Вариант разгона КА до
скоростей от 100 км/с до 200 км/с - еще более
дешевый.
Сначала сравним вариант использования Юпитера для такого же активного грав-маневра, вместо Солнца.
чтобы преодолеть гравитационное притяжение Земли, космическому аппарату необходимо набрать минимальную скорость 11.2 км/с,
Юпитера — 61 км/с, Солнца — 617,7 км/с. из интернета.,
Юпитер = 318 масс Земли, Солнце = 330 000 масс Земли. Значит, Солнце, грубо говоря, имеет массу в 1000 раз больше,
чем у Юпитера, и примерно такую же плотность (1,4 против 1,3 у Юпитера). Потому радиус Солнца, грубо говоря, в 10 раз больше
радиуса Юпитера. Радиус - Солнце - 700 000 км, Юпитер = 70 000 (вместе с атмосферой).
2-я космическая зависит от v = С * (M/R)^(1/2). Если M больше в 1000 раз, а R тот же, то 2-я косм. скорость будет примерно в 31 раз больше.
Если наоборот, M - константа и если R - больше в 1000 раз, то скорость в 31 раз меньше.
Если M - константа, а R больше в 10 раз, то скорость будет примерно в 3,1 раза меньше,
Если от центра Солнца в 7,5 млн пролетать - то 2-я космическая будет около 199,2 км\с, в 7,5 млн км от Солнца -
было рассчитано в 1-м сообщении темы.
Если M больше в 1000 раз (Солнце против Юпитера), а R - в 100 раз (70 000 км вместо 7,5 млн), то скорость будет в корень
квадратный из (1000/100) меньше, т.е. порядка 61 км/с, что и выше рассчитано.
Прирост за счет двигателей +27 км/c около Юпитера, даст 88 км/c на выходе, + Юпитер потом обратно часть скорости уменьшит.
Отсюда следует, что использовать для грав.маневра - Юпитер, ХУЖЕ чем Солнце при пролете в 7,5 млн км,
даже если будет пролёт вплотную к атмосфере Юпитера. Подробно можно даже не считать. Ведь у Солнца был прирост +27 км/c у перигелия,
за счет двигателей, и вылет из Солнечной системы, уже на большом удалении от Солнца - 105 км/c.
Из 1-го сообщения видим, что - чтобы добраться до Юпитера, нужен прирост характеристической скорости из НОО (низкой опорной орбиты Земли),
+3,5 км/с, а затем используя гравитацию Юпитера, попасть к Солнцу в 7,5 млн км - всех +4 км/с.
Значит, использует ту же схему -
для разгона КА до гелиоцентрической скорости 105 км/c, практически - достаточно собрать на НОО (низкой опорной орбите) -
ракету-носитель, у которой будетобщий запас характеристической скорости ~ 31 км/c !! Далее видим что, сухая масса ступени ракеты Сатурн-5, была с топливом - примерно в 20 раз меньше чем с топливом.
Ракета имела стартоввую массу около 3000 тонн, и могла вывести на НОО около 150 тонн массы, что тоже в 20 раз меньше.
Это значит, что в принципе, если не присоединять никакую полезную массу (150 тонн), то в принципе возможно, что ракета
сама себя (оболочку всех своих ступеней выведет на орбиту), как полезную массу. (т.е. во время полета на НОО, отделения
ступеней не будет). Ступени можно запроектировать так, чтобы из 2-й, 3-й, можно было подавать топливо в 1-ю, и чтобы они
были хотя бы 2-разовыми. Это очевидно, более дешевый вариант, чем собирать на Земле намного более массивную ракету, или стыковать
и собирать детали на орбите.
Я читал что
сейчас разрабатывается проект новой ракеты сверхтяжелого класса SLS, которая будет сравнима с Сатурном-5 - стартовая
масса около 3000 тонн, и свожет вывести на НОО, 156 тонн полезной массы. Стоимость проекта,
30 млрд долларов, один запуск ракеты -
500 млн долларов.
А мы такую, и даже еще 1) более усиленную, 2) соберем на орбите.
Проектируем всё так, чтобы все линейные размеры ракеты, были примерно в полтора раза больше (в 1,5 раза).
Тогда все объемы и массы возрастают примерно в 1,5 в кубе, т.е. примерно в
3,4 раза.
