Nicht-Rakete spacelaunch

In diesem Sprachgebrauch wird der Begriff „statisch“ soll das Verständnis, dass der strukturelle Teil des Systems hat keine inneren beweglichen Teile vermitteln.

Raum Turm bearbeiten

Flächentragwerke für Nicht-Rakete spacelaunch sind Vorschläge lang, sehr starke Kabel zu verwenden (auch bekannt als Anbindehaltung) eine Nutzlast in den Weltraum zu heben. Anbindehaltung kann auch für die Änderung der Umlaufbahn einmal im Weltraum eingesetzt werden.

Orbital Halteseilen kann gezeiten verriegelt werden (Skyhook) oder Drehen (Motorhacken). Sie lassen sich (in der Theorie) entworfen werden, um die Nutzlast aufzunehmen, wenn die Nutzlast stationär ist, oder wenn die Nutzlast hypersoni ist (hat eine hohe, aber nicht Bahngeschwindigkeit). [Bearbeiten]

Endo-atmosphärische Anbindehaltung kann übertragen Kinetik verwendet wird (Energie und Impuls) zwischen großen konventionellen Flugzeugen (Unterschall oder niedriger Überschall) oder einem anderen Antriebskraft und kleineren aerodynamischen Fahrzeugen und treibt sie zu hypersonisch Geschwindigkeiten ohne exotische Antriebssysteme. [Bearbeiten]

Skyhook bearbeiten

Eine sich drehende und nicht drehende Skyhooks im Orbit

A Skyhook ist eine theoretische Klasse der Haltegurt Antriebs umkreisen soll Nutzlasten in große Höhen und Geschwindigkeiten heben. [30] [31] Die Vorschläge für Skyhooks umfassen Entwürfe, die für den Fang von hohen Geschwindigkeit Nutzlasten oder Flugzeughöhenlage Halteseilen Verspinnen bei Hyperschallgeschwindigkeit einzusetzen und sie in der Umlaufbahn. [32]

Space Elevator bearbeiten

Ein Weltraumlift würde bestehen aus einem Kabel an die Erdoberfläche verankert, in den Weltraum zu erreichen.

Ein Raum Aufzug ist eine vorgeschlagener Art von Raumtransportsystem. [33] Die Hauptkomponente ist ein bandartiges Kabel verankert an der Oberfläche ist und sich in den Raum über der Ebene der geosynchronen Umlaufbahn (auch ein Halteband bezeichnet). Da der Planetenschwerkraft dreht, wirkt die Zentrifugalkraft, die am oberen Ende des Halteseils, und hält das Kabel straff gespannt. Fahrzeuge können dann die Leine klettern und erreichen Umlaufbahn ohne den Einsatz von Raketenantrieb.

Ein solches Kabel kann sich unter Spannung der Kabeldurchmesser durch Verjüngen ausreichend schnell aus jedem Material hergestellt werden können unterstützen, da sie die Erdoberfläche angefahren. Auf der Erde. mit seiner relativ starken Schwerkraft sind die derzeitigen Materialien nicht ausreichend stark und leicht. Bei herkömmlichen Materialien, müßte das Verjüngungsverhältnis sehr groß sein, die Gesamtstartmasse zu einem fiskalisch undurchführbar Grad erhöht. Jedoch Nanoröhrchens Kohlenstoff-Nanoröhrchen oder Bornitrid basierenden Materialien wurden als das Zugelement in dem Haltegurt-Design vorgeschlagen. Ihre gemessenen Stärken sind hoch im Vergleich zu ihren linearen Dichten. Sie halten versprechen, als Materialien eine erdgebundene Weltraumlift möglich zu machen. [34]

Landis und Cafarelli vorgeschlagen, dass eine Spannungsstruktur ( „space elevator“) nach unten von einer geostationären Umlaufbahn erstreckt, um mit der Kompressionsstruktur kombiniert werden könnten ( „Tsiolkovski Turm“) sich nach oben von der Oberfläche erstreckt, wobei die kombinierte Struktur bilden geosynchronen Umlaufbahn von der Oberfläche zu erreichen, und mit strukturellen Vorteile gegenüber entweder einem einzeln. [24]

Endo-atmosphärische Anbindehaltung bearbeiten

KITE Launcher - Übertragung von Impuls auf das Fahrzeug.

Eine Endo-atmosphärische Haltegurt verwendet das lange Kabel innerhalb der Atmosphäre benötigt einige oder alle der Geschwindigkeit zu schaffen Umlaufbahn zu erreichen. Das Fangband wird verwendet Kinetik zu übertragen (Energie und Impuls) aus einem massiven, langsamen Ende (typischerweise ein großes Unterschall- oder Überschallflugzeug niedriges) zu einem hypersoni Ende durch die Aerodynamik oder zentripetale Aktion. Die Kinetik Interchange Tether (KITE) Launcher ist eine vorgeschlagene Endo-atmosphärischen Haltegurt. [15]

Raum Brunnen bearbeiten

Elektrodynamischen Wechselwirkungen in einer Railgun.

