Ang Steam ay maaaring gumawa ng seryosong gawain hindi lamang sa ika-19 na siglo, kundi pati na rin sa ika-21 siglo.
Ang unang artipisyal na satellite ng Earth, na inilunsad sa orbit noong Oktubre 4, 1957, ng USSR, ay tumimbang lamang ng 83.6 kg. Siya ang nagbukas ng edad ng puwang para sa sangkatauhan. Kasabay nito, nagsimula ang lahi ng espasyo sa pagitan ng dalawang kapangyarihan - ang Unyong Sobyet at Estados Unidos. Wala pang isang buwan, ang USSR ay namangha ulit sa mundo sa pamamagitan ng paglulunsad ng isang pangalawang satellite na may bigat na 508 kg kasama ang aso na si Laika. Nasagot lamang ng Estados Unidos ang tawag sa susunod na taon, 1958, sa pamamagitan ng paglulunsad ng Explorer-1 satellite noong Enero 31. Bukod dito, ang masa nito ay sampung beses na mas mababa kaysa sa unang satellite ng Soviet - 8, 3 kg … Siyempre, maaaring isipin ng mga inhinyero ng Amerika ang paglalagay ng isang mas mabibigat na satellite sa orbit, ngunit sa mismong pag-iisip kung gaano karaming gasolina ang dapat dalhin ng sasakyan sa paglunsad, hindi nila nag-iisa. Ang isa sa mga tanyag na magasing Amerikano ay sumulat: "Upang mailunsad ang isang satellite sa orbit ng mababang lupa, ang dami ng rocket ay dapat lumampas sa dami ng kargamento ng maraming libong beses. Ngunit naniniwala ang mga siyentista na ang pag-usad sa teknolohiya ay magpapahintulot sa kanila na bawasan ang ratio na ito sa isang daang. " Ngunit kahit na ang pigura na ipinahiwatig na ang paglulunsad ng isang satellite na sapat na malaki upang maging kapaki-pakinabang ay mangangailangan ng pagsunog ng napakalaking halaga ng mamahaling gasolina.
Upang mabawasan ang gastos ng unang yugto, isang iba't ibang mga pagpipilian ang iminungkahi: mula sa pagbuo ng isang magagamit muli na spacecraft hanggang sa ganap na kamangha-manghang mga ideya. Kabilang sa mga ito ay ang ideya ni Arthur Graham, pinuno ng advanced development sa Babcock & Wilcox (B&W), na gumagawa ng mga steam boiler mula pa noong 1867. Kasama ang isa pang engineer ng B&W, si Charles Smith, sinubukan ni Graham na alamin kung ang spacecraft ay maaaring ilagay sa orbit gamit ang … singaw.
Steam at hydrogen
Ang Graham sa oras na ito ay nakikibahagi sa pagpapaunlad ng mga supercritical high-temperatura boiler na tumatakbo sa mga temperatura sa itaas 3740C at mga presyon sa itaas 220 atm. (sa itaas ng puntong kritikal na ito, ang tubig ay hindi na isang likido o gas, ngunit isang tinatawag na supercritical fluid, na pinagsasama ang mga katangian ng pareho). Maaari bang magamit ang singaw bilang isang "pusher" upang mabawasan ang dami ng gasolina sa unang yugto ng isang sasakyan sa paglunsad? Ang mga unang pagtatantya ay hindi labis na may pag-asa sa mabuti. Ang katotohanan ay ang rate ng pagpapalawak ng anumang gas ay limitado sa pamamagitan ng bilis ng tunog sa gas na ito. Sa temperatura na 5500C, ang bilis ng paglaganap ng tunog sa singaw ng tubig ay halos 720 m / s, sa 11000C - 860 m / s, sa 16500C - 1030 m / s. Ang mga bilis na ito ay maaaring mukhang mataas, ngunit hindi dapat kalimutan ng isa na kahit na ang unang bilis ng cosmic (kinakailangang maglagay ng satellite sa orbit) ay 7, 9 km / s. Kaya't ang isang sasakyang paglunsad, kahit na sapat na malaki, kakailanganin pa rin.
