Где на земле самое удобное место для запуска космических ракет. Способы безракетного космического запуска

03.09.2019Рубрика: Бизнес-идеи

Для запуска космических аппаратов в космос, помимо стартовой площадки необходим комплекс сооружений, где проводятся предстартовые мероприятия: окончательная сборка и стыковка ракеты носителя и космического аппарата, предстартовое тестирование и диагностика, заправка топливом и окислителем.
Обычно космодромы занимают большую территорию и располагаются на значительном удалении от густонаселенных мест, для избежания ущерба в случае аварий и падения, отделяющихся в процессе полета ступеней.

Космодромы мира

Чем ближе точка запуска находится к экватору - тем меньше энергозатраты на вывод полезной нагрузки в космос. При запуске с экватора может сэкономить около 10 % топлива по сравнению с ракетой, стартующей с космодрома, находящегося в средних широтах. Поскольку на экваторе не так много государств, способных запускать ракеты в космос, появились проекты космодромов морского базирования.

Россия

Российская Федерация, являясь пионером в области освоения космического пространства, на данный момент удерживает первенство по количеству запусков. В 2012 году нашей страной было осуществлено 24 запуска ракет-носителей, к сожалению далеко не все успешные.

Крупнейшей «космической гаванью» России является арендованный у Казахстана космодром Байконур. Он расположен на территории Казахстана, в Кызылординской области между городом Казалинск и посёлком Джусалы, вблизи посёлка Тюратам. Площадь космодрома: 6717 км². Строительство космодрома началось в 1955 году. 21 августа 1957 года состоялся первый успешный запуск ракеты Р-7.

Схема космодрома «Байконур»

В советские времена в районе Байконура была создана огромная не имеющая мировых аналогов инфраструктура, включающая в себя помимо стартовых, подготовительных и контрольно-измерительных комплексов аэродромы, подъездные пути, служебные здания и жилые городки. Всё это после распада СССР досталось независимому Казахстану.

По официальным данным, эксплуатация космодрома в 2012 году обошлась около 5 млрд рублей в год (стоимость аренды комплекса «Байконур» составляет 115 млн долларов - около 3,5 млрд рублей в год, и ещё около 1,5 млрд рублей в год Россия тратит на поддержание объектов космодрома), что составляло 4,2 % от общего бюджета Роскосмоса на 2012 год. Кроме того, из федерального бюджета России в бюджет города Байконура ежегодно осуществляется безвозмездное поступление в размере 1,16 млрд рублей (по состоянию на 2012 год). В общей сложности космодром и город обходятся бюджету России в 6,16 млрд рублей в год.

В настоящий момент «Байконур» после передачи его военными в 2005 году, находится в ведении Роскосмоса. К концу 2007 года космодром покинули большинство военно-космических частей, на космодроме осталось около 500 российских военнослужащих.

Спутниковый снимок Google Earth: стартовая площадка №250

На космодроме имеется инфраструктура и стартовые сооружения позволяющие осуществлять запуск ракет-носителей:
- средние носители семейства «Союз», стартовая масса до 313000 кг (на базе Р-7) – площадки № 1(гагаринский старт), № 31.
-лёгкие носители «Космос», стартовая масса до 109000 кг - площадка № 41.
- средние носители семейства «Зенит», стартовая масса до 462200кг - площадка № 45.
-тяжелые носители «Протон», стартовая масса до 705 000кг - площадки № 81, № 200.
-лёгкие носители семейства «Циклон», стартовая масса до 193 000кг (на базе МБР Р-36) - площадка № 90.
- лёгкие носители «Днепр»», стартовая масса до 211000кг (совместная российско-украинская разработка на базе МБР Р-36М) – площадка № 175
-лёгкие носители «Рокот» и «Стрела», стартовая масса до 107 500 кг (на базе МБР УР-100Н) – площадка № 175.
-тяжелые носители «Энергия», стартовая масса до 2400 000кг (на данный момент не используется) – площадки № 110, № 250.

Спутниковый снимок Google Earth: "гагаринский старт"

Несмотря на регулярно получаемые выплаты за аренду космодрома и межгосударственные договорённости Казахстан периодически препятствует нормальной работе космодрома. Так, в 2012 году были отложены запуски европейского метеорологического космического аппарата MetOp-B (запуск планировался на 23 мая), российских спутников «Канопус-В» и МКА-ПН1, белорусского БКА, канадского ADS-1B и немецкого TET-1 (групповой запуск этих пяти аппаратов намечался на 7 июня), российского аппарата «Ресурс-П» (планировался на августе).
Причиной явилось длительное согласование казахстанской стороной использования поля падения первой ступени ракет-носителей в Кустанайской и Актюбинской областях (используемого при выведении спутников на солнечно-синхронную орбиту ракетой-носителем «Союз»).

Из-за позиции казахской стороны не был реализован проект создания совместного российско-казахстанского ракетно-космического комплекса «Байтерек» (на основе новой ракеты-носителя «Ангара») . Достигнуть компромисса по вопросу финансирования проекта не удалось. Вероятно, Россия будет строить стартовый комплекс для «Ангары» на новом космодроме «Восточный».

«Протон-К» выводит на орбиту модуль «Звезда» для МКС

Самым северным космодромом мира является «Плесецк», известный так же как «1-й Государственный испытательный космодром». Он расположен в 180 километрах к югу от Архангельска неподалёку от железнодорожной станции Плесецкая Северной железной дороги. Космодром занимает территорию 176 200 гектаров. Свою космодром ведет с 11 января 1957 года, когда было принято Постановление Совета Министров СССР о создании военного объекта с условным наименованием «Ангара». Космодром создавался как первое в СССР войсковое ракетное соединение, вооружённое межконтинентальными баллистическими ракетами Р-7 и Р-7А.

Семейство носителей Р-7

С 70-х до начала 90-х космодром Плесецк удерживал мировое лидерство по числу запусков ракет в космос (с 1957 по 1993 год отсюда было осуществлено 1372 запуска, тогда как с находящегося на 2-м месте Байконура лишь 917).

Однако с 1990-х годов ежегодное количество запусков с Плесецка стало меньше, чем с Байконура. Космодром находится в ведении военных, помимо вывода на орбиту ИСЗ с него периодически производятся испытательные пуски МБР.

Космодром имеет стационарные технические и стартовые комплексы отечественных ракет-носителей лёгкого и среднего класса: «Рокот», «Циклон-3», «Космос-3М» и «Союз».

Спутниковый снимок Google Earth: стартовая площадка носителей "Союз"

Так же на космодроме имеется испытательный комплекс, предназначенный для испытания межконтинентальных баллистических ракет, с ПУ шахтного типа.
Ведётся строительство стартовых и технических комплексов для ракет-носителей «Ангара» на базе СК «Зенит».

Запуск ракеты Циклон-3 с космодрома «Плесецк»

Космодром обеспечивает значительную часть российских космических программ, связанных с оборонными, а также научными и коммерческими пусками непилотируемых космических аппаратов.

Помимо основных космодромов «Байконур» и «Плесецк», запуск ракет носителей и вывод на околоземную орбиту космических аппаратов периодически осуществляется и с других космодромов.

Самым известным из них является космодром «Свободный». Основной причиной создания этого космодрома послужило то, что в результате распада СССР космодром Байконур оказался вне территории России и невозможность запуска тяжелых «Протонов» с космодрома Плесецк. Новый космодром было решено создать на базе расформированной 27-й Краснознаменной дальневосточной дивизии РВСН которая была ранее вооружена ранее БР УР-100. В 1993 её объекты были переданы в состав военно-космических сил. 1 марта 1996 указом президента здесь был образован 2-й Государственный испытательный космодром Минобороны РФ. Общая площадь этого объекта - около 700 км2.

Первый запуск ракеты-носителя «Старт 1.2» на базе БР «Тополь» с космическим аппаратом «Зея» состоялся 4 марта 1997 года. За всё время существования космодрома здесь было произведено пять запусков ракет.

В 1999 году было принято решение о строительстве на космодроме ракетно-пускового комплекса для ракеты-носителя «Стрела». Однако комплекс «Стрела» не прошёл государственную экологическую экспертизу из-за высокой токсичности применяемого в ней ракетного топлива - гептила. В июне 2005 года на заседании Совета безопасности РФ было решено в рамках сокращения вооружённых сил, ликвидировать космодром Свободный ввиду малой интенсивности запусков и недостаточного финансирования. Однако уже в 2007 году было решено создать здесь инфраструктуру для запуска ракет-носителей среднего класса. Будущий космодром получил имя - «Восточный». Предполагается, что здесь будут производиться коммерческие и научные запуски, а все военные запуски планируется производить из Плесецка.

Запуски легких ракет-носителей серии «Космос» и «Днепр» осуществлялись так же с полигона «Капустин Яр» и стартовой площадки «Ясный».

На полигоне «Капустин Яр» в Астраханской области в настоящее время проходят испытания перспективные средства ПВО. Помимо этого периодически проходят запуски ракет носителей серии «Космос» со спутниками военного назначения.

Комплекс «Ясный» - расположен на территории позиционного района «Домбаровский» РВСН в Ясненском районе Оренбургской области России. Используется для запуска космических аппаратов посредством ракет-носителей «Днепр». С июля 2006 года по август 2013 года было осуществлено шесть успешных коммерческих запусков.

Так же в России осуществлялись запуски космических аппаратов с подводных ракетоносцев стратегического назначения.
7 июля 1998 года с борта РПКСН «Новомосковск» проекта 667БДРМ «Дельфин», находясь в подводном положении, в акватории Баренцева моря были выведены на низкую околоземную орбиту два немецких коммерческих микро-спутника Tubsat-N. Это первый в истории освоения космического пространства вывод спутников на околоземную орбиту со стартом ракеты из-под воды.
26 мая 2006 года с борта РПКСН «Екатеринбург» проекта 667БДРМ «Дельфин», был успешно запущен ИСЗ «Компас 2».

