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.
A skyhook is a proposed momentum exchange tether that aims to reduce the cost of placing payloads into low Earth orbit. A heavy orbiting station is connected to a cable which extends down towards the upper atmosphere. Payloads, which are much lighter than the station, are hooked to the end of the cable as it passes, and are then flung into orbit by rotation of the cable around the center of mass. The station can then be reboosted to its original altitude by electromagnetic propulsion, rocket propulsion, or by deorbiting another object with the same kinetic energy as transferred to the payload. A skyhook differs from a geostationary orbit space elevator in that a skyhook would be much shorter and would not come in contact with the surface of the Earth. A skyhook would require a suborbital launch vehicle to reach its lower end, while a space elevator would not.
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).