Gayunpaman, nakakita sina Graham at Smith ng ibang paraan. Hindi nila nililimitahan ang kanilang sarili sa lantsa lamang. Noong Marso 1961, sa mga tagubilin ng pamamahala ng B&W, naghanda sila ng isang lihim na dokumento na pinamagatang "Steam Hydrogen Booster for Spacecraft Launch", na dinala ng pansin ng NASA. (Gayunman, ang sikreto ay hindi nagtagal, hanggang 1964, nang bigyan sina Graham at Smith ng patent na US No. 3131597 - "Paraan at patakaran ng pamahalaan para sa paglulunsad ng mga rocket"). Sa dokumento, inilarawan ng mga developer ang isang system na may kakayahang mapabilis ang isang spacecraft na tumitimbang ng hanggang sa 120 tonelada sa bilis na halos 2.5 km / s, habang ang mga acceleration, ayon sa mga kalkulasyon, ay hindi hihigit sa 100g. Ang karagdagang pagpapabilis sa unang bilis ng espasyo ay naisakatuparan sa tulong ng mga rocket boosters.
Dahil ang singaw ay hindi kayang mapabilis ang isang space projectile sa bilis na ito, nagpasya ang mga inhinyero ng B&W na gumamit ng isang dalawang yugto na pamamaraan. Sa unang yugto, ang singaw na naka-compress at sa gayon ay pinainit na hydrogen, ang bilis ng tunog kung saan mas mataas (sa 5500C - 2150 m / s, sa 11000C - 2760 m / s, sa 16500C - higit sa 3 km / s). Ito ay hydrogen na dapat na direktang nagpapabilis sa spacecraft. Bilang karagdagan, ang mga gastos sa pagkikiskisan kapag gumagamit ng hydrogen ay mas mababa nang mas mababa.
Super baril
Ang launcher mismo ay dapat na isang napakahusay na istraktura - isang napakalaking supergun, na katumbas ng wala pang nagtayo. Ang bariles na may diameter na 7 m ay 3 km (!) Sa taas at dapat na matatagpuan patayo sa loob ng isang bundok ng naaangkop na sukat. Upang ma-access ang "breech" ng higanteng kanyon, ang mga tunnel ay ginawa sa ilalim ng bundok. Mayroon ding halaman para sa paggawa ng hydrogen mula sa natural gas at isang higanteng generator ng singaw.
Mula doon, ang singaw sa pamamagitan ng mga pipeline ay pumasok sa nagtitipon - isang bakal na sphere na 100 metro ang lapad, na matatagpuan kalahating kilometro sa ilalim ng base ng bariles at mahigpit na "naka-mount" sa masa ng bato upang ibigay ang kinakailangang lakas sa dingding: ang singaw sa ang nagtitipon ay may temperatura na halos 5500C at presyon ng higit sa 500 atm.
Ang stimulator ng singaw ay nakakonekta sa isang lalagyan na may hydrogen na matatagpuan sa itaas nito, isang silindro na may diameter na 25 m at isang haba na halos 400 m na may mga bilugan na base, gamit ang isang sistema ng mga tubo at 70 mga high-speed valve, bawat isa ay tungkol sa 1 m sa diameter. Kaugnay nito, ang isang hydrogen silindro na may isang sistema ng 70 bahagyang mas malaking balbula (1.2 m ang lapad) ay konektado sa base ng bariles. Ang lahat ay nagtrabaho tulad nito: ang singaw ay pumped mula sa nagtitipon sa silindro at, dahil sa mas mataas na density nito, sinakop ang mas mababang bahagi nito, na pinipiga ang hydrogen sa itaas na bahagi sa 320 atm. at pag-init ng hanggang 17000C.
Ang spacecraft ay na-install sa isang espesyal na platform na nagsilbing isang papag habang pinabilis ang bariles. Ito ay sabay na nakasentro sa patakaran ng pamahalaan at binawasan ang tagumpay ng bumibilis na hydrogen (ito ay kung paano nakaayos ang mga modernong proyekto ng sub-caliber). Upang mabawasan ang paglaban sa bilis, ang hangin ay ibinomba sa labas ng bariles, at ang sungit ay tinatakan ng isang espesyal na dayapragm.
Ang gastos sa pagbuo ng space cannon ay tinantya ng B&W na humigit-kumulang na $ 270 milyon. Ngunit pagkatapos ay ang kanyon ay maaaring "magpaputok" tuwing apat na araw, na binabawasan ang gastos sa unang yugto ng Saturn rocket mula $ 5 milyon hanggang sa ilang $ 100,000. Sa parehong oras, ang gastos ng paglalagay ng 1 kg ng payload sa orbit ay nahulog mula $ 2500 hanggang $ 400.
