25 апреля 2022

Разработки Ливерморской национальной лаборатории позволили создать гиперзвуковую космическую пушку , способную забрасывать грузы на орбиту за 10 минут

Запуски в космос при помощи традиционных ракет - занятие сложное, дорогостоящее, опасное и неблагоприятное для окружающей среды. Поэтому различные компании и организации занимаются разработкой альтернативных способов доставки грузов на околоземную орбиту. Относительно недавно мы рассказывали о компании SpinLaunch, разрабатывающей кинетическую систему запуска, ракета которой разгоняется до невероятной скорости в круглой вакуумной камере и выстреливается вертикально со скоростью 6 Махов. Однако компания Green Launch предлагает более простое решение - использование огромного газового орудия.

Одним из основателей и руководителей компании Green Launch является доктор Джон В. Хантер (Dr. John W. Hunter), который около 30 лет назад возглавлял программу Super High Altitude Research Project (SHARP) в Ливерморской национальной лаборатории. Напомним нашим читателям, что в рамках этой программы производилась разработка самой большой и мощной пушки, способной забрасывать снаряды в космическое пространство.

В ходе реализации программы SHARP в 1992 году была построена пушка, длиной 122 метра. В качестве заряда использовалась смесь водорода, гелия и кислорода, а снаряд в стволе этой пушки разгонялся до скорости 9 Махов.

В настоящее время компания Green Launch уже создала экспериментальное 16.5-метровое водородное орудие и произвела несколько выстрелов из нее. В режиме вертикального выстрела снаряд ушел в атмосферу со скоростью 3 Маха, а позже в этом году мощность выстрелов будет увеличена так, чтобы снаряд из этого орудия пересек границу Кармана, высоту в 100 километров, выше которой уже начинается космическое пространство.

"По нашим расчетам максимальная скорость разгона снаряда при использовании водородного топлива составляет 11.2 километра в секунду (32.7 Маха)" - рассказывает Джон Хантер - "Но мы планируем ограничить скорость запуска до 6 километров в секунду, экономя ресурс ствола орудия".

В качестве снаряда будет использоваться небольшая двухступенчатая ракета, двигатели которой придадут ей дополнительное ускорение, необходимое для выхода на околоземную орбиту. Так как водородное орудие придаст ракете большую скорость на выходе, то сама эта ракета будет меньше и легче ракеты системы SpinLaunch.

По предварительным оценкам, космическое водородное орудие сможет делать выстрел каждые 60-90 минут. При этом, стоимость одного выстрела будет минимальна. Это позволит компаниям производить запуск целых созвездий спутников, значительно снижая затраты и перераспределяя риски.

"Вы можете потерять сразу все 200 спутников, к примеру, если при запуске ракеты что-то пойдет не так" - рассказывает Джон Хантер, - "При запуске с помощью космической пушки суммарная стоимость будет составлять едва ли десятую часть от стоимости запуска на ракете. При этом, конечно, могут выйти из строя и быть потеряны несколько спутников, но такой случай легко предвидеть и принять соответствующие меры".

Основной проблемой при запуске с помощью пушки станет ускорение, которое будет воздействовать на конструкцию запускаемого спутника и на встроенную электронику. Максимальное ускорение будет достигать значения в 30 тысяч g, но как показали испытания, заливка пластичным эпоксидным компаундом и использование других дополнительных методов защиты позволяют электронике выдержать такие нагрузки без ущерба.

"Сейчас мы плотно работаем с Калифорнийским университетом в Сан-Диего и с Гарвардом, получая финансирование от Национального научного фонда" - рассказывает Джон Хантер, - "Вскоре мы начнем зондирование атмосферы на высотах от 30 до 100 километров. Химический и изотопный анализ состава атмосферы станут ценными данными для ученых-климатологов, изучающих энергетический баланс нашей планеты. И мы с помощью нашей пушки сможем собирать образцы на высотах, слишком больших для воздушных шаров и слишком малых для искусственных спутников".