магнитоплазменный способ вывода полезных грузов на геостационарную орбиту

Формула изобретения

Магнитоплазменный способ вывода полезных грузов на геостационарную орбиту, в котором капсулу с полезным грузом выталкивают плазменным потоком, формируемым на плавучих платформах, устраняя гасящий эффект на плазму атмосферы Земли, отличающийся тем, что капсулу изолируют магнитным полем, плазменный поток формируют путем его истечения из плазмотронов, а указанный гасящий эффект устраняют с помощью искусственного вихря-смерча, причем истекающую плазму направляют вдоль оси этого вихря-смерча.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к космическому транспорту и предназначено для доставки большого количества полезных грузов и пассажиров по маршрутам: Земля-геостационарная орбита (высота H = 36000 км) и обратно.

Известные способы доставки грузов - ракетный и авиаракетный - характеризуются высокой удельной стоимостью доставки массы груза.

Предложенный Ю.Арцутановым космический лифт (см. Ж. "Техника-молодежи", N 5, 1984, с. 30-35) как способ доставки грузов до геостационарной орбиты уязвим для критики с позиции прочности материалов (способных выдержать собственный вес).

Предложенный А. Юницким экваториальный линейный ротор в вакуумной трубе (см. там же) - как система вывода полезных грузов на низкую орбиту - требует и накапливает в себе энергию, соизмеримую с энергией накопленного на Земле ядерного оружия. Разгерметизация вакуумной трубы (что весьма вероятно) приведет к катастрофе совершенно неприемлемых масштабов.

Наиболее близким техническим решением является магнитоплазменный способ вывода полезных грузов на геостационарную орбиту, в котором капсулу с полезным грузом выталкивают плазменным потоком, формируемым на плавучих платформах, устраняя гасящий эффект на плазму атмосферы Земли - см. P.S.Cooper. A Catapult for launching Large Masses. AIAA-86-17762 (1986 г.), pp. 1-8.

Недостатком известного способа "пушечного типа" являются сверхвысокие ускорения объекта на активном участке его вывода на орбиту (в стволе).

Задачей настоящего изобретения является преодоление недостатков известных способов вывода полезных грузов и достижение технического результата, состоящего в снижении ускорения выводимых полезных грузов до уровня, приемлемого в пилотируемых полетах.

Указанный результат достигается тем, что при выталкивании капсулу изолируют магнитным полем, плазменный поток формируют путем его истечения из плазмотронов, а указанный гасящий эффект устраняют с помощью искусственного вихря-смерча, причем истекающую плазму направляют вдоль оси этого вихря-смерча.

Сущность изобретения поясняется чертежами на фиг. 1, 2, 3.

На фиг. 1 показано:

1 - ускоряемый объект (капсула, например, в виде эллипсоида вращения);

2 - грузопассажирский отсек (тор), покрытый сверхпроводящим материалом;

3 - корпус ускоряемого объекта (капсулы);

4 - гироскопический стабилизатор и накопитель кинетической энергии для регулирования магнитного поля через обратимые электрогенераторы;

5 - магнитопровод;

6 - соленоиды магнитного поля.

На ускоряемый объект снизу подается плазменная струя, имеющая среднюю скорость ионов (H⁺, O^-, OH^-, O^--) 25 км/с.

Под воздействием достаточно мощной струи объект начнет ускоряться вертикально вверх.

См. фиг. 2, где показано:

7- плазменный поток (струя).

Ускорение регулируется магнитным полем капсулы и мощностью плазменной струи.

В атмосфере Земли столб плазменной струи быстро теряет энергию и не сможет выйти за пределы атмосферы. Расчеты показывают, что для разгона объекта (капсулы) до 10 км/с при биологически приемлемых ускорениях (до 4-5 q) требуется эффективная высота плазменного столба 1-2 тыс.км. Необходимо удалить атмосферу над плазменным столбом. Решению этой задачи признан способствовать искусственный вихрь-смерч.

В целом процесс вывода полезных грузов на геостационарную орбиту выглядит так.

На линии экватора в акватории Мирового океана размещается плавучая платформа, обладающая мощной энергетикой n 100¹⁰ кВт (термоядерные реакторы, заявка 3760643/25(072169) от 5.6.84 г., автор Золотухин В.А.).

См. фиг. 3, где показано:

8 - плазмотроны (несколько сотен штук, сменяемые по мере израсходования ресурсов) в кольцевой кассетной упаковке;

9 - аэродинамическая шайба (плоское кольцо) на подвижных (регулируемых по высоте) ротирующих пилонах;

10 - ротирующие (закручивающие поступающий окружающий воздух в вихрь) пилоны, закрепленные на платформе, но способные перемещаться (выдвигаться гидродомкратами) вверх-вниз;

11 - полупогруженная в воды океана плавучая платформа (основная конструкция космодрома);

12 - термоядерный реактор с вынесенным на боковую поверхность платформы внешним контуром охлаждения;

13 - накапливаемые объекты (капсулы);

14 - якорное крепление платформы;

15 - магнитный стартовый ускоритель объектов (капсул), создающий начальное ускорение до "подхвата" плазменной струей;

16 - система шлюзования;

17 - дно океана;

18 - испаряющаяся аномально нагретая поверхность океана вокруг платформы;

19 - стенка вращающегося вихря-смерча;

20 - первый уровень конденсации (облако, нижний ярус).

