Введение

Skyhook – это предлагаемая система обмена импульсом, предназначенная для снижения стоимости вывода полезных нагрузок на низкую околоземную орбиту. Тяжелая орбитальная станция соединена с тросом, который простирается вниз к верхним слоям атмосферы. Полезные нагрузки, значительно легче станции, захватываются на конце троса по мере его прохождения и затем разгоняются до орбитальной скорости вращением троса вокруг центра масс. Станция затем может быть поднята до исходной высоты с помощью электромагнитного двигателя, ракетной тяги или путем схода с орбиты другого объекта, обладающего той же кинетической энергией, что и переданная полезной нагрузке. Skyhook отличается от космического лифта на геостационарной орбите тем, что Skyhook будет значительно короче и не будет соприкасаться с поверхностью Земли. Для достижения нижнего конца Skyhook потребуется суборбитальный аппарат, в то время как космическому лифту это не понадобится.

История

Были предложены различные концепции и версии синхронных невращающихся орбитальных skyhook, начиная с Исаакса в 1966 году, Арцутанова в 1967 году, Пирсона и Коломбо в 1975 году, Калагана в 1978 году и Брагинского в 1985 году. Версии с наилучшим потенциалом предполагают гораздо более короткий трос на низкой околоземной орбите, который вращается в своей орбитальной плоскости, а его концы касаются верхней атмосферы Земли, при этом вращательное движение компенсирует орбитальное движение на уровне земли. Эти версии "вращающегося" skyhook были предложены Моравеком в 1976 году и Сармонтом в 1994 году. Это привело к созданию системы тросов на базе шаттлов: миссии TSS 1R, запущенной 22 февраля 1996 года на STS 75, которая была посвящена изучению базового поведения космических тросов и физики космической плазмы. Итальянский спутник был развернут на расстоянии от космического шаттла. В 2000 и 2001 годах Boeing Phantom Works, получив грант от NASA Institute for Advanced Concepts, провела детальное исследование инженерной и коммерческой целесообразности различных конструкций skyhook. Они подробно изучили конкретный вариант этой концепции, названный "Система орбитального запуска гиперзвуковых летательных аппаратов с космическим тросом" или HASTOL. Эта конструкция предусматривала перехват вращающегося крюка гиперзвуковым прямоточным воздушно-реактивным двигателем или двигателем с прямоточной камерой сгорания при полете на скорости 10 Махов. Хотя ни один skyhook пока не был построен, было проведено несколько летных экспериментов, изучающих различные аспекты концепции космического троса в целом.

Ротационный крючок

Если вращать трос вокруг общей центра масс орбиты в направлении, противоположном направлению орбитального движения, можно снизить скорость крюка относительно земли. Это уменьшает требуемую прочность троса и облегчает захват. Вращение троса можно настроить таким образом, чтобы оно точно соответствовало орбитальной скорости (около 7–8 км/с). В этой конфигурации крюк будет описывать траекторию, похожую на кардиоиду. С точки зрения наблюдателя на земле, крюк будет казаться опускающимся почти вертикально, останавливающимся и затем поднимающимся обратно. Эта конфигурация минимизирует аэродинамическое сопротивление и, следовательно, позволяет крюку спускаться глубоко в атмосферу.

Похожие понятия

Рем извергателя захвата — это вариант конструкции, представляющий собой обод или кольцеобразную структуру. Подобно вращающемуся небесному крюку, он вращался бы в направлении, противоположном направлению его орбитального движения, позволяя космическому аппарату на суборбитальной скорости пристыковаться к его нижней части и затем быть выброшенным на орбиту с верхней части. Космическому аппарату было бы проще пристыковаться к нижней части рема извергателя захвата, чем к концу небесного крюка (который указывает вниз лишь короткое время).