Мы не знаем, каким образом будет развиваться техника в будущем и космическая — в том числе, как не знаем и грядущих открытий. Подобные предсказания — неблаговидная, да и, в общем-то, бессмысленная затея. Чтобы убедиться в сказанном, достаточно вспомнить наивные научные прогнозы 50-ти или 100-летней давности. Единственное, что можно утверждать с полной уверенностью,— какой-бы эта техника не была, она будет подчиняться фундаментальным законам природы. Такие законы, многократно проверенные практикой, останутся справедливыми и в будущем. В области механики к их числу относятся четыре закона сохранения, к которым могут быть сведены * Ракета-носитель тратит на это примерно в сто раз больше энергии, чем нужно, т.к. с учетом предполетных (получение компонент топлива, их охлаждение до криогенных температур и т.д.) и полетных потерь энергии (аэродинамическое сопротивление, невысокий КПД работы реактивных двигателей, потеря нижних ступеней, на изготовление которых расходуется большое количество энергии и т.д.), ее общий энергетический КПД составляет около одного процента. 11 все остальные частные случаи законов сохранения, а именно: энергии, импульса, момента импульса и движения центра масс системы.
Итак, основными условиями индустриализации космоса будут:
1. Размещение космической индустрии на орбитах в плоскости экватора.
2. Соблюдение законов сохранения при создании внеземной индустрии.
3. Возможность создания ГКТ, удовлетворяющего требованиям:
— теоретический КПД близок к 100 процентам;
— обеспечение грузопотоков в миллионы, а в перспективе и в миллиарды тонн грузов в год;
— использование для выхода в космос экологически чистого вида энергии (электрической);
— ГКТ должен быть самонесущим.
Полная работа Ап, которую нужно совершить для доставки груза массой тг с расстояния R от центра Земли до расстояния г (на круговую орбиту) равна
(1)
где/*3 — гравитационный параметр Земли.
Для этого груз должен иметь характеристическую скорость ¥х (у поверхности Земли):
(2)
где У2 — вторая космическая скорость.
*
М. Фертрепг. Основы космонавтики. —М., “Просвещение”, 1969, с. 114.
Транспортная система имеет следующие энергетические параметры:
1. Полные затраты энергии Еп на выведение в космос грузов:
где т]э — энергетический КПД ГКТ (с учетом всех предполетных и полетных потерь энергии); Кг — кинетическая энергия груза, имеющего скорость Ух.
2. Полная мощность Лтп, развиваемая ГКТ при выведении грузов на орбиту:
где t — время работы ГКТ (время подведения энергии к грузу).
3. Количество энергии Еос, выбрасываемой в окружающую сре
Индустриальные кольца, размещенные на круговых экваториальных орбитах на высоте Н — г — R и вращающиеся с орбитальной скоростью Гор имеют только момент количества движения Кг грузов, доставленных на эту орбиту, а их количество движения относительно планеты равно нулю, т.к. равна нулю радиальная (относительно планеты) скорость. Поскольку орбитальные кольца должны сооружаться с Земли (индустриализация космоса будет осуществляться производственными, сырьевыми, энергетическими и трудовыми ресурсами планеты — к тому времени космос этим еще не будет располагать ), то должно соблюдаться условие:
*^К^К (7)
где /к и <ок — соответственно момент инерции и угловая скорость вращения орбитального кольца; /г и о>3 — то же, при нахождении исходных грузов, из которых сооружено орбитальное кольцо на поверхности Земли; А— изменение момента количества движения Земли.
С учетом того, что F2p = -7, /к = и /г = т^2, выражение (7) может быть записано:
АК3 = тг {'TjTj ~ R2co3). (8)
11
Размещенные на орбите заводы, фабрики, электростанции, жилые модули, коммуникации и др. составные элементы космической индустрии представляют собой механические системы, имеющие суммарную массу, поэтому принципы их создания и эксплуатации должны рассматриваться в первую очередь с позиций механики.