химические ракеты. Быстрые миссии внутри солнечной системы с гибкими датами запуска сложны и требуют двигательных систем, которые выходят за рамки современного уровня техники. Логистика и, следовательно, общая масса системы, необходимые для поддержки устойчивых исследований человека за пределами Земли в таких пунктах назначения, как Луна, Марс или околоземные объекты, устрашают, если не будут разработаны и внедрены более эффективные технологии движения в космосе. [80] [81]

Были рассмотрены различные гипотетические методы движения, которые требуют более глубокого понимания свойств космоса, особенно инерциальных систем отсчета и состояния вакуума . Такие методы являются весьма спекулятивными и включают в себя: [ нужна ссылка ]

Оценка НАСА своей программы «Прорыв в физике движения» делит такие предложения на те, которые нежизнеспособны для целей движения, те, которые имеют неопределенный потенциал, и те, которые не являются невозможными в соответствии с текущими теориями. [82]

Таблица методов

[ редактировать ]

Ниже приводится краткое изложение некоторых наиболее популярных и проверенных технологий, за которыми следуют все более умозрительные методы. Показаны четыре числа. Во-первых, это эффективная скорость выхлопа : эквивалентная скорость, с которой топливо покидает транспортное средство. Это не обязательно самая важная характеристика метода движения; тяга и энергопотребление и другие факторы могут быть. Однако,

  • если delta-v намного больше скорости выхлопа, то необходимы непомерные количества топлива (см. раздел расчетов выше), [ по мнению кого? ] и
  • если оно намного больше, чем дельта-v, то энергии потребуется пропорционально больше; если мощность ограничена, как в случае с солнечной энергией, это означает, что путешествие займет пропорционально больше времени. [ по мнению кого? ]

Второе и третье — это типичная величина тяги и типичное время работы метода; вне гравитационного потенциала небольшая тяга, приложенная в течение длительного периода, даст тот же эффект, что и большая тяга в течение короткого периода, если на объект не оказывает существенного влияния гравитация. [ нужна ссылка ] Четвертый — это максимальная дельта-v, которую может дать метод без каскадирования. Для ракетных двигательных установок это функция массовой доли и скорости истечения; массовая доля ракетоподобных систем обычно ограничивается массой двигательной установки и массой бака. [ нужна ссылка ] Чтобы система достигла этого предела, полезная нагрузка может составлять незначительный процент от транспортного средства, поэтому практический предел для некоторых систем может быть намного ниже. [ нужна ссылка ]