Ein Masse Treiber ist im Grunde eine sehr lange und hauptsächlich horizontal Abschussstrecke oder ein Tunnel für die Raumeinführung ausgerichtet ist, nach oben gebogen am Ende. Das Konzept wurde von Arthur C. Clarke im Jahr 1950 vorgeschlagen, [40] und wurde im Detail durch Gerard K. O'Neill entwickelt. Arbeiten mit dem Space Studies Institute. wobei der Schwerpunkt auf der Verwendung eines Massentreiber für Material vom Mond starten.

Ein Masse Treiber verwendet eine Art von Abstoßung einer Nutzlast von der Spur oder Wänden voneinander getrennt zu halten. Dann verwendet sie einen Linearmotor (einen Wechselstrommotor, wie beispielsweise in einer Schraubenpistole oder einen homopolaren Motor als in einem railgun) die Nutzlast auf hohe Geschwindigkeiten zu beschleunigen. Nach der Abschussstrecke verlassen, würde die Nutzlast auf seiner Abschussgeschwindigkeit sein.

StarTram bearbeiten

StarTram ist ein Vorschlag Fahrzeuge Raum direkt zu starten, indem sie mit einem Massen-Fahrer beschleunigen. Fahrzeuge schwimmen würden durch maglev Abstoßung zwischen supraleitende Magnete auf dem Fahrzeug und die Aluminiumtunnelwände während sie durch Wechselstrom-Magnetantrieb aus Aluminiumspulen beschleunigt wurden. Die erforderliche Leistung würde wahrscheinlich durch supraleitende Energiespeichereinheiten entlang des Tunnels verteilt bereitgestellt werden. Fahrzeuge könnten Küste bis zu niedriger oder sogar geostationären Orbitalhöhe; dann wäre ein kleiner Raketenmotor Verbrennung erforderlich werden, um den Orbit circularize.

Cargo-only Generation 1-Systeme beschleunigen würden bei 10-20 Gs und Ausfahrt von einem Berggipfel. Während nicht geeignet für Passagiere, könnten sie Fracht in den Orbit für 40 $ pro Kilogramm, 100-mal billiger als Raketen setzen.

Passagier-fähige Generation 2 Systeme für eine viel längere Distanz auf 2 Gs würden beschleunigen. Die Fahrzeuge würden die Atmosphäre in einer Höhe von 20 km von einem evakuierten Tunnel durch Kevlar Halteseilen und unterstützt durch magnetische Abstoßung zwischen supraleitenden Kabeln in den Tunnel und auf dem Boden zurückgehalten einzugeben. Für beiden Gene 1-2 Systeme würde der Mund des Rohrs während der Fahrzeugbeschleunigung offen sein, wobei Luft durch magnetohydroPump gehalten werden. [16] [41] [42]

Chemical bearbeiten

Raum Pistole bearbeiten

Projekt HARP. ein Prototyp eines Raum Pistole.

Ein Raum gun ist eine vorgeschlagene Methode eines Objekts in den Weltraum startet eine große Pistole. oder Kanone. Science-Fiction-Schriftsteller Jules Verne vorgeschlagen, eine solche Startmethode in Von der Erde zum Mond. und im Jahr 1902 ein Film, eine Reise zum Mond. angepasst wurde.

Doch selbst mit einem „Kanonenrohr“ sowohl durch die Erdkruste und Troposphäre. die g-Kräfte Fluchtgeschwindigkeit benötigt noch mehr sein würde, erzeugen als das, was ein Mensch verträgt. Daher würde der Raum Pistole auf Fracht und ruggedized Satelliten eingeschränkt werden. Außerdem muss das Projektil entweder eine interne oder externe Mittel auf der Umlaufbahn zu stabilisieren.

Gun Start Konzepte verwenden nicht immer Verbrennung. In pneumatischen Startsystemen wird ein Projektil in einem langen Rohr durch Luftdruck beschleunigt, hergestellt von erdgebundenen Turbinen oder anderen Mitteln. In einer Leichtgaskanone. das Druckmittel ist ein Gas von Licht Molekulargewicht, die Schallgeschwindigkeit in dem Gas zu maximieren.

Ram-Beschleuniger bearbeiten

Ein RAM-Beschleuniger verwendet auch chemische Energie, wie die Pistole Raum, sondern es ist durchaus in unterschiedlichen dass sie verlässt sich auf Strahltriebartigen Antriebszyklus verwendet Staustrahl und / oder Scramjet-Verbrennungsverfahren, das Projektil auf extrem hohe Geschwindigkeiten zu beschleunigen.