Избыточное тепло энергоисточников платформы снимается омываемыми водами, за счет чего создается тепловое пятно на поверхности океана вокруг платформы (18).

Над центром поверхности платформы посредством ориентированных под углом к местному радиусу пилонов (10) формируется вихрь-смерч. Формированию смерча способствует истечение плазмы из сотен плазмотронов (8), кольцеобразно размещенных на срезе шахты, уходящей внутрь платформы. Вектор выброса плазмы большей части плазмотронов сориентирован вертикально.

Для формирования ротирующего движения окружающих воздушных масс следует оси плазмотронов крайних рядов (на кольце плазмотронов) отклонить на 1-2^o азимутально в ту же сторону, что и вращающаяся стенка вихря-смерча. В результате ротирующую составляющую движения приобретут и верхние слои атмосферы. Во избежание "сдувания" атмосферы внешние плазмотроны создают низкотемпературную плазму и содержание ионов уменьшается относительно доли примеси H₂O и O₂. Поступление H₂O; O₂ и ионов регулируется на всех высотах, на всем "коконе", окружающем восходящий плазменный столб.

В качестве сырья для плазмы используется вода (опресняется, из океана). После формирования плазменного столба в шахту платформы последовательно подаются (с интервалом в 10-12 мин) капсулы, далее они выталкиваются противоположно сориентированным магнитным полем (N=S^oCS=N) стартового ускорителя (15), далее подхватываются истекающей плазмой и постепенно ускоряются.

На высоте 36 тыс.км с угловым отклонением 22,5^o от местной координаты к западу капсулы ожидают гигантские космические орбитальные станции (базы).

После выгрузки капсул на станции и заполнения их грузами, ожидаемыми на Земле, происходит выталкивание магнитным полем и станционными плазмотронами капсул в направлении к Земле.

Конструкция орбитальной станции - самостоятельное изобретение (разработка Золотухина В.А.).

Приземляются капсулы на следующем к западу (от стартового) космодрома. Космодромы с платформами располагаются через 45^o, начиная от 3^o к востоку от нулевого меридиана по Гринвичу. Всего предполагается система из 8 (восьми) космодромов. Четыре из них работают на старт, четыре на посадку. После 0,5 суток - обмен функциями космодромов.

При посадке капсулы попадают в плазменную "воронку", постепенно тормозятся в плазменной струе и, наконец, попадают внутрь платформы, где разгружаются.

Полезные грузы и пассажиры по магнитопроводам от платформы перемещаются к плавучей базе (порт), на которой размещаются: аэропорты, морские порты, гостиницы, склады, таможенные и прочие службы.

Плавучий порт отстоит от платформы на 40-50 км.

Конструкция порта и его элементов - самостоятельное изобретение (разработка Золотухина В.А.).

Для стабилизации и ориентирования капсулы применяется система гироскопов (4) гироскопического стабилизатора, который представляет собой шаровое ядро капсулы. Вокруг гироскопического стабилизатора капсула может поворачиваться на требуемый угол в требуемой плоскости ориентирования.

Тороидальный грузопассажирский отсек (2) покрыт сверхпроводящим материалом, препятствующим проникновению магнитного поля внутрь отсека в целях недопущения негативного влияния сверхмощного магнитного поля на пассажиров и багаж.

Предлагаемая система транспорта (магнитоплазменная) имеет минимальные критические массоразмеры (капсулы и др.), начиная с которых она эффективна. Нижний предел стартовой массы капсулы автором определяется в 20 тыс.тонн. Верхний предел массы капсулы 40-50 тыс.тонн.

Оптимальная масса 25-27 тыс.тонн.

Кроме выполнения основной функции магнитоплазменный способ вывода полезных грузов на геостационарную орбиту, реализованный в систему, позволит:

а) регулировать глобальный климат;

б) уничтожить многочисленный мусор на земных орбитах (сублимация под воздействием плазменной струи);

в) восстановить озоновый слой Земли и затем регулировать его состояние;

г) удалить многочисленные радионуклиды с Земли, наработанные на атомных станциях;

д) создать "водородную экономику" на некотором избытке электроэнергии на космодромах с подачей ее на материки и построением на берегах станций электролиза.

Представленный способ вывода полезных грузов на геостационарную орбиту позволит довести грузооборот с Земли в космос до миллиардов тонн в год и до сотен миллионов пассажиров в год без существенного ущерба для экологии Земли.

Представленный способ вывода полезных грузов является одним из базовых изобретений, направленных на широкомасштабную колонизацию космоса.