Методы движения
Метод Эффективный выхлоп
скорость (км/с) 		Тяга (Н) Стрельба
продолжительность 		Максимум
delta-v (km/s) 		Технология
уровень готовности
Твердотопливная ракета <2,5 <10 7 Минуты 7 9 : Полет подтвержден.
Гибридная ракета <4 Минуты >3 9 : Полет подтвержден.
Монотопливная ракета 1–3 [83] 0.1–400 [83] Миллисекунды–минуты 3 9 : Полет подтвержден.
Жидкотопливная ракета <4,4 <10 7 Минуты 9 9 : Полет подтвержден.
Электростатический ионный двигатель 15–210 [84] Месяцы–годы >100 9 : Полет подтвержден.
Двигатель на эффекте Холла (HET) до 50 [85] Месяцы–годы >100 9 : Полет подтвержден. [86]
Резистивно-реактивная ракета 2–6 10 −2 –10 Минуты ? 8 : Квалифицирован к полету [87]
Ракета Arcjet 4–16 10 −2 –10 Минуты ? 8 : Квалифицирован к полету [ нужна ссылка ]
Автоэмиссия
электрическая силовая установка (FEEP) 		100 [88] –130 10 −6 –10 −3 [88] Месяцы–годы ? 8 : Квалифицирован к полету [88]
Импульсный плазменный двигатель (ИПТ) 20 0.1 80–400 дней ? 7 : Прототип продемонстрирован в космосе
Двухрежимная ракета-носитель 1–4.7 0.1–10 7 Миллисекунды–минуты 3–9 7 : Прототип продемонстрирован в космосе
Солнечные паруса 299 792,458 , Скорость света 9,08/км 2 в 1 АС
908/км 2 на 0,1 а.е.
10 −10 /км 2 в 4 мая 		Бессрочный >40
  • 9: Доказан полет с управлением ориентацией при легком давлении
  • 6: Модель, 196 м 2 Дельта-v 1,12 мН, 400 м/с, продемонстрированная в межпланетном пространстве. [89]
Трехкомпонентная ракета 2.5–5.3 [ нужна ссылка ] 0.1–10 7 [ нужна ссылка ] Минуты 9 6 : Прототип продемонстрирован на земле. [90]
Магнитоплазмодинамический
подруливающее устройство (МПД) 		20–100 100 Недели ? 6 : Модель мощностью 1 кВт, продемонстрированная в космосе. [91]
Ядерно-тепловая ракета 9 [92] 10 7 [92] Минуты [92] >20 6 : Прототип продемонстрирован на земле.
движущей массы Драйверы 0–30 10 4 –10 8 Месяцы ? 6 : Модель мощностью 32 МДж, продемонстрированная на земле.
Тросовая тяга — 1–10 12 Минуты 7 6 : Модель, 31,7 км, продемонстрированная в космосе. [93]
Ракета с воздушным усилением 5–6 0.1–10 7 Секунды–минуты >7? 6 : Прототип продемонстрирован на земле. [94] [95]
Жидкостно-воздушный двигатель 4.5 10 3 –10 7 Секунды–минуты ? 6 : Прототип продемонстрирован на земле.
Импульсно-индуктивный двигатель (ПИТ) 10–80 [96] 20 Месяцы ? 5 : Компонент проверен в вакууме. [96]
Переменный конкретный импульс
магнитоплазменная ракета
(ВАСИМР) 		10–300 [ нужна ссылка ] 40–1,200 [ нужна ссылка ] Дни–месяцы >100 5 : Компонент мощностью 200 кВт, проверенный в вакууме.
Колеблющееся магнитное поле
усиленное подруливающее устройство (МОА) 		10–390 [97] 0.1–1 Дни–месяцы >100 5 : Компонент проверен в вакууме.
Солнечно-тепловая ракета 7–12 1–100 Недели >20 4 : Компонент проверен в лаборатории. [98]
Радиоизотопная ракета / Паровой двигатель 7–8 [ нужна ссылка ] 1.3–1.5 Месяцы ? 4 : Компонент проверен в лаборатории.
Ядерно-электрическая ракета В качестве метода электродвижения использован 4 : Компонент мощностью 400 кВт, проверенный в лаборатории.
Проект Орион (ближайшая перспектива)
ядерный импульсный двигатель) 		20–100 10 9 –10 12 Дни 30–60 3 : Проверено, проверка концепции на 900 кг. [99] [100]
Космический лифт — — Бессрочный >12 3. Подтвержденное подтверждение концепции.
Реакционные двигатели SABRE [101] 30/4.5 0.1 – 10 7 Минуты 9.4 3. Подтвержденное подтверждение концепции.
Электрические паруса 145–750, солнечный ветер ? Бессрочный >40 3. Подтвержденное подтверждение концепции.
Плыть в солнечном ветре — 644 [102] [а] Бессрочный 250–750 3. Подтвержденное подтверждение концепции.
Магнитоплазменный парус в солнечном ветре [104] 278 700 Месяцы–Годы 250–750 4 : Компонент проверен в лаборатории. [105]
Magsail в межзвездной среде [103] — 88 000 изначально Десятилетия 15,000 3. Подтвержденное подтверждение концепции.
Лучевой / лазерный Как метод движения с приводом от луча 3 : Проверено, 71 м для проверки концепции.
Стартовая петля / орбитальное кольцо — 10 4 Минуты 11–30 2 : Сформулирована технологическая концепция.
Ядерный импульсный двигатель
( проекта Дедал ) Драйв 		20–1,000 10 9 –10 12 Годы 15,000 2 : Сформулирована технологическая концепция.
Ракета с газовым реактором 10 – 20 10 3 –10 6 ? ? 2 : Сформулирована технологическая концепция.
Ядерная ракета с морской водой 100 10 3 –10 7 полчаса ? 2 : Сформулирована технологическая концепция.
Делящийся парус ? ? ? ? 2 : Сформулирована технологическая концепция.
Ракета на осколках деления 15,000 ? ? ? 2 : Сформулирована технологическая концепция.
Ядерно-фотонная ракета / Фотонная ракета 299 792,458 , Скорость света 10 −5 –1 Годы–десятилетия ? 2 : Сформулирована технологическая концепция.
Термоядерная ракета 100–1,000 [ нужна ссылка ] ? ? ? 2 : Сформулирована технологическая концепция.
Катализируемый антивеществом
ядерный импульсный двигатель 		200–4,000 ? Дни-недели ? 2 : Сформулирована технологическая концепция.
Ракета на антивеществе 10,000–100,000 [ нужна ссылка ] ? ? ? 2 : Сформулирована технологическая концепция.
ПВРД Бассарда 2.2–20,000 ? Бессрочный 30,000 2 : Сформулирована технологическая концепция.
Метод Эффективный выхлоп
скорость (км/с) 		Тяга (Н) Стрельба
продолжительность 		Максимум
delta-v (km/s) 		Технология
уровень готовности

Примечания к таблице

  1. ^ Делится на поправочный коэффициент 3,1. [103]

Тестирование

[ редактировать ]

Двигательные системы космических кораблей часто сначала проходят статические испытания на поверхности Земли, в атмосфере, но многим системам для полного испытания требуется вакуумная камера. [106] По соображениям безопасности ракеты обычно испытываются на испытательном стенде для ракетных двигателей, находящемся далеко от жилых домов и других зданий. Ионные двигатели гораздо менее опасны и требуют гораздо менее строгой безопасности: обычно требуется только вакуумная камера умеренного размера. [ нужна ссылка ] Хорошо известные места статических испытаний можно найти на ракетных полигонах . Некоторые системы не могут быть надлежащим образом испытаны на земле, и испытательные запуски могут проводиться на полигоне .

Планетарное и атмосферное движение

[ редактировать ]
Успешное испытание концепции Lightcraft , разновидности лучевой силовой установки.

