piątek, 30 sierpnia 2013

KOSMICZNA WINDA?



Siergiej Kriwienko


W ostatnim półroczu, media tradycyjne i elektroniczne podały kilkakrotnie krótkie informacje o tym, że Rosja i Indonezja zamierzają zbudować wspólny kosmodrom na tropikalnej wyspie Biak w pobliżu północnych brzegów Nowej Gwinei. Pisało się o tym, że start rakiety z tego miejsca będzie o wiele tańszy, niż zazwyczaj. I na koniec o tym, że w mieście Medan na Sumatrze odbyły się rozmowy wstępne na temat tego projektu. A o co w tym wszystkim chodzi?

Tak czy owak, MSZ Indonezji potwierdził fakt – rzeczywiście, cos takiego miało miejsce. Medan jest w tym przypadku miejscem symbolicznym. Położony w jego środku znamienity meczet Masjid Raya z czarnymi kopułami jest doskonałym miejscem do rozpoczynania odważnych przedsięwzięć. A teraz o tym, czym naprawdę jest ten projekt.

W Rosji na temat tzw. „napowietrznego startu” mówiło się już dawno, zaś od roku 1998 specjaliści opracowali konkretny plan jego realizacji. Istnieje korporacja „Wozdusznyj start”, która ma swoją stronę internetową, gdzie można znaleźć detaliczne dane na temat tego przedsięwzięcia. Mówiąc krótko – zamierza się wykorzystać samolot transportowy Rusłan w charakterze nosiciela dwustopniowej rakiety, która w wariancie komercyjnym nazywa się Poliet. Opracowano ją w Biurze Konstrukcyjnym im. W. P. Makiejewa na Uralu, zaś silniki do niej opracowano w Woroneżu i Samarze. Załadowana do wnętrza Rusłana rakieta bez paliwa poleciała z Samary na miejsce startu. Głównym plusem miejsca startu na równiku jest to, że nie wymaga ona silników o dużej mocy. Dlatego też zamiast z dalekowschodniego lotniska Chorol, Primorskij Kraj, rakiety należy wystrzeliwać z podrównikowej wyspy, jest to kwestia techniki lotów kosmicznych.

Vr = Vs + 30 m/s

Rakieta na starcie waży około 100 ton, większość jej masy stanowi utleniacz i paliwo – płynny tlen i skroplony gaz ziemny. Aby uskutecznić napowietrzny start rakiety, należy pierwej zatankować paliwem i utleniaczem, potem załadować do samolotu-nosiciela, a po osiągnięciu przezeń wysokości 10-11 tys. metrów wystrzelić przy pomocy specjalnego urządzenia, które zapewnia rakiecie prędkość początkową 108 km/h w stosunku do prędkości samolotu, co opisuje powyższy wzór. Kiedy samolot znajdzie się w bezpiecznej odległości od rakiety, następuje zapłon silników pierwszego stopnia i rakieta sama wchodzi na właściwą trajektorię. Wydaje się to być nietypowym i egzotycznym sposobem odpalania rakiet z pokładu samolotu, jednakże zauważmy, że w USA starty takie wykonuje się w ramach systemu „Pegasus”.

Dzięki tej technice odpalania rakiet z równika można wynosić na orbitę dostatecznie ciężkie satelity o masie do 2,5 tony. A to już wystarczy, by takie aparaty mogły lecieć dalej z orbity ku Księżycowi i innym planetom. W ten właśnie sposób będą transportowane z Ziemi na orbitę segmenty do budowy stacji kosmicznych i kosmolotów. Po prostu dlatego, że tak jest najtaniej. Masa statku kosmicznego, którym Rosjanie zamierzają polecieć na Marsa będzie wynosić nie mniej niż 480 ton.

Kraje rozpościerające się w pasie przyrównikowym mają interes w wystrzeliwaniu satelitów geostacjonarnych do monitoringu Ziemi, np. w celu wykrywania i wczesnego ostrzegania przed falami tsunami.