Наиболее известным космодромом США безусловно является Космический центр имени Джона Фицджеральда Кеннеди. Он расположен на острове Мерритт во Флориде, центр космодрома располагается поблизости от Мыса Канаверал, посередине между Майами и Джексонвиллем. Космический центр Кеннеди - это комплекс сооружений для запуска космических аппаратов и управления полётами (космодром), принадлежащий НАСА. Размеры космодрома - 55 км в длину и около 10 км в ширину, площадь - 567 км².

Космодром был первоначально основан в 1950 году как полигон для испытания ракет. Расположение полигона было одним из наиболее удобных в США, поскольку отработавшие ступени ракет падают в Атлантический океан. Однако расположение космодрома связано с существенными природно-метеорологическими рисками. Здания и сооружения космического центра неоднократно серьёзно повреждались ураганами, а запланированные запуски приходилось откладывать. Так в сентябре 2004 года часть сооружений Космического Центра Кеннеди была повреждена ураганом Фрэнсис. Здание вертикальной сборки потеряло тысячу внешних панелей примерных размеров 1,2×3.0 м каждая. Была разрушена наружная обшивка площадью 3700 м². Крыша была частично сорвана и внутренние помещения обширно повреждены водой.

Вид сверху на район стартового комплекса № 39

Все запуски шаттлов Космический центр Кеннеди производил из стартового комплекса № 39. Центр обслуживают примерно 15 тыс. гражданских служащих и специалистов.

История этого космодрома неразрывно связана с американской пилотируемой программой освоения космического пространства. До июля 2011 года Космический Центр Кеннеди являлся местом для запуска кораблей «Спейс шаттл», использующих комплекс № 39 с инфраструктурой программы «Аполлон». Первым запуском был корабль «Колумбия» 12 апреля 1981 года. Центр - это также место для посадки орбитальных шаттлов - здесь есть посадочная полоса длиной 4,6 км.

Спейс шаттл «Атлантис»

Последний запуск космического челнока «Атлантис», состоялся 16 мая 2011 года. Тогда американский многоразовый корабль доставил на борт международной космической станции груз материально-технического снабжения, а также магнитный альфа-спектрометр.

Часть территории космодрома открыта для посещений, здесь расположены несколько музеев и кинотеатров и выставочных площадок. По территории закрытой для свободного посещения организованы автобусные экскурсионные маршруты. Стоимость автобусного тура - 38 долларов. Он включает в себя: посещение стартовых площадок комплекса № 39 и поездка в центр «Аполлон-Сатурн V», обзор станций слежения.

Центр «Аполлон-Сатурн V» - это огромный музей, построенный вокруг наиболее ценного экспоната выставки - реконструированного стартового аппарата «Сатурн V» и других относящихся к космосу экспонатов, таких, как капсула «Аполлон».

Запуски непилотируемых космических аппаратов осуществляются со стартовых площадок расположенных вдоль побережья, они эксплуатируются военно-воздушным силам США и являются частью базы ВВС США на мысе Канаверал, Эта база входит в состав Космического командования ВВС США. На мысе Канаверал расположено 38 стартовых площадок, из которых сегодня только 4 действующие. В настоящее время с космодрома стартуют ракеты Delta II и IV, Falcon 9 и Atlas V.

Спутниковый снимок Google Earth: стартовая площадка на мысе Канаверал

Отсюда 22 апреля 2010 года впервые состоялся успешный запуск беспилотного космического корабля многоразового использования Boeing X-37. Он был выведен на околоземную орбиту с помощью ракеты носителя Atlas V.
5 марта 2011 года аппарат был выведен на орбиту ракетой-носителем Atlas V , стартовавшей с мыса Канаверал. Согласно заявлениям ВВС США, с помощью второго аппарата X-37B будут отрабатываться сенсорные приборы и системы спутников. 16 июня 2012 года летательный аппарат приземлился на базе американских военно-воздушных сил Ванденберг в штате Калифорния, проведя 468 дней и 13 часов на орбите, облетев вокруг Земли более семи тысяч раз.
11 декабря 2012 года аппарат этого типа был запущен в космос в третий раз, где он и находится, по сей день.

X-37- предназначен для функционирования на высотах от 200-750 км, способен быстро менять орбиты, маневрировать, может выполнять разведывательные задачи, доставлять и возвращать небольшие грузы.

Вторым по размерам и важности объектом космической инфраструктуры США является -Военно-воздушная база Ванденберг. Здесь расположен объединённый космический командный центр. Это резиденция 14-го авиаполка, 30-го космического авиакрыла, 381-ой тренировочной группы и Западный стартовый и испытательный полигон, на котором производятся запуски спутников для военных и коммерческих организаций, а также проводятся испытания межконтинентальных баллистических ракет, в том числе «Минитмен-3».

Контрольно-тренировочные стрельбы боевыми ракетами, проводятся в основном в юго-западном направлении к атоллам Кваджалейн и Кантон. Общая протяженность оборудованной трассы достигает 10 тыс. км. Запуски ракет осуществляются в южном направлении. Благодаря географическому положению базы вся трасса их полета проходит над безлюдными районами Тихого океана.

16 декабря 1958 года с базы Ванденберг была запущена первая баллистическая ракета «Тор». 28 февраля 1959 года с Ванденберга запустили первый в мире полярно-орбитальный спутник «Дискаверер-1» на ракете-носителе «Тор-Агена». Ванденберг был выбран местом запуска и посадки Спейс шаттлов на западном побережье США.
Для запуска шаттлов были построены технические сооружения, здание сборки и перестроен стартовый комплекс №6 . В дополнение к этому существующая на базе взлётно-посадочная полоса длиной 2590 метров была удлинена до 4580 метров, чтобы облегчить посадку шаттлов. Полное обслуживание и реставрация орбитального аппарата производилась на находящемся здесь же оборудовании. Однако взрыв «Челленджера» повлёк за собой отмену всех полётов шаттлов с Западного побережья.

После заморозки программы шаттлов в Ванденберге, стартовый комплекс №6 очередной раз был переделан для запуска ракет-носителей Delta IV. Первым из космических аппаратов серии Delta IV , стартовавшим с площадки №6, была ракета запущенная 27 июня 2006 года, она вывела на орбиту разведывательный спутник NROL-22.

Запуск ракеты-носителя Delta IV с космодрома Ванденберг

В настоящее время сооружения базы Ванденберг используются для запуска спутников военного назначения, часть из них, например аппарат NROL-28 используется для «борьбы с терроризмом». NROL-28 запущен на высокоэллиптическую орбиту для сбора разведывательной информации о террористических группах на Среднем Востоке; например, датчики на борту таких спутников могут отслеживать передвижения военных транспортных средств по поверхности Земли. Вывод в космос этого спутника осуществлён носителем Atlas V, в котором использовались российские двигатели РД-180.

Для испытаний в рамках программы ПРО используется - Испытательный полигон Рейгана. Площадки для запусков расположены на атолле Кваджелейн и острове Уэйк. Он существует с 1959 года. В 1999 году полигон назван в честь бывшего президента США Рональда Рейгана.

С 2004 года на острове Омелек, входящем в состав полигона, находится стартовая площадка для ракеты-носителя Falcon 1, созданной компанией SpaceX. Всего с острова Омелек было предпринято 4 попытки орбитального запуска.

Первые три закончились неудачно, четвёртая ракета вывела на орбиту массо-габаритный макет спутника. Первый коммерческий запуск произошёл 13 июля 2009 года. Задержка была вызвана проблемами по совместимости ракеты и малазийского спутника RazakSat.
Ракета-носитель лёгкого класса Falcon 1 является частично многоразовой, первая ступень после разделения приводняется и может использоваться повторно.

Космодром «Уоллопс» расположен на территории принадлежащей НАСА, состоит из трёх отдельных участков общей площадью 25 км²: основной базы, центра на материке и острова Уоллопс, где находится стартовый комплекс. Главная база расположена на восточном побережье штата Виргиния. Был основан в 1945 году, первый удачный старт осуществлён 16 февраля 1961 года, когда на околоземную орбиту с помощью ракеты-носителя Scout X-1 был выведен научно-исследовательский спутник «Explorer-9». Имеет несколько стартовых комплексов.

В 1986 г. NASA развернуло на территории полигона контрольно-измерительный комплекс для слежения и управления полетом КА. Несколько РЛС с диаметром антенн 2,4-26 м обеспечивают прием и высокоскоростную передачу поступающей с объектов информации непосредственно их владельцам. Технические возможности комплекса позволяют проводить траекторные измерения объектов, находящихся на удалении 60 тыс. км, с точностью З м по дальности и до 9 см/с по скорости.
За годы существования с территории станции было произведено свыше 15 тыс. запусков ракет различных типов, в последнее время производится около 30 стартов в год.

С 2006 года часть полигона арендуется частной аэрокосмической корпорацией и используется для коммерческих запусков под названием «Среднеатлантический региональный космопорт». В 2013 году с космодрома Уоллопс ракетой-носителем Minotaur-V к Луне был запущен зонд Lunar Atmosphere and Dust Environment Explorer.
Так же здесь осуществляются запуски РН «Антарес» в их первой ступени установлены два кислород-керосиновых ракетных двигателя AJ-26 - разработанная компанией Аэроджет и лицензированная в США модификация двигателя НК-33 для использования на американских ракетах-носителях.

Ракета-носитель «Антарес»

По состоянию на 31 марта 2010 года фирмой «Аэроджет Рокетдайн» было закуплено у СНТК им. Кузнецова около 40 двигателей НК-33 по цене 1 млн. долларов США.

Другим коммерческим космодромом стал Стартовый комплекс Кадьяк- расположенный на одноимённом острове у берегов Аляски. Он создан для запуска лёгких ракет по суборбитальной траектории и вывода малых космических аппаратов на полярную орбиту.
Первый экспериментальный запуск ракеты с космодрома состоялся 5 ноября 1998 года. Первый орбитальный пуск состоялся 29 сентября 2001 года, когда ракета-носитель «Афина-1» вывела на орбиту 4 малых спутника.