Механизмы помощи при запуске

[ редактировать ]
Основная статья: Космический запуск

Было предложено много идей относительно механизмов помощи при запуске, которые потенциально могут существенно снизить стоимость выхода на орбиту. Предлагаемые неракетные механизмы помощи при запуске в космос включают: [107] [108]

Воздушно-реактивные двигатели

[ редактировать ]
Основные статьи: Реактивный двигатель и Воздушно-реактивная электрическая двигательная установка.

Исследования обычно показывают, что обычные воздушно-реактивные двигатели, такие как прямоточные воздушно-реактивные или турбореактивные двигатели , по сути, слишком тяжелы (имеют слишком низкое отношение тяги к массе), чтобы обеспечить значительное улучшение характеристик при установке на ракету-носитель. [ нужна ссылка ] Однако ракеты-носители могут запускаться по воздуху с отдельных транспортных средств (например, B-29 , Pegasus Rocket и White Knight ), которые используют такие двигательные установки. Для этого также можно было использовать реактивные двигатели, установленные на пусковой рельсе. [ нужна ссылка ]

С другой стороны, были предложены очень легкие или очень высокооборотные двигатели, использующие воздух при подъеме:

  • SABRE – легкий турбореактивный двигатель, работающий на водороде, с предохладителем. [101]
  • ATREX – легкий турбореактивный двигатель, работающий на водороде, с предохладителем. [109]
  • Двигатель с жидкостным воздушным циклом - реактивный двигатель, работающий на водороде, который сжижает воздух перед его сжиганием в ракетном двигателе.
  • Scramjet - реактивные двигатели, использующие сверхзвуковое сгорание.
  • Shcramjet - похож на прямоточный воздушно-реактивный двигатель, однако он использует ударные волны, создаваемые самолетом в камере сгорания, для повышения общей эффективности.

Обычные ракеты-носители летают почти вертикально, а затем переворачиваются на высоте нескольких десятков километров, прежде чем сгореть вбок на орбиту; этот первоначальный вертикальный подъем приводит к потере топлива, но является оптимальным, поскольку значительно снижает сопротивление воздуха. Воздушно-реактивные двигатели сжигают топливо гораздо эффективнее, и это позволит сделать траекторию запуска гораздо более пологой. Транспортные средства обычно летят примерно по касательной к поверхности Земли, пока не покинут атмосферу, а затем запускают ракету, чтобы вывести окончательную дельта-v на орбитальную скорость.

Для космических кораблей, уже находящихся на очень низкой орбите, воздушно-реактивная электрическая двигательная установка может использовать в качестве топлива остаточные газы в верхних слоях атмосферы. Воздушно-реактивная электрическая двигательная установка может сделать возможным новый класс долгоживущих низкоорбитальных миссий на Земле, Марсе или Венере . [110] [111]

Планетарное прибытие и посадка

[ редактировать ]
Основная статья: Вход в атмосферу
Тестовая версия Mars Pathfinder системы подушек безопасности

Когда транспортное средство должно выйти на орбиту вокруг планеты назначения или приземлиться, оно должно отрегулировать свою скорость. [112] Это можно сделать, используя любой из перечисленных выше методов (при условии, что они могут создать достаточно большую тягу), но есть методы, которые могут использовать преимущества планетарных атмосфер и/или поверхностей.

  • Аэроторможение позволяет космическому кораблю снижать высшую точку эллиптической орбиты за счет повторяющихся соприкосновений с атмосферой. [113] в нижней точке орбиты. Это может сэкономить значительное количество топлива, поскольку для выхода на эллиптическую орбиту требуется гораздо меньше дельта-V по сравнению с низкой круговой орбитой. Поскольку торможение происходит на протяжении многих витков, нагрев сравнительно незначителен и тепловой экран не требуется. Это было сделано в нескольких марсианских миссиях, таких как Mars Global Surveyor , Mars Odyssey 2001 и Mars Reconnaissance Orbiter , и по крайней мере в одной миссии на Венеру, Magellan .
  • Аэрозахват — гораздо более агрессивный маневр, преобразующий приближающуюся гиперболическую орбиту в эллиптическую за один проход. Для этого требуется тепловой экран и более контролируемая навигация, поскольку это должно быть выполнено за один проход через атмосферу, и, в отличие от аэроторможения, предварительный просмотр атмосферы невозможен. Если намерение состоит в том, чтобы остаться на орбите, то после аэрозахвата потребуется как минимум еще один двигательный маневр - в противном случае нижняя точка полученной орбиты останется в атмосфере, что в конечном итоге приведет к повторному входу в атмосферу. Аэрозахват еще не опробовался в планетарной миссии, но возвращение в атмосферу Зонда 6 и Зонда 7 после возвращения на Луну было маневром аэрозахвата, поскольку они превратили гиперболическую орбиту в эллиптическую орбиту. В этих миссиях, поскольку не было попыток поднять перигей после аэрозахвата, полученная орбита все равно пересекала атмосферу, и повторный вход в атмосферу происходил в следующем перигее.
  • Баллют – это надувное тормозное устройство. [114]
  • Парашюты могут посадить зонд на планету или луну с атмосферой, обычно после того, как атмосфера поглотила большую часть скорости, используя тепловой экран .
  • Подушки безопасности могут смягчить финальную посадку.
  • Литоторможение , или остановка путем удара о поверхность, обычно происходит случайно. Однако это можно сделать намеренно с использованием зонда, который, как ожидается, выживет (см., например, космический корабль Deep Impact ), и в этом случае потребуются очень прочные зонды.
Художественная концепция конструкции варп-двигателя