Назовем нашу ракету
SLS-1.5, стартовая масса ее вместе с топливом - составит около 10200 тонн, .
Стоимость проекта - пусть, 60 млрд долларов, и каждый запуск будет в 3 раза дороже, т.к. масса ракеты больше более чем в 3 раза -
т.е.
каждый запуск = 1,5 млрд долларов.
Первый запуск -
1 - ракета выводит сама себя на орбиту (НОО) без отделения ступеней. Далее - по орбите летает пустая ракета массой в 510 тонн.
Далее требуется еще
19 подобных запусков ракет, уже с отделениями ступеней, которые будут нести полезную массу - только топливо
массой примерно в 510 тонн по каждому запуску. Производятся стыковки, и простое дозаправление топливом, нашей выведенной на НОО пустой ракеты.
Последний, 21-й запуск - это присоединение (стыковка) - самого КА, как полезной массы, причем КА сам в свою очередь, имея 510 тонн -
может нести часть полезной массы - опять же, топливом.
Что же получилось после всех этих операций?
1) Ракета, заправленная топливом, массой больше Сатурна-5, или SLS, более чем в 3,4 раза , т.е.
10200 тонн.
2) К тому же,
она уже на орбите, т.е. ей не надо преодолевать притяжение Земли для вывода на НОО.
Потрачено (стоимость проекта) - 60 млрд долларов - на разработку, проекты и заводы, + 1,5 млрд доллаов умноженные на 21 запуск =
31,5 млрд доларов.
Т.е. Всего потрачено около 91 млрд долларов. Под силу одному миллиардеру, такому как Билл Гейтс.
Ну и, дальнейшее всё просто. Какую массу такая ракета разгонит до скорости
105 км/c (окончательный вылет из Солнечной системы,
уже после того как ракета удалится на большое расстояние, >15 млрд км), используя описанную выше схему пролета около
Солнца в 7,5 млрд км, траты полной характеристической скорости в 31 км/с. ?
Если ракета с массой 24000 тонн с НОО, разгоняла до 105 км/c - КА массой в 19 тонн, то эта ракета, SLS-1.5 с массой
в 10200 тонн на НОО, разгонит 8 тонн до 105 км/c.
Т.е. тратим минимум характеристической скорости на подлет к Юпитеру, затем там делаем маневр и проваливаемся к Солнцу
на 7,5 млн км. Там делаем полный разгон, и согласно самому 1-му сообщению в этой теме, потратив 31 км/c характеристической скорости,
имеем вылет из Солнечной системы массы, 8 тонн - со скоростью 105 км/c. И это всё - стоимостью в
91 миллиард долларов.
А что входит в эти 8 тонн полезной массы? Двигатель, сделанный по принципу как и VASIMR.
Выше, в более ранних сообщениях, мы считали, если у него ядерный реактор, подающий мощность 1 мегаватт на ионный двигатель -
то может обеспечитьТягу 18 Н, а скорость истечения рабочего тела 70 км/с, масса ядерного реактора 20 тонн. Т.к. мы ограничены 8-ю тоннами, то мощность двигателя у нас будет меньше, но принцип похожий.
разгон будет продолжаться порядка 20 лет, уже после вылета из Солнечной системы, и добавит этой полезной массе чуть менее 1 тонны -
еще +96 км/c.
В итоге получаем - удаляющийся КА, с массой немного менее 1 тонны, со скоростью 200 км/с. Масса - даже более чем у "New Horizons" , скорость удаления из Солнечной системы - 200 км/с (против 15 км/с у New Horizons).
И это всё за 91 млрд долларов, что под силу не только стране (США только на оборонку тратит в год 500 млрд долларов),
а под силу даже одному миллиардеру, такому как Билл Гейтс. Зато вписал бы своё имя в историю.
А так - после смерти его миллиарды достанутся другим
Вот насколько реальны именно межзвездные перелеты, хотя такой КА летел бы до ближайших звезд 6000 лет, то это время
не такое уж и большое - 6000 лет назад, т.е. в 4000 году до н.э. уже была шумерская и египетская цивилизации.
Если бы в то время они запустили такой КА, то сейчас у человечества был бы КА, находящийся в другой звездной системе.