Пуск РН «Афина-1» со стартовой площадки на о.Кадьяк. 30.09.2001 г.

Несмотря на «коммерческое» назначение космодрома с него регулярно производятся запуски ракет-носителей «Минотавр». Семейство американских, полностью твердотопливных ракет-носителей «Минотавр» разработана компанией Орбитальная научная корпорация по заказу ВВС США на основе маршевых ступеней МБР «Минитмен» и «Пискипер».

Ракета-носитель «Минотавр»

Согласно законам США запрещающим продажи правительственного оборудования, РН «Минотавр» может использоваться только для запусков правительственных спутников и не доступна для коммерческих заказов. Крайний успешный запуск Minotaur V состоялся 6 сентября 2013 года.

Помимо выведения в космос грузов с помощью ракет-носителей, в США реализуются и другие программы. В частности на орбиту выводились объекты с помощью ракет серии «Пегас», запускаемых с борта самолёта «Старгейзер»- модифицированного Lockheed L-1011.

Система разработана компанией Orbital Sciences Corporation, которая специализируется на оказании коммерческих услуг по доставке объектов в космос.

Другим примером частной инициативы является разработанный компанией Scaled Composites LLC, многоразовый аппарат Space Ship One .

Взлёт осуществляется с помощью специального самолёта White Knight (Белый Рыцарь). Затем происходит отстыковка и Space Ship One поднимается на высоту около 50 км. В космосе Space Ship One находится около трёх минут. Полёты осуществляются с частного аэрокосмического центра «Мохаве» в интересах «космического туризма».

В 2012 году в США осуществлено 13 запусков ракет-носителей. Уступая по этому показателю России в США активно ведутся работы по созданию перспективных ракет-носителей и многоразовых космических аппаратов.

По материалам:
http://geimint.blogspot.ru/2007/07/fire-from-space.html
http://ru.wikipedia.org/wiki/Космодром
http://georg071941.ru/kosmodromyi-ssha
http://www.walkinspace.ru/blog/2010-12-22-588
Все спутниковые снимки любезно предоставлены Google Планета Земля

4 марта 1997 года состоялся первый космический запуск с нового российского космодрома «Свободный». Он стал двадцатым действующим на тот момент космодромом мира. Сейчас на месте этой стартовой площадки строится космодром «Восточный», ввод которого запланирован на 2018 год. Таким образом, у России будет уже 5 космодромов — больше чем у Китая, но меньше чем у США. Сегодня мы расскажем о крупнейших мировых космических площадках.

Байконур (Россия, Казахстан)

Старейшим и крупнейшим и поныне является «Байконур», открытый в степях Казахстана в 1957 году. Его площадь составляет 6717 кв.км. В лучшие — 60-е годы — на нем производилось до 40 запусков в год. И действовало 11 пусковых комплексов. За весь период существования космодрома с него было произведено более 1300 пусков.

По этому параметру «Байконур» лидирует в мире и поныне. Ежегодно здесь запускаются в космос в среднем два десятка ракет. Юридически космодром со всей его инфраструктурой и громадной территорией принадлежит Казахстану. А Россия арендует его за $ 115 млн. в год. Договор на аренду должен закончиться в 2050 году.

Однако еще раньше большинство российских запусков должно быть перенесено на ныне строящийся в Амурской области космодром «Восточный».

Существует в штате Флорида с 1949 года. Первоначально на базе проходили испытания военных самолетов, а позже запуски баллистических ракет. Как полигон для космических запусков используется с 1957 года. Не прекращая военных испытаний, в 1957 году часть стартовых площадок предоставили в распоряжение NASA.

Здесь стартовали первые американские спутники, отсюда уходили в полет первые американские астронавты — Алан Шепард и Вирджил Гриссом (суборбитальные полеты по баллистической траектории) и Джон Гленн (орбитальный полет). После чего программа пилотируемых полетов переместилась на вновь отстроенный Космический центр, которому в 1963 году после гибели президента присвоили имя Кеннеди.

С этого момента база стала использоваться для запуска беспилотных кораблей, которые доставляли космонавтам на орбиту необходимые грузы, а также отправляли автоматические исследовательские станции на другие планеты и за пределы Солнечной системы.

Также с мыса Канаверел запускали и запускают спутники — как гражданские, так и военные. В связи с многообразием решаемых на базе задач здесь было построено 28 стартовых площадок. В настоящее время действующими являются 4. Еще две поддерживаются в рабочем состоянии в ожидании начала производства современных челноков Boeing X-37, которые должны «отправить на пенсию» ракеты «Дельта», «Атлас» и «Титан».

Был создан во Флориде в 1962 году. Площадь — 557 кв.км. Количество сотрудников — 14 тыс. человек. Комплексом безраздельно владеет NASA. Именно отсюда стартовали все пилотируемые корабли, начиная с полета в мае 1962 года четвертого астронавта Скотта Карпентера. Здесь была реализована программа «Аполлон», увенчавшаяся высадкой на Луне. Отсюда улетали и сюда же возвращались все американские корабли многоразового действия — челноки.

Сейчас все пусковые площадки находятся в режиме ожидания новой техники. Последний пуск состоялся в 2011 году. Однако Центр продолжает напряженно работать и по управлению полетом МКС, и над разработкой новых космических программ.

Находится в Гвиане — заморском департаменте Франции, расположенном на северо-востоке Южной Америки. Площадь — около 1200 кв.км. Космодром Куру был открыт Французским космическим агентством в 1968 году. За счет небольшого удаления от экватора отсюда можно запускать космические корабли со значительной экономией топлива, поскольку ракету «подталкивает» большая линейная скорость вращения Земли вблизи нулевой параллели.

В 1975 году французы пригласили Европейское космическое агентство (ESA) использовать Куру для реализации своих программ. В результате сейчас на содержание и развитие космодрома Франция отпускает 1/3 часть необходимых средств, все остальное лежит на ESA. При этом ESA является собственником трех из четырех пусковых установок.

Отсюда в космос уходят европейские узлы МКС и спутники. Из ракет здесь преобладает производящаяся в Тулузе евроракета «Ариан». Всего было произведено более 60 пусков. В то же время пять раз с космодрома стартовали наши «Союзы» с коммерческими спутниками.

КНР владеет четырьмя космодромами. Два из них решают только военные задачи, производя испытания баллистических ракет, запуск спутников-шпионов, испытания техники перехвата иностранных космических объектов. Два имеют двойное назначение, обеспечивая не только реализацию милитаристских программ, но и мирное освоение космического пространства.

Крупнейший и старейший из них — космодром Цзюцюань. Действует с 1958 года. Занимает площадь в 2800 кв.км.

Первое время на нем советские специалисты обучали китайских «братьев навек» премудростям военно-космического «ремесла». В 1960 году отсюда была запущена первая ракета ближнего действия — советская. Вскоре удачно стартовала ракета китайского производства, в создании которой также участвовали советские специалисты. После того, как произошел разрыв дружеских отношений между странами, деятельность космодрома застопорилась.

Лишь в 1970 году с космодрома был успешно запущен первый китайский спутник. Через 10 лет стартовала первая межконтинентальная баллистическая ракета. А в конце столетия отправился в космос первый спускаемый космический корабль без пилота. В 2003 году на орбите оказался первый тайквонавт.

Сейчас на космодроме действуют 4 из 7 стартовых площадок. 2 из них отведены исключительно для нужд министерства обороны. Ежегодно с космодрома Цзюцюань стартует 5−6 ракет.

Основан в 1969 году. Управляется Японским агентством аэрокосмических исследований. Расположен на юго-восточном побережье острова Танэгасима, на юге префектуры Кагосима.

Первый примитивный спутник был выведен на орбиту в 1970 году. С тех пор Япония, владея мощной технологической базой в области электроники, сильно преуспела в деле создания как эффективных орбитальных спутников, так и гелеоцентрических исследовательских станций.

На космодроме две пусковые площадки отведены под запуски суборбитальных геофизических аппаратов, две обслуживают тяжелые ракеты H-IIA и H-IIB. Именно эти ракеты доставляют на МКС научное оборудование и необходимое снаряжение. Ежегодно производится до 5 пусков.

Этот уникальный плавучий космодром, базирующийся на океанской платформе, был введен в действие в 1999 году. За счет того, что платформа базируется на нулевой параллели, запуски с нее наиболее выгодны энергетически за счет использования максимальной линейной скорости Земли на экваторе. Деятельность «Одиссея» контролирует консорциум, в который вошли Boeing, РКК «Энергия», украинское КБ «Южное», украинское ПО «Южмаш», производящий ракеты «Зенит», и норвежская судостроительная компания Aker Kværner.

«Одиссей» состоит из двух морских судов — платформы с пусковой установкой и судна, играющего роль центра управления полетами.

Стартовая площадка прежде была японской нефтедобывающей платформой, которую отремонтировали и переоборудовали. Ее размеры: длина 133 м, ширина 67 м, высота 60 м, водоизмещение 46 тыс. тонн.

Ракеты «Зенит», которые используются для запуска коммерческих спутников, относятся к среднему классу. Они способны выводить на орбиту более 6 тонн полезного груза.

За время существования плавучего космодрома на нем произведено около 40 пусков.

И все остальные

Помимо перечисленных космодромов существует еще 17. Все они считаются действующими.

Некоторые из них, пережив «былую славу», сильно сбавили активность, а то и вовсе заморожены. Некоторые обслуживают лишь военно-космический сектор. Есть и те, которые интенсивно развиваются и, очень может быть, станут со времени «законодателями космической моды».

Вот перечень стран, имеющих космодромы и их количество, включая перечисленные в этой статье

Россия — 4;

Китай — 4;

Япония — 2;

Бразилия — 1;

Израиль — 1;

Индия — 1;

Республика Корея — 1;

Космодромы мира

Россия

Крупнейшей «космической гаванью» России является арендованный у Казахстана космодром Байконур. Он расположен на территории Казахстана, в Кызылординской области между городом Казалинск и посёлком Джусалы, вблизи посёлка Тюратам. Площадь космодрома: 6717 кмІ. Строительство космодрома началось в 1955 году. 21 августа 1957 года состоялся первый успешный запуск ракеты Р-7.