В художественной литературе

[ редактировать ]
Основная статья: Космические путешествия в научной фантастике § Способы путешествий

В научной фантастике космические корабли используют различные средства для путешествий, некоторые из них научно правдоподобны (например, солнечные паруса или прямоточные воздушно-реактивные двигатели), другие, в основном или полностью вымышленные (например, антигравитация , варп-двигатель , спиндиззи или путешествие в гиперпространстве ). [115] : 8, 69–77  [116] : 142 

Дальнейшее чтение

[ редактировать ]
  • Хейстер, Стивен Д.; Андерсон, Уильям Э.; Пурпойнт, Тимоти Л.; Кэссиди, Р. Джозеф (2019). Ракетное движение . Кембриджская аэрокосмическая серия. Том. 47. Кембридж, Англия: Издательство Кембриджского университета. ISBN  978-1-108-39506-9 . Проверено 22 июля 2023 г.
  • Саттон, Джордж П.; Библарц, Оскар (2016). Элементы ракетной двигательной установки (9-е изд.). Нью-Йорк, Нью-Йорк: Джон Уайли и сыновья. ISBN  978-1-118-75365-1 . Проверено 22 июля 2023 г.
  • Таплоо, А; Лин, Ли; Кейдар, Майкл (1 сентября 2021 г.). «Анализ ионизации в воздушно-плазменном двигателе». Физика плазмы . 28 (9): 093505. Бибкод : 2021PhPl...28i3505T . дои : 10.1063/5.0059896 . S2CID   240531647 . [ нужен неосновной источник ] См. также: Таплоо, А; Лин, Ли; Кейдар, Майкл (2022). «Ионизация воздуха в самонейтрализующемся воздушно-плазменном двигателе» . Дж. Электр. Пропульс . 1 (1): 25. Бибкод : 2022JElP....1...25T . дои : 10.1007/s44205-022-00022-x . S2CID   253556114 . [ нужен неосновной источник ]
  • Таплоу А., Сони В., Соломон Х., МакКроу М., Лин Л., Спинелли Дж., Шепард С., Соларес С., Кейдар М. (12 октября 2023 г.). «Характеристика источника электронов с круговой дугой для самонейтрализующегося воздушно-плазменного двигателя» . Журнал электродвижения . 2 (21). Бибкод : 2023JElP....2...21T . дои : 10.1007/s44205-023-00058-7 .

См. также

[ редактировать ]