W tej chwili na Ziemi mamy niemało działających kosmodromów, ale w strefie ekwatorialnej istnieje tylko jeden z nich – francuski kosmodrom Kourou w Gujanie Francuskiej. Aktualnie trwają tam prace nad przygotowaniem startów rosyjskich statków kosmicznych Sojuz. Co zaś się tyczy indonezyjskiej wyspy Biak, to istnieje tam lotnisko, które miejscowe władze i tak postanowiły przebudować. Jednakże w przypadku napowietrznego startu rakiet rzecz idzie nie o kosmodromie, ale o lotnisku specjalnego przeznaczenia – posiadającego systemy kontroli startu rakiet oraz z systemami tankowania ciekłych gazów – wodoru i tlenu. Takie prace zamierzają wykonać rosyjscy uczestnicy projektu. W przyszłości wyspa ta może się stać bazą dla innych kosmicznych przedsięwzięć, takich jak np. zbudowania „kosmicznej windy”!


Kosmiczna winda?


Przypomnijmy – o takiej „windzie” mówiono jeszcze w latach 60. ubiegłego wieku z inspiracji ideą rzuconą przez radzieckiego inżyniera Jurija Arcutanowa. Potem ideę tą spopularyzował mieszkający na Śri Lance pisarz-fantasta Arthur C. Clarke, który opisał w jednej ze swych powieści „dźwig do niebios” umieszczonej na tropikalnej wyspie. (Zob. A. C. Clarke – Odyseja kosmiczna 3001 – Finał, Warszawa 1998 – przyp. tłum.) Wyspa Biak znajduje się tylko o jeden stopień na południe od równika (znajduje się ona dokładnie na 01º00’00” S - 136º00’00” E – przyp. tłum.) i doskonale nadaje się do takiej roli. Teraz ponownie wzrosło zainteresowanie zasiedleniem Srebrnego Globu, a to ze względu na to, ze z księżycowego gruntu – regolitu można wydobywać izotop helu – He-3, który nadaje się idealnie na paliwo do ziemskich reaktorów termojądrowych i elektrowni termojądrowych. (Reakcja taka ma postać wzoru: D + D => 3He + n + E, gdzie reakcję zapoczątkowuje synteza dwóch deuteronów, czyli jąder ciężkiego wodoru – D = 2H, wskutek czego dochodzi do powstania helu-3, neutronu i czterech megaelektronowoltów. Łącząc następnie Hel-3 z deuterem zgodnie ze wzorem: 2D + 3He => 24He + E otrzymujemy „zwykły” hel – 4He i ogromne ilości czystej ekologicznie energii – przyp. tłum.) Od razu po jego odkryciu kilka krajów postanowiło utworzyć na Księżycu swe stałe bazy i stacje – w tym Rosja. Ale do podjęcia prac na Księżycu potrzeba dostatecznej ilości ładunków wyekspediowanych z Ziemi. I im tańszy będzie start z naszej planety, tym lepiej. I to właśnie dlatego poza projektami wypuszczania rakiet z samolotu-matki, cennymi okazały się projekty „kosmicznej windy”. A zatem należałoby teraz popracować nad materiałami, bez których konstrukcja tej „windy do nieba” byłaby technicznie niemożliwą.