Схема космодрома «Байконур»

По официальным данным, эксплуатация космодрома в 2012 году обошлась около 5 млрд рублей в год (стоимость аренды комплекса «Байконур» составляет 115 млн долларов — около 3,5 млрд рублей в год, и ещё около 1,5 млрд рублей в год Россия тратит на поддержание объектов космодрома), что составляло 4,2 % от общего бюджета Роскосмоса на 2012 год. Кроме того, из федерального бюджета России в бюджет города Байконура ежегодно осуществляется безвозмездное поступление в размере 1,16 млрд рублей (по состоянию на 2012 год). В общей сложности космодром и город обходятся бюджету России в 6,16 млрд рублей в год.

Спутниковый снимок Google Earth: стартовая площадка №250

На космодроме имеется инфраструктура и стартовые сооружения позволяющие осуществлять запуск ракет-носителей:
- средние носители семейства «Союз», стартовая масса до 313000 кг (на базе Р-7) - площадки № 1(гагаринский старт), № 31.
-лёгкие носители «Космос», стартовая масса до 109000 кг - площадка № 41.
- средние носители семейства «Зенит», стартовая масса до 462200кг - площадка № 45.
-тяжелые носители «Протон», стартовая масса до 705 000кг - площадки № 81, № 200.
-лёгкие носители семейства «Циклон», стартовая масса до 193 000кг (на базе МБР Р-36) - площадка № 90.
- лёгкие носители «Днепр»», стартовая масса до 211000кг (совместная российско-украинская разработка на базе МБР Р-36М) - площадка № 175
-лёгкие носители «Рокот» и «Стрела», стартовая масса до 107 500 кг (на базе МБР УР-100Н) - площадка № 175.
-тяжелые носители «Энергия», стартовая масса до 2400 000кг (на данный момент не используется) - площадки № 110, № 250.

Спутниковый снимок Google Earth: "гагаринский старт"

«Протон-К» выводит на орбиту модуль «Звезда» для МКС

Самым северным космодромом мира является «Плесецк», известный так же как «1-й Государственный испытательный космодром». Он расположен в 180 километрах к югу от Архангельска неподалёку от железнодорожной станции Плесецкая Северной железной дороги. Космодром занимает территорию 176 200 гектаров. Свою историю космодром ведет с 11 января 1957 года, когда было принято Постановление Совета Министров СССР о создании военного объекта с условным наименованием «Ангара». Космодром создавался как первое в СССР войсковое ракетное соединение, вооружённое межконтинентальными баллистическими ракетами Р-7 и Р-7А.

Семейство носителей Р-7

Спутниковый снимок Google Earth: стартовая площадка носителей "Союз"

Запуск ракеты Циклон-3 с космодрома «Плесецк»

Наиболее известным космодромом США безусловно является Космический центр имени Джона Фицджеральда Кеннеди. Он расположен на острове Мерритт во Флориде, центр космодрома располагается поблизости от Мыса Канаверал, посередине между Майами и Джексонвиллем. Космический центр Кеннеди — это комплекс сооружений для запуска космических аппаратов и управления полётами (космодром), принадлежащий НАСА. Размеры космодрома - 55 км в длину и около 10 км в ширину, площадь — 567 кмІ.

Космодром был первоначально основан в 1950 году как полигон для испытания ракет. Расположение полигона было одним из наиболее удобных в США, поскольку отработавшие ступени ракет падают в Атлантический океан. Однако расположение космодрома связано с существенными природно-метеорологическими рисками. Здания и сооружения космического центра неоднократно серьёзно повреждались ураганами, а запланированные запуски приходилось откладывать. Так в сентябре 2004 года часть сооружений Космического Центра Кеннеди была повреждена ураганом Фрэнсис. Здание вертикальной сборки потеряло тысячу внешних панелей примерных размеров 1,2Ч3.0 м каждая. Была разрушена наружная обшивка площадью 3700 мІ. Крыша была частично сорвана и внутренние помещения обширно повреждены водой.

Вид сверху на район стартового комплекса № 39

История этого космодрома неразрывно связана с американской пилотируемой программой освоения космического пространства. До июля 2011 года Космический Центр Кеннеди являлся местом для запуска кораблей «Спейс шаттл», использующих комплекс № 39 с инфраструктурой программы «Аполлон». Первым запуском был корабль «Колумбия» 12 апреля 1981 года. Центр — это также место для посадки орбитальных шаттлов — здесь есть посадочная полоса длиной 4,6 км.

Спейс шаттл «Атлантис»

Часть территории космодрома открыта для посещений, здесь расположены несколько музеев и кинотеатров и выставочных площадок. По территории закрытой для свободного посещения организованы автобусные экскурсионные маршруты. Стоимость автобусного тура — 38 долларов. Он включает в себя: посещение стартовых площадок комплекса № 39 и поездка в центр «Аполлон-Сатурн V», обзор станций слежения.

Центр «Аполлон-Сатурн V» — это огромный музей, построенный вокруг наиболее ценного экспоната выставки — реконструированного стартового аппарата «Сатурн V» и других относящихся к космосу экспонатов, таких, как капсула «Аполлон».

Спутниковый снимок Google Earth: стартовая площадка на мысе Канаверал

X-37- предназначен для функционирования на высотах от 200—750 км, способен быстро менять орбиты, маневрировать, может выполнять разведывательные задачи, доставлять и возвращать небольшие грузы.

Запуск ракеты-носителя Delta IV с космодрома Ванденберг

Космодром «Уоллопс» расположен на территории принадлежащей НАСА, состоит из трёх отдельных участков общей площадью 25 кмІ: основной базы, центра на материке и острова Уоллопс, где находится стартовый комплекс. Главная база расположена на восточном побережье штата Виргиния. Был основан в 1945 году, первый удачный старт осуществлён 16 февраля 1961 года, когда на околоземную орбиту с помощью ракеты-носителя Scout X-1 был выведен научно-исследовательский спутник «Explorer-9». Имеет несколько стартовых комплексов.

В 1986 г. NASA развернуло на территории полигона контрольно-измерительный комплекс для слежения и управления полетом КА. Несколько РЛС с диаметром антенн 2,4—26 м обеспечивают прием и высокоскоростную передачу поступающей с объектов информации непосредственно их владельцам. Технические возможности комплекса позволяют проводить траекторные измерения объектов, находящихся на удалении 60 тыс. км, с точностью З м по дальности и до 9 см/с по скорости.
За годы существования с территории станции было произведено свыше 15 тыс. запусков ракет различных типов, в последнее время производится около 30 стартов в год.

С 2006 года часть полигона арендуется частной аэрокосмической корпорацией и используется для коммерческих запусков под названием «Среднеатлантический региональный космопорт». В 2013 году с космодрома Уоллопс ракетой-носителем Minotaur-V к Луне был запущен зонд Lunar Atmosphere and Dust Environment Explorer.
Так же здесь осуществляются запуски РН «Антарес» в их первой ступени установлены два кислород-керосиновых ракетных двигателя AJ-26 — разработанная компанией Аэроджет и лицензированная в США модификация двигателя НК-33 для использования на американских ракетах-носителях.

Ракета-носитель «Антарес»

Пуск РН «Афина-1» со стартовой площадки на о.Кадьяк. 30.09.2001 г.

Ракета-носитель «Минотавр»

Оригинал взят у

Выведение космического аппарата на орбиту

Для выведения КА на орбиту ракета-носитель должна сообщить ему вполне определенную скорость, как по величине, так и по направлению при заданных координатах конца полета. Это обеспечивается программой выведения, полет по которой происходит при воздействии на РН органов управления. Путь, проходимый ракетой-носителем при выведении космического аппарата на орбиту, называют траекторией полета (рис. 3.14) и характеризуют активным и пассивным участками. Активный участок полета – это полет ступеней ракеты-носителя с работающим двигателем, пассивный участок – полет отработавших ракетных блоков после их отделения от ракеты-носителя. Возможен также полет ракеты-носителя в так называемом импульсном режиме, т. е. с перерывами в работе двигателей.

Рис. 3.14. Траектория ракеты-носителя:

1 - Земля; 2 - вертикальный участок полета; 3 - активный участок полета I ступени;

4 - активный участок полета II ступени; 5 - активный участок полета III ступени;

6 - орбита КА; 7 - пассивный участок полета ракетного блока II ступени;

8- пассивный участок полета ракетного блока I ступени; 9 - местный горизонт;

10 - направление радиуса Земли

Ракета-носитель, стартуя вертикально, выходит затем на криволинейный участок траектории полета, обеспечивающий постепенное уменьшение угла наклона ее оси по отношению к местному горизонту. Для уменьшения потерь скорости ракеты-носителя от аэродинамического сопротивления желательно как можно более быстрое прохождение ею плотных слоев атмосферы и приближение ее траектории полета к горизонтальной только после выхода из этих слоев. В плотных слоях атмосферы РН, как правило, движется по траектории, близкой к траектории с нулевой подъемной силой, что обеспечивает снижение нагрузок, вызываемых аэродинамическими силами при больших углах атаки, на ее корпус.

Одним из основных вопросов, связанных с траекторией полета, является вопрос ее оптимизации, т. е. определения такой траектории, при движении по которой критерий оптимальности (высота орбиты, величина полезного груза и т. д.) достигает своего максимального (минимального) значения. В этом случае обычно решают две задачи: первую - определение оптимальной траектории полета ракеты-носителя при известных ее параметрах и вторую - определение параметров РН при известных требованиях к траектории ее полета, т. е. задачу оптимального конструирования.

Как правило, ракеты-носители сообщают космическому аппарату только первую космическую скорость и выводят его или на круговую, или на эллиптическую орбиту. Достижение второй и третьей космических скоростей более выгодно за счет энергетики самого КА, стартующего в этом случае с опорной орбиты ИСЗ.