Ссылки

[ редактировать ]
  1. ^ Мейер, Майк (апрель 2012 г.). «Дорожная карта космических двигательных установок» (PDF) . НАСА.gov . п. 9. Архивировано из оригинала (PDF) 9 октября 2022 года . Проверено 1 февраля 2021 г.
  2. ^ Перейти обратно: а б Мейсон, Ли С. « Практический подход к началу развития поверхностной энергетики деления ». Материалы Международного конгресса по достижениям в области атомных электростанций (ICAPP'06), Американское ядерное общество, Ла-Грейндж-Парк, Иллинойс, 2006b, статья. Том. 6297. 2006.
  3. ^ Перейти обратно: а б с д и Леоне, Дэн (20 мая 2013 г.). «НАСА делает ставку на медленное, но устойчивое продвижение солнечной электростанции» . Космические новости . SpaceNews, Inc. Архивировано из оригинала 20 июля 2013 года . Проверено 1 февраля 2021 г.
  4. ^ Перейти обратно: а б с д и Мейер 2012 , с. 5.
  5. ^ Зобель, Эдвард А. (2006). «Краткое содержание вводных уравнений импульса» . Зона Лэнд. Архивировано из оригинала 27 сентября 2007 года . Проверено 2 августа 2007 г.
  6. ^ «Двигатели ксенон-ионной двигательной системы (XIPS)» (PDF) . Л3 Технологии . Архивировано из оригинала (PDF) 17 апреля 2018 года . Проверено 16 марта 2019 г.
  7. ^ «Семейство химических двухкомпонентных двигателей» (PDF) . Группа компаний «Ариан» . Проверено 16 марта 2019 г.
  8. ^ Перейти обратно: а б Бенсон, Том. «Экскурсии: Руководство по ракетам для начинающих» . НАСА. Архивировано из оригинала 14 августа 2013 г. Проверено 2 августа 2007 г.
  9. ^ «Импульс» . Pages.uoregon.edu . Проверено 19 апреля 2024 г.
  10. ^ Перейти обратно: а б «Импульсивные маневры — орбитальная механика и астродинамика» . орбитальная-механика.космос . Проверено 18 мая 2024 г.
  11. ^ «Скорость убегания | Определение, формула, Земля, Луна и факты | Британника» . www.britanica.com . 2024-02-23 . Проверено 20 апреля 2024 г.
  12. ^ «Скачок до скорости света — настоящий убийца» . Научный американец . Проверено 20 апреля 2024 г.
  13. ^ Вулф, Дж.В.; Раммель, JD (1992). «Долгосрочные последствия микрогравитации и возможные меры противодействия» . Достижения в космических исследованиях . 12 (1): 281–284. Бибкод : 1992AdSpR..12a.281W . дои : 10.1016/0273-1177(92)90296-а . ISSN   0273-1177 . ПМИД   11536970 .
  14. ^ Криттанавонг, К.; Сингх, Северная Каролина; Шеринг, РА; Уркиета, Э.; Бершадь, Э.М.; Маколей, TR; Каплин, С.; Данн, К.; Кри, Сан-Франциско; Руссомано, Т.; Шепанек, М.; Стоу, Р.П.; Киркпатрик, AW; Бродерик, Ти Джей; Сибонга, JD; Ли, АГ; Карась, Бельгия (22 декабря 2022 г.). «Здоровье человека во время космических путешествий: современный обзор» . Клетки . 12 (1): 40. дои : 10.3390/cells12010040 . ПМЦ   9818606 . ПМИД   36611835 .
  15. ^ Тернер, Мартин Дж.Л. (2009). Движение ракет и космических аппаратов: принципы, практика и новые разработки . Книги Springer-Praxis по астронавтической технике (3-е изд.). Чичестер, Великобритания: Praxis Publ. ISBN  978-3-540-69202-7 .
  16. ^ Циолковский, К. «Реактивные летательные аппараты» (PDF) .
  17. ^ «Специальный импульс» . НАСА . Проверено 18 мая 2024 г.
  18. ^ «Глава 3: Гравитация и механика – наука НАСА» . science.nasa.gov . Проверено 19 апреля 2024 г.
  19. ^ Перейти обратно: а б «III.4.2.1: Ракеты и ракеты-носители» (PDF) . www.faa.gov . Проверено 18 мая 2024 г.
  20. ^ Хесс, М.; Мартин, КК; Рахул, ЖЖ (7 февраля 2002 г.). «Двигатели первыми точно направляют спутник EO-1 в космосе» . НАСА. Архивировано из оригинала 6 декабря 2007 г. Проверено 30 июля 2007 г.
  21. ^ Филлипс, Тони (30 мая 2000 г.). «Солнечный С'Морс» . НАСА. Архивировано из оригинала 19 июня 2000 года . Проверено 30 июля 2007 г.
  22. ^ Олсен, Кэрри (21 сентября 1995 г.). «Трансфер Хомана и смена самолетов» . НАСА. Архивировано из оригинала 15 июля 2007 г. Проверено 30 июля 2007 г.
  23. ^ «Спутниковая связь – Орбита, Сигналы, Ретрансляция | Британника» . www.britanica.com . Проверено 20 апреля 2024 г.
  24. ^ Персонал (24 апреля 2007 г.). «Межпланетный круиз» . 2001 Марсианская Одиссея . НАСА. Архивировано из оригинала 2 августа 2007 года . Проверено 30 июля 2007 г.
  25. ^ Дуди, Дэйв (7 февраля 2002 г.). «Глава 4. Межпланетные траектории» . Основы космического полета . Лаборатория реактивного движения НАСА. Архивировано из оригинала 17 июля 2007 года . Проверено 30 июля 2007 г.
  26. ^ Хоффман, С. (20–22 августа 1984 г.). «Сравнение аппаратов аэроторможения и аэрозахвата для межпланетных полетов» . AIAA и AAS, Конференция по астродинамике . Сиэтл, Вашингтон: Американский институт аэронавтики и астронавтики. Архивировано из оригинала 27 сентября 2007 года . Проверено 31 июля 2007 г.