Es ist ein langes Rohr mit einem Gemisch von brennbaren Gasen mit einer zerbrechlichen Membranen an jedem Ende, die Gas enthält, gefüllt. Das Projektil, das wie ein Staustrahl Kern geformt wird, wird durch andere Mittel (beispielsweise ein Raum gun, oben diskutiert) ultraschall durch die erste Membran in das Ende des Rohres gebrannt. Es brennt dann die Gas als Brennstoff, Beschleunigung die Röhre unter Düsenantrieb nach unten. Andere Physik ins Spiel kommt bei höheren Geschwindigkeiten.

Druckwelle Beschleuniger bearbeiten

Eine Druckwelle Beschleunigers ist ähnlich zu einem Raum Pistole, aber es unterscheidet sich darin, dass Ringe explosiver entlang der Länge der Trommel in Folge zur Detonation gebracht werden hohe Beschleunigungen, die zu halten. Auch nicht nur hinter dem Projektil auf den Druck angewiesen, die Druckwelle Beschleuniger speziell mal die Explosionen auf einem Heckkonus auf dem Projektil zu drücken, wie man vielleicht ein Kürbiskerne schießen durch das verjüngte Ende drückte.

mechanische bearbeiten

Slingatron bearbeiten

In einem slingatron. [19] [44] Projektile entlang einem starren Rohr beschleunigt oder dass typischerweise Spur hat kreisförmige oder Spiralwindungen, oder aus Kombinationen dieser Geometrien in zwei oder drei Dimensionen. Ein Projektil ist in dem gekrümmten Rohr beschleunigt durch das gesamte Rohr in einer kleinen Amplitude Kreisbewegung mit konstanter oder steigender Frequenz Treib ohne die Ausrichtung des Rohres ändert, das heißt, die gesamte Röhre kreist, aber dreht sich nicht. Ein alltägliches Beispiel für diese Bewegung wird durch Rühren, um ein Getränk den Behälter hält und es in kleinen horizontalen Kreisen bewegen, wodurch der Inhalt, sich zu drehen, ohne den Behälter selbst zu Spinnen.

Diese gyration verschiebt kontinuierlich das Rohr mit einer Komponente entlang der Richtung der Zentripetalkraft auf dem Projektil einwirkt, so dass die Arbeit kontinuierlich auf dem Projektil durchgeführt, wie es durch die Maschine geht. Die Zentripetalkraft durch das Projektil erfahren wird, ist die Beschleunigungskraft, und ist proportional zu der Geschossmasse.

Luftstart bearbeiten

In luftgestütztes trägt ein Trägerflugzeug das Raumfahrzeug auf große Höhe und Geschwindigkeit vor der Freigabe. Diese Technik wurde auf den suborbitalen X-15 und SpaceShipOne Fahrzeuge und für die Pegasus-Orbital-Trägerrakete.

Die wichtigsten Nachteile sind, dass das Trägerflugzeug recht groß zu sein scheint, und die Trennung innerhalb der Luftstrom mit Überschallgeschwindigkeit hat gezeigt, nie, so dass angesichts der Verstärkung ist relativ bescheiden.

Bearbeiten raumflugzeug

X-43A mit scramjet an der Unterseite angebracht.

Ein Raumflugzeug ist ein Flugzeug entwickelt, um die Kante des Raumes passieren. Es kombiniert einige Eigenschaften eines Flugzeugs mit einigen einer Raumsonde. Typischerweise nimmt es die Form eines Weltraumfahrzeugs mit aerodynamischen Oberflächen ausgestattet. ein oder mehrere Raketentriebwerke, und manchmal zusätzliche Luftholen Antrieb auch.

Frühe raumflugzeug wurde verwendet Hyperschallflug zu erforschen (z.B. X-15). [45]

Einige Luft atmenden Motor-basierte Designs (siehe X-30) wie Flugzeuge auf Basis von scramjets oder Pulsdetonationsmotoren potentiell Bahngeschwindigkeit erreichen könnte oder einige nützliche Art und Weise gehen zu tun, so; jedoch müssen diese Entwürfe noch eine letzte Rakete brennt an ihrem Apogäum führen ihre Flugbahn circularize in die Atmosphäre zu vermeiden zurück. Andere, wiederverwendbare turbojet artigen Designs wie Skylon die bis vorgekühlte Strahltriebwerke verwendet 5,5 bis Mach vor Raketen Verwendung Umlaufbahn einzutreten scheinen eine Masse Budget zu haben, das eine größere Nutzlast als reine Raketen ermöglicht, während es in einer einzigen Stufe zu erreichen.