Параметры определяющие конечную скорость ракеты-носителя. В общем случае движение ракеты-носителя характеризуется достаточно сложной системой уравнений (Аппазов Р. Ф., Лавров С, С., Мишин В. П. Баллистика управляемых ракет дальнего действия. М., Наука, 1966,), одно из которых, учитывающее лишь основные силы, действующие на ракету-носитель в полете, можно записать в виде

, (3.1)

где V - скорость ракеты-носителя;

τ - время полета;

Р - тяга двигателя;

X - сила аэродинамического сопротивления;

m - текущая масса РН (масса в данный момент времени);

g - ускорение силы земного тяготения;

θ - угол наклона касательной к траектории полета относительно горизонта.

Для выявления параметров, определяющих конечную скорость РН, воспользуемся преобразованиями уравнения (3.1), в соответствии с которыми конечная скорость ракеты-носителя

где ; (3.3)

; (3.4)

– относительная масса РН – безразмерный коэффициент, характеризующий ее текущую массу; m 0 и т –стартовая и текущая массы ракеты-носителя соответственно; – нагрузка на мидель – стартовый вес, приходящийся на единицу площади максимального поперечного сечения РН; S м – площадь миделя; и – удельный импульс ракетного двигателя на уровне море и в пустоте соответственно; – безразмерный коэффициент, характеризующий тяговооруженность РН; P 0 – стартовая (на уровне моря) тяга РН; – скорость напор; V – текущая скорость РН; р 0 – давление атмосферы на уровне моря; ρ и р – текущие плотность и давление атмосферы в точке нахождения РН в данный момент времени; С Х – безразмерный коэффициент силы аэродинамического сопротивления.

Из уравнений (3.2) – (3.5) следует, что конечная скорость ракеты-носителя определяется конструктивно-энергетическими параметрами: относительной конечной массой μ к, удельным импульсом двигателя и , тяговооруженностью РН, характеризуемой величиной ν 0 , аэродинамической компоновкой, характеризуемой значениями Р м и С Х, и параметрами траектории (программой изменения угла θ , изменением скоростного напора q и давления окружающей среды р по времени полета). Относительная конечная масса РН

, (3.6)

где m пг – масса полезного груза; m кон – масса элементов конструкции корпуса РН и ее систем; m то – масса остатков топлива; m гн – масса газов наддува; m 0 – стартовая масса РН.

Величина μ к определяется совершенством конструкции корпуса, агрегатов и систем ракеты-носителя, а также совершенством двигателя и топливной системы, которые определяют величину остатков топлива и конечную массу газов наддува топливных баков. Совершенство конструкции корпуса, агрегатов и систем зависит от искусства конструктора, принятой компоновочной схемы, развития материаловедения и уровня нагрузок, определяемых, степенью оптимизации траектории полета.

Чем меньше величина μ к тем большую скорость развивает РН в конце своего полета.

Удельный импульс двигателя зависит от типа двигательной установки (РДТТ, ЖРД, ЯРД), компонентов топлива (рабочего тела) и уровня развития двигателестроения. Последний характеризуется совершенством конструкции двигателя (наличием или отсутствием непроизводительных потерь компонентов топлива), совершенством процессов сгорания топлива и степенью расширения продуктов сгорания. Чем выше удельный импульс двигателя , тем дольше конечная скорость ракеты-носителя.

Тяговооруженность РН – имеет двойственное влияние на величину конечной скорости. Ее возрастание приводит к уменьшению времени полета и увеличению скорости прохождения плотных слоев атмосферы (увеличению скоростных напоров), уменьшению затрат, энергии на преодоление силы земного тяготения и увеличению их на преодоление сил аэродинамического сопротивления. Одновременно возрастают нагрузки, действующие на корпус РН, что обусловливает увеличение ее конечной массы. Сложный характер влияния тяговооруженности ракеты-носителя на величину ее конечной скорости при конкретном проектировании приводит к необходимости совместной оптимизации параметров РН и траектории ее полета.

Влияние аэродинамической компоновки ракеты-носителя на ее конечную скорость определяется нагрузкой на мидель Р м и коэффициентом силы аэродинамического сопротивления С Х, при этом коэффициент С Х является прямым показателем совершенства аэродинамической компоновки, а Р м – косвенным, хотя и более наглядным. Совершенство аэродинамической компоновки простых компоновочных схем (моноблочные, без большого количества элементов, выступающих над обводами корпуса, с ограниченным количеством двигателей и т. п.) достаточно хорошо характеризуется величиной Р м, а аэродинамическое совершенство более сложных компоновочных схем – коэффициентом С Х. Аэродинамическое совершенство может характеризоваться безразмерным коэффициентом

где – относительная масса полезного груза при произвольной нагрузке на мидель;

μ пг 10 000 – относительная масса полезного груза при Р м =10 000 кгс/м.

Схемы выведения на орбиту космического аппарата.

Скорость, необходимая для выведения КА на круговую орбиту в центральном поле тяготения Земли, определяется по формуле:

где g = 9,81 м/с2 − ускорение свободного падения; R = 6 371 км − средний радиус Земли; Н − высота орбиты КА над поверхностью Земли.

Значение этой скорости при H=0 называют первой космической скоростью (~ 7 900 м/с). Для низкой круговой орбите H=200 км (базовая орбита) скорость движения КА равна 7 791 м/с, для геостационарной орбиты H=35 809 км – 3 076 м/с.

Для эллиптических орбит конечные скорости V э = 7 900…11 200 м/с. Полет КА по параболе с энергетической точки зрения характеризуется так называемой второй космической скоростью, равной V п ≈ 11 200 м/с, которая позволяет преодолеть земное притяжение. Движение по параболе относительно Земли возможно только в случае отсутствия других сил воздействия, кроме силы земного тяготения.

Гиперболические орбиты характеризуются скоростями V г > 11 200 м/с, куда входит и третья космическая скорость (V г ≈ 16 700 м/с) – наименьшая начальная скорость, при которой КА может преодолеть не только земное, но и солнечное притяжение и покинуть Солнечную систему.

Следует учитывать, что за счет вращения Земли РН с КА приобретает некоторую начальную скорость, которая при запуске в восточном направлении составляет: на экваторе – 465 м/с, а на широте российского космодрома Плесецк – 210 м/с.

На практике реализуются различные методы выведения КА на орбиту, каждый из которых влияет на многие параметры, такие как требуемая энергия, программа изменения тяги, параметры ступеней РН, продолжительность выведения, условия видимости участков выведения с определенных пунктов и другие. Однако главным требованием, определяющим выбор типа выведения, остается требование минимизации энергии. Различают три основных типа вывода:

− полностью активный вывод (прямое выведение);

− баллистический вывод;

− эллиптический вывод (с участком движения по перигейной круговой орбите радиуса, равного перигейному расстоянию переходной орбиты или без него).

При прямом выведении имеется лишь один активный участок, параметры движения в конце которого должны совпадать с требуемыми орбитальными параметрами движения КА. Этот тип вывода по сравнению с двумя последующими типами вывода является менее экономичным поскольку с увеличением продолжительности активного участка возрастает расход энергии на преодоление гравитационных сил. По этому методу целесообразно осуществлять выведение КА только на низкие (до 400 км) орбиты. При этом важное значение приобретают вопросы выбора оптимальной программы движения РН, обеспечивающей минимум расхода энергии.

При баллистическом выводе реализуются траектории, подобные траекториям МБР, которые представляют собой дуги эллиптических траекторий в центральном поле тяготения. При этом вершина эллиптической траектории должна касаться орбиты, на которую выводится КА. В вершине траектории КА сообщается дополнительный импульс до требуемой орбитальной скорости (второй активный участок). Данный метод по сравнению с другими обладает следующими свойствами: меньше время полета, прямая видимость во время выведения, более благоприятные условия для спасения отдельных ступеней РН. Граница высот, для которых баллистический тип вывода оказывается более приемлемым с точки зрения расхода энергии составляет около 1 000 км.

При эллиптическом выводе КА вначале выводится на круговую орбиту малой высоты (180…200 км), на которой (сразу или спустя некоторое время) он разгоняется до перигейной скорости переходного эллипса (траектории Гомана), в апогее которого, касающегося заданной орбиты, КА разгоняется до требуемой орбитальной скорости.

Широкое применение в космонавтике находит геостационарная орбита (ГСО), расположенная в плоскости экватора с высотой над поверхностью земли 35 809 км. Наклонение и эксцетриситет этой орбиты равны нулю, движение происходит в восточном направлении с периодом равным суточному вращению Земли (23 ч 56 мин 4 сек).

Наиболее выгодным с энергетической точки зрения является выведение КА на ГСО со стартовых площадок, расположенных на экваторе. Запуск КА на геостационарную орбиту с космодромов России является более сложным, так как требует дополнительного изменения плоскости орбиты КА. Этот энергоемкий маневр осуществляется, как правило, с помощью специальных многократно включаемых ступеней РН – разгонных блоков (РБ). При этом используются способы выведения, включающие в себя пассивные участки и опорные орбиты. Практическое применение в настоящее время для выведения КА на ГСО нашли двух- и трехимпульсные схемы выведения, а также использование для поворота плоскости орбиты гравитационного поля Луны. Разгонные блоки используются также для выведения КА на межпланетные траектории.

При выводе спутника на орбиту ракета-носитель обычно сообщает ему начальную скорость после пересечения плотных слоев атмосферы, на высоте, не меньшей 140 км. В момент, когда достигнута необходимая орбитальная скорость, двигатель последней ступени ракеты-носителя выключается. Далее от этой ступени могут отделяться один или несколько искусственных спутников, предназначенных для разных целей. В момент отделения спутник получает небольшую дополнительную скорость. Поэтому начальные орбиты спутника и последней ступени ракеты-носителя всегда несколько отличаются между собой.

Помимо одного или нескольких спутников с той или иной аппаратурой и последней ступени ракеты-носителя обычно на близкие орбиты выводятся и некоторые детали, например, части носового обтекателя, защищающего спутник при прохождении плотных слоев атмосферы, и т. п.