Jednakże postawienie takiej „windy do nieba” obok kosmodromu byłoby niebezpieczne, ze względu na starty rakiet i odpalanie ich silników. Podobnie poligon Kourou też nie pretendentuje do tej roli, podobnie jak jeszcze bardziej oddalony od równika hinduski kosmodrom na wyspie Śriharikota. (Drugi hinduski kosmodrom znajduje się w Orissa – obydwa zlokalizowano na wschodnim wybrzeżu Indii – przyp. tłum.) tak więc Indonezyjczycy mogą stać się właścicielami kosmodromu z całą jego infrastrukturą, ale bez niebezpiecznych odpaleń rakiet. Oczywiście w czasie rozruchu takiego skomplikowanego obiektu mogą zdarzyć się wypadki. W Brazylii trzykrotnie przerywano odliczanie z powodu awarii ich satelitów. Brazylijski kosmodrom w Alcantara do dziś dnia właściwie jeszcze nie pracuje jak powinien. A wystrzelenie rakiety z pokładu Rusłana przebiega z daleka od zamieszkałych wybrzeży i nad oceanem. A w przypadku awarii pojazd kosmiczny pozostaje cały i można go przeładować do innej rakiety. Poza tym można spokojnie budować „windę do nieba”. Taka perspektywa może tylko cieszyć...


Kiedy windą do nieba???...


Plany uczestników projektu „Wozdusznyj start” są bardzo optymistyczne – już w roku 2007 zamierzają oni przeprowadzić pierwsze starty. Wszyscy znają efekt „kanapki zawsze padającej masłem w dół” i nie będą oni takimi hurraoptymistami. Z perspektywy wyspy Biak do Rosji daleko. Jest ona za to o wiele bliżej do „brzegu Makłaja” (Nikołaj N. Mikłucho-Makłaj [1846-1888] – rosyjski uczony, który badał m.in. Nową Gwineę – przyp. tłum.), gdzie w XIX wieku Papuasi przywitali naszego znanego podróżnika jako „człowieka z Księżyca”. No, ale mamy tez nadzieję, że za kilka lat ten system zafunkcjonuje – a wszystkie dane po temu są. I kto wie, być może wkrótce człowiek z Ziemi nie pojedzie ku niebu w „kosmicznej windzie” z tropikalnej wyspy?        


Kilka uwag tłumacza


Tyle Siergiej Kriwienkow. Musze przyznać, że sam pomysł jest ciekawy, ale nie nowy, bowiem już w hitlerowskich Niemczech pracowało się nad możliwościami zwiększenia zasięgu lotu pocisków V-1 przy pomocy samolotów bombowych, które miały za zadanie dolecieć w pobliże celu i odpalić go, a następnie zawrócić. Innym hitlerowskim projektem było wystrzelenie rakiet V-2 z pokładu rakietowego bombowca Sängera. Zawsze chodziło o to samo – oszukanie siły grawitacji poprzez wyciągnięcie rakiety nad najgęstsze warstwy atmosfery i wystrzelenie jej.

W latach 60. XX w. ten sam trick zastosowali Amerykanie w Projekcie Farside, w którym rolę dźwigu rakietowego pełnił balon stratosferyczny. Mógł on podnieść rakietę do wysokości 12.000 m, zaś planowano docelowo wysokość 90 – 100 km! Próby te trwały jeszcze na początku lat 70. NB., wiele danych wskazuje na to, że takie eksperymenty prowadzono po obu stronach oceanu. Opisałem je m.in. w pracy pt. „Powojenne losy niemieckiej Wunderwaffe” Warszawa 2006.    

Co do projektu „Pegasus”, to pierwszy tego rodzaju pomysł narodził się w latach 1983-84 w ramach reaganowskiego projektu SDI/NMD, w którym pociski rakietowe MX miały być zrzucane z pokładu bombowca strategicznego B-52 na spadochronach, które ustawiały ICBM pionowo i powodowało to automatyczne odpalenie boostera pocisku, który potem leciał samodzielnie do celu, naprowadzany przez system GPS. Pochodną tego sposobu były także loty eksperymentalne amerykańskiego wahadłowca Challenger i rosyjskiego Burań. Rosjanie przegrali ten wyścig technologiczny, ale mają szansę dogonić Amerykę w dziedzinie wystrzeliwania rakiet w powietrzu, w stratosferze...


Przekład z j. rosyjskiego –

Robert K. Leśniakiewicz ©