  27. ^ Аноним (2007). «Основные факты о Космосе-1 и солнечном плавании» . Планетарное общество. Архивировано из оригинала 3 июля 2007 года . Проверено 26 июля 2007 г.
  28. ^ Ралс, Чак (7 декабря 2005 г.). «Межзвездный космический полет: возможно ли это?» . Физорг.com . Проверено 31 июля 2007 г.
  29. ^ Мейер 2012 , с. 10.
  30. ^ «Глава 14: Запуск – наука НАСА» . science.nasa.gov . Проверено 19 апреля 2024 г.
  31. ^ «4.0 Космическое движение – НАСА» . Проверено 25 апреля 2024 г.
  32. ^ «4.0 Космическое движение – НАСА» . Проверено 20 апреля 2024 г.
  33. ^ «Запрет на гидразин может стоить европейской космической промышленности миллиарды» . Космические новости . 25 октября 2017 г. Проверено 19 августа 2022 г.
  34. ^ Урбан, Виктория (15 июля 2022 г.). «Dawn Aerospace предоставила ЕС 1,4 миллиона евро на экологически чистую двигательную технологию» . SpaceWatch.Global . Проверено 19 августа 2022 г.
  35. ^ «Международные исследовательские проекты | Министерство бизнеса, инноваций и занятости» . www.mbie.govt.nz. ​Проверено 19 августа 2022 г.
  36. ^ Бергер, Эрик (19 июля 2022 г.). «Две компании присоединяются к SpaceX в гонке на Марс, запуск которой возможен в 2024 году» . Арс Техника . Проверено 19 августа 2022 г.
  37. ^ «Ракета-носитель для создания орбитального транспортного средства» . Космические новости . 15 июня 2021 г. Проверено 19 августа 2022 г.
  38. ^ «Dawn Aerospace проверяет двигатели B20 в космосе – Bits&Chips» . 6 мая 2021 г. Проверено 19 августа 2022 г.
  39. ^ «Двигатели Dawn B20 проверены в космосе» . Дон Аэроспейс . Проверено 19 августа 2022 г.
  40. ^ «Справочник АМТ» (PDF) . www.faa.gov . Проверено 20 апреля 2024 г.
  41. ^ «Ракетные принципы» . НАСА . Проверено 20 апреля 2024 г.
  42. ^ Этот закон движения чаще всего перефразируют так: «Для каждой силы действия существует равная, но противоположная сила противодействия». [ нужна ссылка ]
  43. ^ «Глава 11: Бортовые системы – наука НАСА» . science.nasa.gov . Проверено 19 апреля 2024 г.
  44. ^ Перейти обратно: а б Лейшман, Дж. Гордон (1 января 2023 г.). «Ракетные двигатели» . {{cite journal}}: Для цитирования журнала требуется |journal= ( помощь )
  45. ^ «Ракетное движение» . НАСА . Проверено 21 апреля 2024 г.
  46. ^ Лейшман, Дж. Гордон (1 января 2023 г.). «Ракетные двигатели» . {{cite journal}}: Для цитирования журнала требуется |journal= ( помощь )
  47. ^ «Факты НАСА - Ионное движение» (PDF) . НАСА . Проверено 18 мая 2024 г.
  48. ^ «Ядерная тепловая двигательная установка: технология, меняющая правила игры в исследовании глубокого космоса - НАСА» . 25 мая 2018 г. Проверено 25 апреля 2024 г.
  49. ^ «Космическая энергетика. Глава 7: Электрические ракеты – Открытие Солнечной системы – НСС» . 3 августа 2017 г. Проверено 28 апреля 2024 г.
  50. ^ Томсик, Томас М. « Последние достижения и применения в технологии уплотнения криогенного топлива. Архивировано 29 ноября 2014 г. в Wayback Machine ». НАСА ТМ 209941 (2000).
  51. ^ Олесон С. и Санкович Дж. « Электрическая двигательная установка Advanced Hall для будущих космических перевозок ». Движение космического корабля. Том. 465. 2000.
  52. ^ Даннинг, Джон В., Скотт Бенсон и Стивен Олесон. «Программа НАСА по электродвижению». 27-я Международная конференция по электродвижению, Пасадена, Калифорния, IEPC-01-002. 2001.
  53. ^ «Ионное движение – наука НАСА» . science.nasa.gov . Проверено 25 апреля 2024 г.
  54. ^ Шуейри, Эдгар Ю. (2004). «Критическая история электродвижения: первые 50 лет (1906–1956)» . Журнал движения и мощности . 20 (2): 193–203. CiteSeerX   10.1.1.573.8519 . дои : 10.2514/1.9245 . Архивировано из оригинала 28 апреля 2019 г. Проверено 18 октября 2016 г.
  55. ^ Шуейри, Эдгар (26 июня 2004 г.). «Критическая история электродвижения: первые пятьдесят лет (1906–1956)» . 40-я совместная конференция и выставка AIAA/ASME/SAE/ASEE по двигательной технике . Рестон, Вириджина: Американский институт аэронавтики и астронавтики. дои : 10.2514/6.2004-3334 . ISBN  978-1-62410-037-6 .
  56. ^ Солнечная электрическая двигательная установка (SEP) . Исследовательский центр Гленна. НАСА. 2019 год
  57. ^ Исследование ионной двигательной системы. Архивировано 1 сентября 2006 г. в Wayback Machine . Исследовательский центр Гленна. НАСА. 2013 год
  58. ^ «Космическое ядерное движение – НАСА» . Проверено 28 апреля 2024 г.
  59. ^ «Энергия 3.0 – НАСА» . Проверено 28 апреля 2024 г.
  60. ^ Лукенбо, Джош (31 июля 2023 г.). «Правительство и промышленность изучают ядерные и солнечные космические двигатели» . www.nationaldefensemagazine.org . Проверено 28 апреля 2024 г.