В принципе начальной точкой движения спутника может быть любая точка его орбиты, но характеристическая скорость РН будет минимальной, если активный участок кончается вблизи перигея. В случае, когда перигей находится вблизи плотных слоев атмосферы, особенно важно, чтобы приобретенная спутником при разгоне скорость не была меньше заданной величины и чтобы ее направление минимально отклонялось от горизонтального (рис. 3.15, а, б). В противном случае спутник войдет в плотные слои атмосферы, не завершив и одного оборота.

Если запланированная орбита расположена достаточно высоко, то небольшие ошибки не грозят гибелью спутнику, но из-за них полученная орбита, даже если не пересечет плотные слои атмосферы, может оказаться непригодной для намеченных научных целей. Участок выведения на орбиту обычно включает в себя один или больше пассивных интервалов. При высоком перигее орбиты, на которую выводится спутник, пассивный участок выведения может иметь более 10 000 км в длину. Траектория выведения, представляющая собой, вообще говоря, пространственную

кривую, расположена вблизи плоскости орбиты спутника. Если запуск производится точно в восточном направлении, то наклонение плоскости орбиты равно широте места запуска. При этом плоскость орбиты касается параллели. Во всех остальных случаях наклонение орбиты может быть только больше широты космодрома (в частности, при запуске в западном направлении, когда плоскость орбиты также касается параллели космодрома, наклонение должно быть больше 90°). Меньше широты места запуска наклонение орбиты может быть только в том случае, если предусмотрен маневр изменения плоскости орбиты уже после вывода на нее.

Способы выведения спутника на орбиту показаны на рис. 3.16.

На активном участке от ракеты-носителя может отделиться спутник еще до выключения последней ступени. После выключения может отделиться второй спутник. Очевидно, орбиты двух спутников будут различны, но их перигейные высоты будут отличаться мало, так как за время дополнительного разгона последняя ступень не могла подняться слишком высоко. Апогеи же могут находиться различных высотах, ибо даже небольшое увеличение начальной скорости резко поднимает апогей.

Отделение двух спутников на активном участке полета последней ступени было впервые произведено 30 января 1964 г. При этом советский спутник «Электрон-1» был выведен на орбиту с высотой перигея 406 км и высотой апогея 7 145 км, а спутник «Электрон-2» - с высотами соответственно 457 км и 68 000 км. Выбор орбит определялся целями запуска - изучением внутренней и внешней части пояса радиации.

В случаях, когда намеченная орбита спутника круговая на большой высоте, или эллиптическая с высоким перигеем, или эллиптическая с низким перигеем, но с апогеем, расположенным в определенной области пространства, может оказаться необходимым предварительный вывод спутника на низкую промежуточную орбиту. При этом требуются дополнительные импульсы, сообщаемые верхней ступенью ракеты или бортовым двигателем спутника.

Предположим, что имея космодром в точке А (рис. 3.17), мы желаем вывести спутник на эллиптическую орбиту с апогеем, расположенным над точкой А. Разогнав спутник до круговой скорости в точке В, мы выведем его на низкую промежуточную орбиту 1. Если теперь сообщить спутнику в точке С приращение скорости, включив двигатель новой ступени или повторно включив предыдущую ступень, то спутник перейдет на эллиптическую орбиту с апогеем), расположенным над А. Подобный прием используется при запусках советских спутников связи типа «Молния», апогей которых должны располагаться на высоте приблизительно 40000 км непременно над северным полушарием (но, конечно, не обязательно над космодромом). Трудность такого запуска в том, что точка С находится вне зоны радиовидимости радиолокационных станций слежения.

Если в апогее эллиптической орбиты сообщить еще одно приращение скорости, то можно перевести спутник на новую орбиту. В частности, если довести скорость в точке D до местной круговой, то спутник перейдет на круговую орбиту 3. Если точка D находится на высоте 35 800 км, то мы получим суточный спутник с орбитальной скоростью 3,08 км/сек, а если вдобавок космодром и а орбита находятся в плоскости экватора, то стационарный. Если же точка А не находится на экваторе, то понадобится в момент пересечения экваториальной плоскости еще одним импульсом исправить положение плоскости орбиты. Положение точки С на промежуточной орбите 1 выбирается с таким расчетом, чтобы стационарный спутник находился над заданной точкой экватора. Обычно вследствие погрешностей в периоде обращения спутника это удается не сразу. Спутник начинает медленно «дрейфовать» на восток или на запад, и необходимы дополнительные коррекции орбиты, чтобы остановить его над заданной точкой, а впоследствии и компенсировать неизбежные возмущения. Наконец, в апогее промежуточной орбиты 2 (не обязательно на высоте 35 800 км) можно превысить с помощью бортового двигателя местную круговую скорость, и тогда точка D станет перигеем новой эллиптической орбиты 4. Таким путем выводятся спутники на эллиптические орбиты с высокими перигеями. В качестве примера можно указать американский спутник связи «Реле-2», запущенный 21 января 1964 г. на орбиту с перигеем на высоте 2 091 км и апогеем на высоте 7 411 км.

Любопытно, что, используя две промежуточные орбиты 1 и 2 (рис. 3.17), можно с помощью одной ракеты-носителя вывести два спутника на одну и ту же круговую орбиту (или почти одну и ту же) так, чтобы они находились одновременно в двух существенно разных точках этой орбиты. Для этого достаточно после вывода одного спутника на орбиту 3 в точке D позволить второму спутнику совершить целое обращение по орбите 2, чтобы при новом приходе в апогей D быть, наконец, выведенным на орбиту 3. Можно так подобрать периоды обращения орбит 2 и 3, чтобы оба спутника оказались друг от друга на заданном расстоянии по дуге орбиты (в принципе даже на концах одного диаметра). Таким путем в США в 1963, 1964, 1965 и 1967 гг. были выведены на круговые орбиты высотой примерно 100 000 км четыре пары спутников-инспекторов «Вела-Хоутел» (для обнаружения ядерных взрывов в космосе), причем один спутник в паре опережал на 130 - 140° другой. При всех запусках на промежуточной орбите 2 оставался еще и третий, научный спутник.

Процесс выведения ИСЗ на стационарную орбиту (рис. 3.18) поэтапно можно представить следующим образом (рис. 3.18, а):

– запуск со стартовой позиции, находящейся вблизи от экватора, в восточном направлении на орбиту ожидания высотой 185...250 км;

– в момент пересечения экваториальной плоскости перевод спутника с орбиты ожидания на промежуточную орбиту, апогей которой совпадает с высотой синхронной орбиты;

– проведение необходимых манёвров по ориентации на промежуточной орбите для подготовки к включению апогейного двигателя;

– после совершения нескольких витков по переходной орбите переход с помощью апогейного двигателя на орбиту близкую к круговой;

– точный перевод ИСЗ в точку над заданной долготой и коррекция его периода обращения и эксцентриситета орбиты; перевод ИСЗ (если требуется) из режима стабилизации вращением в режим стабилизации по трем осям и развертывание солнечных батарей;

– периодическая коррекция параметров орбиты для обеспечения нахождения ИСЗ над заданной точкой земной поверхности.

Возможно выведения ИСЗ на орбиту по схеме, представленной на рис. 3.18, б.

Сложно представить как изменится наш мир приди в него дешевые космические запуски. Базы на других планетах и спутниках, космический туризм, орбитальные заводы и многое другое станет не просто реальностью, а обыденностью. Удешевление вывода грузов за пределы нашей колыбели это сейчас первоочередная цель всей космонавтики. Предлагаю вашему вниманию обзор самых популярных проектов по запуску грузов неракетными способами.

Космический лифт

Должно быть самый популярный и тиражируемый в СМИ способ. Космический лифт - это натянутый от поверхности Земли трос и уходящий от нее на 144.000 км в космос.
Основание представляет собой место на поверхности планеты, где прикреплен трос и начинается подъем груза. Оно может быть как подвижным (например быть размещенным на океанском судне), так и не подвижным. Преимущество подвижного основания вполне очевидно - есть возможность уходить от ураганов и бурь, которые могут повредить трос.

Трос представляет собой очень тонкую нить (относительно своей длины конечно же) из сверхпрочного материала, проведенную за геостационарную орбиту и удерживаемый в таком положении за счет центробежной силы. В настоящее время не представляется возможным создание подобного материала, однако согласно теории, подобным материалом могут стать углеродные нанотрубки. Увы, до их производства в промышленных масштабах еще очень далеко. Прочность космического троса должна быть порядка 65-120 гигапаскалей, в зависимости от высоты (для сравнения, прочность стали не превышает 1 ГПа).

Противовес служит для того, чтобы трос всегда находился в состоянии натяжения. Им может служить любой массивный объект, будь то астероид или космическая база (что более привлекательно). Противовес находится значительно выше геостационарной орбиты, следовательно при разрыве троса он вполне может улететь на околосолнечную орбиту. Поэтому если им будет служить космическая станция, то ее необходимо снабжать собственной двигательной установкой.

Грузы на орбиту поднимаются специальным подъемником (а может быть даже не одним), и согласно расчетам ученых, путь из конца в конец должен занять около 7 суток. Не быстро конечно, но зато очень дешево. В конце концов это гораздо быстрее, чем запуск с помощью ракет, подготовка которых занимает долгие месяцы. Само собой проект такого масштаба должен быть международным, ведь ни одно государство не осилит его в одиночку. А это в свою очередь вызывает целый ряд проблем и вопросов. Во-первых, на какой территории размещать подобное сооружение? Ведь из-за его исполинских размеров, не избежать нарушения воздушного пространства нескольких государств. Во-вторых, космический лифт необходимо защитить от террористических актов и военных конфликтов.

Плюсы:

Относительная дешевизна доставки грузов на геостационарную орбиту
Значительная экономия средств при запуске межпланетных космических аппаратов
Возможность реализации недорогих космических экскурсий
В отличии от ракет, в атмосферу не выбрасывается никаких токсичных веществ

Минусы:

Сложность реализации
Высокие затраты на строительство
Необходимость решения многих юридических и правовых вопросов

Да и трос должен быть изготовлен из сверхпрочного материала, которого сейчас, увы, нет.