Ballons können die anfängliche Höhe von Raketen erhöhen.

Das Hebegas könnte Helium oder Wasserstoff sein. Helium ist nicht nur teuer in großen Mengen, sondern auch eine nicht erneuerbare Ressource. Dies macht Ballons eine teure Starttechnik unterstützen. Wasserstoff verwendet werden könnte, da sie den Vorteil, billiger und leichter zu sein als Helium, aber den Nachteil, auch sehr leicht entflammbar ist. Rockets aus Ballons gestartet, bekannt als „rockoons“, haben gezeigt worden, aber bisher nur für suborbitalen ( „Rakete“) Missionen. Die Größe des Ballons, die erforderlich wären ein orbitales Startfahrzeug zu heben wäre extrem groß sein.

Künstler Darstellung einer Luftaufnahme einer SpaceShaft.

A SpaceShaft ist eine vorgeschlagene Version einer atmosphärisch Auftriebsstruktur, die als ein System dienen würde Ladung auf nahezu Raum Höhen zu heben. mit auf mehreren Höhen verteilten Plattformen, die Wohneinrichtungen für langfristige menschliche Operationen im Laufe der Mitte der Atmosphäre und in der Nähe von Raumhöhen bieten würde. [49] [50] [51] Für Raum startet, wird es als nicht-Rakete erste Stufe für Raketen von der Spitze ins Leben gerufen dienen würde. [50]

Hybrid Start-Systeme bearbeiten

NASA Technik für ein Konzept, das drei Technologien: elektromagnetische Start behilflich sein von einer hypothetischen 2-Meile (3,2 km) Strecke im Kennedy Space Center. ein Scramjet-Flugzeuge und eine durch Rakete für den Einsatz nach Luftstart erreicht Umlaufbahn.

Alle Formen von Geschossen und Raketen sind zumindest teilweise Hybrid-Systeme, wenn auf einer niedrigen Erdumlaufbahn starten. aufgrund des Erfordernisses für Orbit circularization. mindestens einige Prozent der gesamten Delta-v sich bringt Perigäum zu erhöhen (zum Beispiel eine winzige Rakete brennen) oder in einigen Konzepten viel mehr von einem Raketentriebwerk Boden Beschleunigerentwicklung zu erleichtern. [16]

Einige Technologien können exponentielle Skalierung haben, wenn sie isoliert betrachtet werden, so dass die Wirkung von Kombinationen von kontra-intuitiver Größe sein. Zum Beispiel 270 m / s ist unter 4% der Geschwindigkeit von einem niedrigen Erdumlaufbahn. aber eine NASA-Studie schätzte, dass Maglifter Schlittenstart bei dieser Geschwindigkeit könnte die Nutzlast einer herkömmlichen ELV Rakete um 80% erhöhen, wenn auch die Strecke über einen 3000-Meter-Berg gehen zu müssen. [53]

Formen der Bodenstart beschränkt auf eine bestimmte maximale Beschleunigung (wie durch menschliche g-Krafttoleranzen, wenn Passagiere befördern soll) die entsprechenden Mindestabschusslängenskala nicht linear, sondern mit der Geschwindigkeit im Quadrat. [54] Anbindehaltung kann noch mehr nicht-linear, exponentiell Skalierung aufweisen. Das Haltegurt-to-Nutzlast-Masse-Verhältnis eines Raum Haltegurt würde rund 1: bei einer Spitzengeschwindigkeit 60% ihrer charakteristischen Geschwindigkeit 1, jedoch wird mehr als 1000: 1 bei einer Spitzengeschwindigkeit 240% seiner charakteristischen Geschwindigkeit. Zum Beispiel für erwartete Funktionalität und ein moderaten Massenverhältnis mit aktuellen Materialien würde das HASTOL Konzept die erste Hälfte (4 km / s) der Geschwindigkeit in dem Orbit durch andere Mittel als die Haltegurt selbst vorgesehen sein. [11]

Ein Vorschlag, ein Hybridsystem zu verwenden, um einen Massentreiber für die anfängliche lofting durch additives Schub entsprechend der Wellenlänge sequenziert durch eine Reihe von erdgebundenem Laser gefolgt Kombination wurde von Mashall Savage in dem Buch The Millennial Projekt als eine der Kernthesen des Buchs vorgeschlagenen , aber die Idee wird nicht in nennenswertem Ausmaß verfolgt. Savages konkrete Vorschläge erwiesen undurchführbar auf beiden technischen und politischen Gründen zu sein, und während die Schwierigkeiten überwunden werden könnten, die Gruppe Savage gegründet, genannt jetzt die Living Universe Foundation. hat erhebliche Mittel für die Forschung zu erhöhen, nicht in der Lage.

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