  61. ^ «Лазерная энергия для БПЛА» (PDF) . НАСА . 2021 . Проверено 24 апреля 2024 г.
  62. ^ Beam Propulsion, Чак (28 ноября 2007 г.). «Лучевое движение» (PDF) . Университет Колорадо в Боулдере . Проверено 24 апреля 2024 г.
  63. ^ «4.0 Космическое движение – НАСА» . Проверено 28 апреля 2024 г.
  64. ^ «Глубокий космос 1: Передовые технологии: часто задаваемые вопросы о солнечной электрической силовой установке» . www.jpl.nasa.gov . Проверено 28 апреля 2024 г.
  65. ^ «Что делает пространство пустым?» . Научные вопросы с неожиданными ответами . Проверено 28 апреля 2024 г.
  66. ^ Драхлис, Дэйв (24 октября 2002 г.). «НАСА призывает промышленность и научные круги к инновациям в области космических двигателей» . НАСА. Архивировано из оригинала 6 декабря 2007 года . Проверено 26 июля 2007 г.
  67. ^ Кинг-Хеле, Десмонд (1987). Орбиты спутников в атмосфере: Теория и применение . Спрингер. п. 6. ISBN  978-0-216-92252-5 .
  68. ^ Циотрас, П.; Шен, Х.; Холл, компакт-диск (2001). «Спутниковое управление ориентацией и отслеживание мощности с помощью колес энергии/импульса» (PDF) . Журнал управления, контроля и динамики . 43 (1): 23–34. Бибкод : 2001JGCD...24...23T . CiteSeerX   10.1.1.486.3386 . дои : 10.2514/2.4705 . ISSN   0731-5090 .
  69. ^ «Солнечный парус, поддерживаемый НАСА, может поднять науку на новую высоту - НАСА» . Проверено 28 апреля 2024 г.
  70. ^ Джойодихарджо, Харихоно (ноябрь 2018 г.). «Обзор солнечно-магнитных парусных конфигураций для космических путешествий» . Достижения в области космонавтики, науки и техники . 1 (2): 207–219. Бибкод : 2018AAnST...1..207D . дои : 10.1007/s42423-018-0022-4 . ISSN   2524-5252 .
  71. ^ Зубрин, Роберт М.; Эндрюс, Дана Г. (март 1991 г.). «Магнитные паруса и межпланетные путешествия» . Журнал космических кораблей и ракет . 28 (2): 197–203. Бибкод : 1991JSpRo..28..197Z . дои : 10.2514/3.26230 . ISSN   0022-4650 .
  72. ^ Уингли, РМ; Слау, Дж.; Зиемба, Т.; Гудсон, А. (сентябрь 2000 г.). «Мини-магнитосферное плазменное движение: использование энергии солнечного ветра для движения космического корабля» . Журнал геофизических исследований: Космическая физика . 105 (А9): 21067–21077. Бибкод : 2000JGR...10521067W . дои : 10.1029/1999JA000334 . ISSN   0148-0227 .
  73. ^ Фунаки, Рюсуке; Фудзита, Ямакава, Хироши; Оцу, Хиротака; Саваи, Судзиро; 23 июня 2003 г. Магнитоплазменный парус» . 34-я конференция AIAA по плазмодинамике и лазерам . Американский институт аэронавтики и астронавтики. doi : 10.2514/6.2003-4292 . ISBN  978-1-62410-096-3 .
  74. ^ «Демонстратор солнечного паруса» . 19 сентября 2016 г.
  75. ^ «Демонстратор солнечного паруса» . 19 сентября 2016 г.
  76. ^ «Управление космическими аппаратами» . Университет Суррея . Архивировано из оригинала 7 мая 2016 года . Проверено 8 августа 2015 г.
  77. ^ Дикла, Джей Джей; Качиоппо, Р.; Гангопадхьяя, А. (2004). «Гравитационная рогатка» . Американский журнал физики . 72 (5): 619–000. Бибкод : 2004AmJPh..72..619D . дои : 10.1119/1.1621032 .
  78. ^ «Пелле-лучевой двигатель для прорывных исследований космоса - НАСА» . 09.01.2023 . Проверено 24 апреля 2024 г.
  79. ^ Мейер 2012 , с. 20.
  80. ^ Мейер 2012 , с. 6.
  81. ^ Хантсбергер, Терри; Родригес, Гильермо; Шенкер, Пол С. (2000). «Проблемы робототехники для исследования Марса роботами и людьми». Робототехника 2000 : 340–346. CiteSeerX   10.1.1.83.3242 . дои : 10.1061/40476(299)45 . ISBN  978-0-7844-0476-8 .
  82. ^ Миллис, Марк (3–5 июня 2005 г.). «Оценка потенциальных прорывных решений в области двигательной техники» (PDF) . Новые тенденции в астродинамике и ее приложения II . Принстон, Нью-Джерси.
  83. ^ Перейти обратно: а б «Семейство химических монотопливных двигателей» (PDF) . Группа компаний «Ариан» . Проверено 16 марта 2019 г.
  84. ^ «Портал ЕКА - ЕКА и АНУ совершили прорыв в области космических двигателей» . Евросоюз. 18 января 2006 г.
  85. ^ «Обзор двигателей Холла» . Архивировано из оригинала 23 мая 2020 г. Проверено 29 мая 2020 г.
  86. ^ Двигатели на эффекте Холла использовались на спутниках российского и предшествующего советского блока на протяжении десятилетий. [ оригинальное исследование? ] [ нужна ссылка ]
  87. ^ Ксеноновая реактивная двигательная установка для микроспутников (Космический центр Суррея, Университет Суррея, Гилфорд, Суррей)
  88. ^ Перейти обратно: а б с «Альта – Космические двигатели, системы и услуги – Электродвигатели с полевой эмиссией» . Архивировано из оригинала 7 июля 2011 г.
  89. ^ «今日の IKAROS (29 августа) – Ежедневный отчет – 29 августа 2013 г.» (на японском языке). Японское агентство аэрокосмических исследований (JAXA). 29 августа 2013 года . Проверено 8 июня 2014 г.