Самый подходящий и близкий к созданию материал - углеродные нанотрубки, но прогресс в их изготовлении оставляет желать лучшего. Кроме того это не самый быстрый способ попасть на орбиту.

Надувной лифт для отправки в космос

Канадская компания Thoth Technology решила пойти менее амбициозным путем. Высота башни, патент на которую был выдан в США 21 июля 2015 года, будет составлять 20 километров, а диаметр ― около 230 метров.

Башня будет оснащена одной или несколькими палубами, с которых можно будет запускать спутники с полезными нагрузками. Возможно, 20 километров звучит не так впечатляюще, как 36 тысяч километров , однако башня Thoth всё равно будет в 20 раз выше любой другой ныне стоящей на Земле рукотворной структуры. К тому же она будет достаточно высокой, чтобы сократить затраты на космические запуски примерно на треть.

Канадские инженеры предлагают изготовить башню из армированных надувных секций с внутренним лифтом.

Гигантская надувная башня не должна раскачиваться на ветру, но само строение будет слишком высоким для использования оттяжек. По этой причине специалисты предлагают использовать систему маховиков, которые обеспечат динамическую устойчивость и будут действовать в качестве компрессоров для конструкции. Маховики смогут регулировать давление и вращение, компенсировать любой изгиб башни и будут держать её в фиксированном состоянии всё время.

Патент также предполагает, что лифт будет двигаться не на тросах (двадцатикилометровый трос не смог бы выдержать свой собственный вес без деформации). Грузы будут доставлять наверх либо по пневмотрубе, благодаря нагнетаемому давлению, либо снаружи при помощи устройств, похожих на механических пауков.

Основным предназначением башни Thoth станет запуск космических аппаратов с верхней части башни. Она будет действовать как стартовая площадка и заменит первую ступень ракеты-носителя. Также её можно будет использовать для посадки и дозаправки.

Skyhook представляет собой вращающийся спутник, который находится на околоземной орбите, и двух достаточно длинных тросов, которые расходятся от него в противоположные стороны. Спутник должен вращаться в плоскости своей орбиты, таким образом чтобы тросы соприкасались с верхними границами атмосферы при каждом обороте.

Скорость вращения конструкции будет частично или полностью компенсировать орбитальную скорость. В целом Skyhook напоминает гигантское колесо обозрения с двумя спицами по бокам, которое катится вдоль поверхности земли с орбитальной скоростью. На трос Skyhook можно подвешивать грузы с гиперзвуковых самолётов или стратостатов. При этом вся конструкция Skyhook работает как гигантский маховик - накопитель вращательного момента и кинетический энергии.

Пусковая петля

Пусковая петля или петля Лофстрома - это проект системы кабельного транспорта, предназначенного для вывода грузов на околоземную орбиту. В основе проекта лежит кабель, который непрерывно движется с огромной скоростью (12-14 км/с) внутри вакуумной трубы. Для того чтобы шнур не соприкасался со стенками трубы, они разделены между собой магнитной подвеской.

Ускорительная секция космической петли (возвратный кабель не показан).

В целом это устройство является огромное сооружение длиной около 2000 км, а сама петля должна подниматься на высоту до 80 км и удерживаться на ней за счёт момента инерции вращающегося кабеля. Вращение кабеля по сути переносит вес всего сооружения на пару магнитных подшипников, которые его поддерживают, по одному на каждом конце. Плюс этой системы в том, что она может обеспечивать запуски космических туристов, обеспечивая относительно мягкий уровень перегрузки, равный 3g.

Преимущества

Ожидается, что пусковая петля обеспечит высокий темп запусков (несколько пусков за час, вне зависимости от погоды), и эта система практически не загрязняет окружающую среду. При ракетном запуске образуются загрязнения в виде нитратов из-за высокой температуры выхлопных газов, и в зависимости от вида топлива могут выделяться парниковые газы. Пусковая петля, как разновидность электрической силовой установки, является экологически чистой, она может работать от любого источника энергии: геотермального, ядерного, солнечного, ветрового или любого другого, даже непостоянного типа, так как система имеет огромный встроенный накопитель энергии.

В отличие от космического лифта, который должен проходить через радиационный пояс в течение нескольких дней, пассажиры пусковой петли могут быть запущены на низкую околоземную орбиту, которая ниже радиационного пояса, или же пройти через него за несколько часов. Эта ситуация аналогична той, с которой сталкиваются астронавты Аполлона, для которых дозы радиации в 200 раз ниже, чем может дать космический лифт.

В отличие от космического лифта, который подвержен риску столкновения с космическим мусором и метеоритами по всей его длине, пусковая петля располагается на высотах, где орбиты нестабильны из-за сопротивления воздуха. Космический мусор там долго не сохраняется, шанс столкновения его с установкой довольно мал. В то время как период существования космического лифта составляет порядка нескольких лет, повреждения или разрушения пусковой петли могут случиться сравнительно редко. Кроме того, пусковая петля сама по себе не является значительным источником космического мусора, даже в случае аварии. Все её возможные обломки будут иметь перигей, пересекающийся с атмосферой, либо их скорости будут ниже первой космической.

Пусковая петля ориентирована на перевозки людей, потому что в ней максимальное ускорение 3g является безопасным, подавляющее большинство людей способны его выдержать. Кроме того, она даёт гораздо более быстрый способ достижения космического пространства, чем космический лифт.

Пусковая петля будет работать тихо, в отличие от ракет она не будет оказывать никакого шумового воздействия.

Наконец, низкая стоимость вывода на орбиту полезной нагрузки делает её пригодной даже для колонизации космоса .

Трудности

Раскрученная петля будет запасать огромное количество энергии в виде импульса. Поскольку система магнитной подвески будет обладать большой избыточностью, сбой на небольшом участке не повлияет на работоспособность системы. Но если случится значительное разрушение конструкции, произойдёт выделение всей запасённой энергии (1.5 петаджоуля), которая эквивалентна взрыву атомной бомбы , мощностью 350 килотонн (правда, без излучения радиации). Хотя это огромное количество энергии, маловероятно, что произойдёт уничтожение всей конструкции из-за очень больших её размеров, а также потому что при обнаружении неисправности большая часть энергии будет направлена в специально предусмотренное место. Возможно, придётся принять меры для снижения кабеля с высоты 80 км с минимальным ущербом, например, предусмотреть парашюты. Поэтому для обеспечения безопасности и по астродинамическим причинам, пусковую петлю нужно будет устанавливать над океаном в районе экватора, вдали от населённых пунктов.

Опубликованный проект пусковой петли требует электронное управление магнитной левитацией для сведения к минимуму рассеиваемой мощности и стабилизации затуханий кабеля, вызванных другими причинами. Неустойчивость будет возникать в первую очередь в поворотных секциях, а также в кабеле.

Поворотные секции потенциально неустойчивы, поскольку движение ротора по направлению от магнитов приводит к уменьшению магнитного притяжения, тогда как движение в сторону магнитов создаёт повышение притяжения. В любом случае возникает неустойчивость. Эта проблема решается с помощью систем сервоуправления, которые управляют силой магнитов. Хотя надежность сервоприводов на высокой скорости вращения ротора является предметом исследования, для сдерживания ротора в случае сбоя системы будет потеряно очень много последовательных секций сервоприводов.

Секции кабеля также разделят эту потенциальную участь, хотя силы здесь намного меньше. Однако, существует ещё одна потенциальная нестабильность, заключающаяся в том, что кабель/оболочка/ротор может подвергнуться меандрированию (как цепь Лариата), причём, амплитуда колебаний этого процесса может нарастать без ограничений (резонанс). Лофстром считает, что этой неустойчивостью также можно управлять в режиме реального времени с помощью сервомеханизмов, хотя пока что никто этого не делал.

Для поддержания вакуума в системе на приемлемом уровне, понадобится множество равномерно распределённых по длине вакуумных насосов (т.е. и на высоте 80 километров тоже) постоянно работающих на откачку, для компенсации натекания.

Сложности представляет получение необходимой электрической мощности посреди океана.

Проблемы

Суборбитальные космические полёты начинаются с высоты примерно 100 км, при этом уже на высоте 30 км снижение плотности воздуха сводит на нет аэродинамические преимущества крыла и для дальнейшего увеличения высоты нужны ракетные технологии.
Затруднена масштабируемость - ракеты, которые выводят хотя бы 2 тонны на орбиту, весят 100-200 тонн, что близко к пределу грузоподъемности существующих самолётов: Ан-124 поднимает 120 тонн, Ан-225 - 247 тонн.
Проблемы структурной прочности полезной нагрузки и ракеты-носителя - спутники достаточно часто разрабатываются с требованием выдерживать только осевые перегрузки, и даже горизонтальная сборка (когда спутник лежит «на боку») для них недопустима.
Необходимость разработки мощных гиперзвуковых двигателей. Поскольку эффективный носитель - это быстрый носитель, обычные турбореактивные двигатели плохо подходят.

При существующем уровне развития технологий аэрокосмические системы могут стать эффективным средством доставки грузов на орбиту, но только если эти грузы будут небольшими (в районе пяти тонн), а носитель - гиперзвуковым.

StarTram, орбитальная пушка (пушка Гаусса), электромагнитная катапульта и ракетные салазки .

Все эти идеи схожи с идеей запуска объектов посредством выстрела из огромного орудия рассматривалась фантастами еще в XIX веке. Со временем концепция совершенствовалась, и сегодня до сих пор рассматривается теоретиками как возможный метод доставки на орбиту. Суть данного способа безракетного запуска заключается в том, чтобы посредством электромагнитного ускорения «выстрелить» аппарат, передав ему достаточную скорость, и при достижении орбиты он использовал минимум несомого топлива, получая возможность нести максимум груза.

StarTram предлагает ускорить беспилотный корабль с перегрузкой 30g через тоннель длиной 130км, на конце которого находится окно из плазмы, предотвращее попадание воздуха в тоннель. В идеале окно должно располагаться на горной вершине высотой 6000км, где запуск будет проводиться под углом 10 градусов со скорость 8,78 км/с. Так же можно получить бонус от вращения Земли в виде дополнительной скорости, если «стрелять» на восток, что компенсирует потери от прохождения атмосферы.

Сама конструкция будет походить на огромное артиллерийское оружие, длина ствола которого может достигать нескольких километров, либо располагаться вглубь поверхности по принципу ракетной шахты.

Теоретически, такая конструкция позволит разгонять снаряд до необходимой для вывода на стационарную орбиту первой космической скорости (около 8 км/с) однако достигаемые при таком ускорении перегрузки будут огромны, порядка 100g, а сопротивление воздуха в нижних слоях атмосферы потребует сверхпрочных жаростойких материалов для оболочки «снаряда», так что разумным будет использовать такой метод запуска исключительно для грузов.

Космическая пушка сама по себе не приспособлена к выводу грузов на стабильную орбиту вокруг Земли. Законы физики не дают достичь стабильной орбиты без коррекции полёта после запуска. Траектория запуска может быть параболической, гиперболической или эллиптической (при достижении первой космической скорости).

Последняя завершается на поверхности Земли в точке запуска (плюс-минус вращение планеты и сопротивление атмосферы). А это означает, что без корректировки баллистическая траектория будет всегда заканчиваться падением на планету в пределах первого витка, при условии, что запуск произведен с первой космической скоростью. При запуске со второй космической скоростью снаряд выходит на орбиту вокруг Солнца, которая пересекается с орбитой Земли, однако, эта орбита, из-за возмущений от других планет, может измениться и более не пересекаться с орбитой Земли. Поэтому запуск из космической пушки возможен только аппаратов оборудованных своими двигателями для корректировки, к тому же им необходима серьезная термозащита для прохождения атмосферы.

Но например на Луне, где нет атмосферы, пушечная схема может оказаться оптимальной.

Лазерные двигательные системы

Лазерные двигательные системы могут передавать импульс космического аппарата двумя различными способами. Первый способ заключается в использовании давления фотонов, передавая импульс по принципу солнечных и лазерных парусов. Второй способ использует лазер для нагревания рабочего вещества космического аппарата, как и в обычной ракеты.

Так, например, для выведения спутника весом 100 кг необходим лазер мощностью не менее 1 Мвт. В настоящее время установлено, что для вышеуказанных целей наиболее эффективно может быть использован газодинамический лазер. В этом случае лазерная технология значительным образом пересекается с технологией создания современных ракет, которая за 50 лет уже достаточно хорошо развита, что и позволяет ставить подобные задачи. Кроме того, лазер должен работать в импульсно-периодическом режиме с высокой частотой повторения коротких импульсов для исключения процесса экранирования поступающего лазерного излучения плазмой, возникающей при работе двигателя, а также в целях повышения эффективности его работы. По мнению отечественных и зарубежных специалистов, подобные лазерные реактивные двигатели смогут найти применение в составе дешевых одноступенчатых средств выведения нано- микро- и мини-спутников.

Космический фонтан

Эта концепция была впервые представлена совместными усилиями Роберта Л. Форварда, Марвина Мински, Джона Маккарти, Ханса Моравеца, Родерика Хайда, и Лоуэлла Вуда. Обширный объем информации о ней можно найти в книге Роберта Л. Форварда «Indistinguishable From Magic».

В отличие от оригинальной конструкции космического лифта, фонтан является чрезвычайно высокой башней, поскольку такая высокая башня не может поддержать свой вес с использованием традиционных материалов, планируется, что этот вес будет поддерживаться следующим образом: внутри башня будет полая, внутри этой полости находятся специальное гранулированное вещество. Это вещество, после передачи ему кинетической энергии, быстро движется вверх от нижней части башни и передает эту энергию в верхней её части, после чего под воздействием силы тяжести падает обратно, это будет удерживать башню от падения.

Космический фонтан использует непрерывный поток электромагнитно-ускоренных металлических гранул, чтобы доставить груз на запредельные высоты, используя те же основные физические принципы, которые обычный фонтан удерживает пластиковый мячик наверху вертикальной струи воды.

Небольшие металлические гранулы миллионами будут выпущены к станции «дефлектора» высоко над землей, которая будет использовать магнитное поле и ловить гранулы, пуская их по кривой электромагнитным ускорителем и возвращать их обратно на землю. Наземная станция, в свою очередь, будет использовать магнитный «совок», чтобы поймать шарики, пускать их по кривой обратно мощным электромагнитным ускорителем на станцию и все это в одном непрерывном цикле. Давление, оказываемое на магнитные поля совка и изогнутого ускорителя непрерывным потоком гранул будет поддерживать в воздухе всю конструкцию.

Ключом к пониманию космического фонтана является то, что он использует непрерывный поток гранул постоянно оказывающий давление на станцию и поднимая ее. Вспомните аналогию с фонтаном, так оно и может держать мяч, подвешенный струей воды непрерывной рециркуляцией воды: вода, которая падает обратно в фонтан всасывается в водозаборах и подается обратно в водяную струю и так до бесконечности. То же самое с металлической «струей» космической фонтана.

Кроме того, важно понимать, что гранулы и станция никогда не будут иметь физический контакт. Магнитные поля совка и изогнутого ускорителя выступают в качестве своего рода буфера, предотвращая любые повреждения от гранул мчащихся к станции со скоростью 4 км/с. Тем не менее, гранулы оказывают давление на магнитные поля, проходя через них, и эта сила, в свою очередь передаются станции, держа ее в воздухе.

Используя эту технологию фонтан мог бы поднять полностью оборудованную космическую станцию весом 40 тонн или более на любую высоту, даже на высоту космического лифта (40000 км). Однако, чем больше высота, тем больше требуется энергии (об этом ниже). Для поддержания космического фонтана около 2000 км в высоту требуется постоянная энергия сравнимая с потреблением современного города.

Но одним из преимуществ фонтана заключается в том, что после того, как будет запущена система, энергия, необходимая для поддержания будет гораздо меньше, чем энергия для его запуска. Потеря импульса от силы тяжести, когда поток гранул взлетает будет точно уравновешивается усилением импульса силы тяжести, когда поток будет падать на наземную станцию и полный импульс системы никогда не изменяется. Энтропия же диктует, что некоторое количество энергии будет в конечном счете потеряна со временем, но это легко можно компенсировать вспомогательными электростанциями, вырабатывающими небольшую часть энергии, необходимой для первоначального запуска системы. Таким образом, даже если подача энергии прервется, то фонтан будет функционировать нормально еще некоторое время. Для подвесных станций высотой от 1000 км это может занять до нескольких часов.

Еще одно преимущество космического фонтана в том, что система может быть построены с нуля. Наземная станция и дефлектор станции с их ускорителями можно полностью построить на земле и станция будет находится на вершине наземной станции с выровненными ускорителями. Тогда сила потока гранул медленно, но в конечном итоге подняла бы станцию сначала на несколько сантиметров, затем на несколько сотен метров и так километр за километром. Процесс может быть приостановлен на любой высоте, от нескольких сантиметров до нескольких тысяч метров, на неопределенный срок, что позволяет выполнять калибровки, техническое обслуживание, новое строительство и т.д.

Источник энергии для поддержания фонтана также может быть использован для поддержки боковых структур, таких как лифты или стены вдоль его длины. Электромагнитные ускорители/замедлители могут быть построены по вертикали вдоль «ручья» гранул, так фонтан может медленно строится, опираясь на силу гранул. Поскольку секции стен (и любая внутренняя структура) сами могут поддерживать себя в воздухе внутренним потоком проходящим через них, они не будут испытывать перегрузки, как было бы у обычных зданий в сотни или тысячи километров в высоту.

Таким образом космические фонтаны могут быть использованы для создания по-настоящему гигантских зданий и башен. И, в отличие от космического лифта, космический фонтан не требует никаких чрезвычайно дорогих или несуществующих в настоящее время материалов для постройки. Современные сплавы и композиционные материалы вполне подойдут для его постройки.

Наиболее очевидное применение для такого супер-высокой структуры, конечно, будет в качестве безракетного космического запуска. На наружных стенах могут быть установлены электромагнитные ускорители «выстреливающие» грузы на орбиту. Фонтан около 40 км высотой будет достаточно для запуска пассажиров на орбиту с менее чем 3g ускорения, а высотой в 100 км или выше может просто бросить груз непосредственно на орбиту без превышения даже 1g.

Башня фонтана также может быть использована в качестве огромного размера аркологии, исследовательского учреждения, промышленного центра и т.п. Фонтан 100 километров высотой и 100 метров в ширину будет иметь около 7,85 кубических километров объема. Дизайнеры и архитекторы могут использовать это пространство для чего угодно. Но ведь возможны и более широкие и вместительные башни.

Преимущества по сравнению с космическим лифтом

Космический фонтан может быть построен с применением уже имеющихся на сегодняшний момент технологий. Он не требует экзотических материалов (таких как нанотрубки), в отличие от космического лифта.
Космический фонтан может быть построен от Земли, а не с ГСО как в случае с космическим лифтом.
Космический фонтан может быть построен в любой точке на земле, а не только на экваторе.
Космический фонтан может быть построен на небесных телах с очень маленькой скоростью вращения, например: Луна, Венера.
Космический фонтан не так сильно подвержен риску попадания в него космического мусора, из-за того, что его размер меньше, чем у космического лифта.

Недостатки по сравнению с космическим лифтом

Его основной недостаток это то, что он является активной структурой и поэтому требует постоянной энергии.

Таким образом, мы видим, что сегодня любой из представленных методов является недостижимым, что обусловлено экономической несостоятельностью, отсутствием необходимых технологий и материалов. Впрочем, необходимость добычи новых ресурсов, освоения планет и спутников рано или поздно заставит рассмотреть представленные выше методы не как измышления фантастов и теоретиков, а как реальную и необходимую альтернативу существующему сегодня ракетному запуску.