  90. ^ RD-701. Архивировано 10 февраля 2010 г. в Wayback Machine.
  91. ^ «Гугл-переводчик» .
  92. ^ Перейти обратно: а б с RD-0410. Архивировано 8 апреля 2009 г. в Wayback Machine.
  93. ^ Спутник молодых инженеров 2. Архивировано 10 февраля 2003 г. в Wayback Machine.
  94. ↑ Gnom. Архивировано 2 января 2010 г. в Wayback Machine.
  95. ↑ NASA GTX. Архивировано 22 ноября 2008 г. в Wayback Machine.
  96. ^ Перейти обратно: а б «Импульсный индукционный двигатель PIT MkV» (PDF) .
  97. ^ «Тепловые скорости в плазме устройства МОА, М. Хеттмер, Int J Aeronautics Aerospace Res. 2023; 10 (1): 297-300» (PDF) .
  98. ^ «Pratt & Whitney Rocketdyne выигрывает опцион на контракт на сумму 2,2 миллиона долларов на поставку солнечного теплового ракетного двигателя» . Пратт и Уитни Рокетдайн ). 25 июня 2008 г.
  99. ^ «Операция Пламббоб» . Июль 2003 года . Проверено 31 июля 2006 г.
  100. ^ Браунли, Роберт Р. (июнь 2002 г.). «Учимся сдерживать подземные ядерные взрывы» . Проверено 31 июля 2006 г.
  101. ^ Перейти обратно: а б Аноним (2006). «Сабля-двигатель» . Reaction Engines Ltd. Архивировано из оригинала 22 февраля 2007 г. Проверено 26 июля 2007 г.
  102. ^ Эндрюс, Дана; Зубрин, Роберт (1990). «МАГНИТНЫЕ ПАРУСА И МЕЖЗВЕЗДНЫЕ ПУТЕШЕСТВИЯ» . Журнал Британского межпланетного общества . 43 : 265–272 – через JBIS.
  103. ^ Перейти обратно: а б Фриланд, РМ (2015). «Математика Магсаила» . Журнал Британского межпланетного общества . 68 : 306–323 – через bis-space.com.
  104. ^ Фунаки, Ёсихиро; Ямакава, Хироши; Осио, Юя; Синохара, Ику; Ямамура, Ямагива, Ёсики (2013-07-14) . : doi совместная конференция AIAA/ASME/SAE/ASEE по двигательным установкам. Сан-Хосе, Калифорния: Американский институт аэронавтики и астронавтики. 10.2514 / 6.2013-3878 . 49- я  978-1-62410-222-6 .
  105. ^ Фунаки, Икко; Ямакау, Хироши (21 марта 2012 г.), Лазар, Мэриан (редактор), «Паруса солнечного ветра» , Exploring the Solar Wind , InTech, Bibcode : 2012esw..book..439F , doi : 10.5772/35673 , ISBN  978-953-51-0339-4 , S2CID   55922338 , получено 13 июня 2022 г.
  106. ^ Рафальский Дмитрий; Мартинес, Хавьер Мартинес; Хабл, Луи; Зорзоли Росси, Елена; Пройнов, Пламен; Боре, Энтони; Барет, Томас; Пойет, Антуан; Флер, Тревор; Дудин Станислав; Аанесланд, Ане (ноябрь 2021 г.). «Демонстрация на орбите йодной электрической двигательной установки» . Природа . 599 (7885): 411–415. Бибкод : 2021Nature.599..411R . дои : 10.1038/s41586-021-04015-y . ISSN   1476-4687 . ПМК   8599014 . ПМИД   34789903 .
  107. ^ «Можем ли мы попасть в космос без больших ракет?» . Как все работает . 1 января 1970 г. Проверено 28 апреля 2024 г.
  108. ^ Болонкин, Александр (январь 2011 г.). «Обзор новых идей, инноваций неракетных двигательных установок для космического старта и полета (Часть 2)» . www.researchgate.net . Проверено 28 апреля 2024 г.
  109. ^ Харада, К.; Танацугу, Н.; Сато, Т. (1997). «Исследование разработки двигателя ATREX». Акта Астронавтика . 41 (12): 851–862. Бибкод : 1997AcAau..41..851T . дои : 10.1016/S0094-5765(97)00176-8 .
  110. ^ «Первый в мире запуск воздушно-реактивного электродвигателя» . Космическая инженерия и технологии . Европейское космическое агентство . 5 марта 2018 года . Проверено 7 марта 2018 г.
  111. ^ Концептуальный проект воздушно-реактивной электрической двигательной установки. Архивировано 4 апреля 2017 г. в Wayback Machine . (PDF). 30-й Международный симпозиум по космическим технологиям и науке. 34-я Международная конференция по электродвижению и 6-й симпозиум по наноспутникам. Хёго-Кобе, Япония, 4 июля 2015 г.
  112. ^ «Глава 4: Траектории – наука НАСА» . science.nasa.gov . Проверено 24 апреля 2024 г.
  113. ^ «Определение АЭРОТОРМОЗ» . www.merriam-webster.com . Проверено 24 апреля 2024 г.
  114. ^ «Определение БАЛЛЮТА» . www.merriam-webster.com . Проверено 26 апреля 2024 г.
  115. ^ Эш, Брайан (1977). Визуальная энциклопедия научной фантастики . Книги Гармонии. ISBN  978-0-517-53174-7 .
  116. ^ Пручер, Джефф (7 мая 2007 г.). Смелые новые слова: Оксфордский словарь научной фантастики . Издательство Оксфордского университета. ISBN  978-0-19-988552-7 .
[ редактировать ]
Retrieved from "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Spacecraft_propulsion&oldid=1235479796"
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: e2da91ff079c2e963cd2ef30922affde__1721384880
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/e2/de/e2da91ff079c2e963cd2ef30922affde.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Spacecraft propulsion - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)