Upang patunayan ang kahusayan ng system, iminungkahi ng mga developer na bumuo ng isang modelo ng sukat na 1:10 sa isa sa mga inabandunang mga mina. Nag-aalangan ang NASA: na namuhunan ng malaking halaga ng pera sa pagpapaunlad ng mga tradisyunal na rocket, hindi kayang gastusin ng ahensya ang $ 270 milyon sa nakikipagkumpitensya na teknolohiya, at kahit na may hindi kilalang resulta. Bukod dito, isang labis na karga ng 100g, kahit na sa loob ng dalawang segundo, malinaw na imposibleng gamitin ang supergun sa isang manned space program.
Pangarap ni Jules Verne
Si Graham at Smith ay hindi ang una o ang huling mga inhinyero na kumuha ng imahinasyon ng konsepto ng paglulunsad ng spacecraft gamit ang isang kanyon. Noong unang bahagi ng 1960s, ang Canada Gerald Bull ay bumuo ng High Altitude Research Project (HARP), na nagpapaputok ng mga high-altitude na atmospheric na probe sa isang altitude na halos 100 km. Sa Livermore National Laboratory. Lawrence sa California hanggang 1995, bilang bahagi ng proyekto ng SHARP (Super High Altitude Research Project) sa ilalim ng pamumuno ni John Hunter, isang dalawang yugto na baril ang nabuo, kung saan ang hydrogen ay na-compress ng nasusunog na methane, at isang five-kilo na projectile ang pinabilis hanggang 3 km / s. Marami ring mga proyekto ng railguns - electromagnetic accelerators para sa paglulunsad ng spacecraft.
Ngunit ang lahat ng mga proyektong ito ay nawala bago ang B&W supergun. "Nagkaroon ng isang kahila-hilakbot, hindi narinig, ng hindi kapani-paniwalang pagsabog! Imposibleng ihatid ang lakas nito - sasakupin nito ang nakakakabinging kulog at maging ang dagundong ng isang pagsabog ng bulkan. Mula sa bituka ng lupa ay tumataas ang isang napakalaking bundok ng apoy, na para bang mula sa bunganga ng isang bulkan. Ang lupa ay yumanig, at halos wala sa mga manonood na namamahala sa sandaling iyon upang makita ang projectile na matagumpay na pumuputol sa hangin sa isang ipoipo ng usok at apoy "… - ganito ang pagsasalarawan ni Jules Verne sa pagbaril ng higanteng Columbiade sa kanyang tanyag. nobela
Ang kanyonang Graham-Smith ay dapat na gumawa ng isang mas malakas na impression. Ayon sa mga kalkulasyon, ang bawat paglunsad ay nangangailangan ng halos 100 toneladang hydrogen, na, kasunod ng pag-uno, ay itinapon sa atmospera. Pinainit sa temperatura ng 17000C, nag-apoy ito nang makipag-ugnay sa atmospheric oxygen, na ginagawang isang higanteng sulo ang bundok, isang haligi ng apoy na umaabot sa ilang kilometro pataas. Kapag ang nasabing dami ng hydrogen burn, 900 toneladang tubig ang nabuo, na mawawala sa anyo ng singaw at pag-ulan (posibleng kumukulo sa agarang paligid). Gayunpaman, ang pagtatapos ay hindi nagtapos doon. Kasunod sa nasusunog na hydrogen, 25,000 toneladang superheated na singaw ang itinapon paitaas, na bumubuo ng isang higanteng geyser. Bahagyang nagkalat din ang singaw, bahagyang nag-kondensat at nahulog sa anyo ng matinding pagbagsak ng ulan (sa pangkalahatan, ang pagkauhaw ay hindi nagbanta sa agarang paligid). Ang lahat ng ito, syempre, ay kinailangang samahan ng mga phenomena tulad ng buhawi, bagyo at kidlat.
Gusto sana ito ni Jules Verne. Gayunpaman, ang plano ay masyadong kamangha-mangha, samakatuwid, sa kabila ng lahat ng mga espesyal na epekto, ginusto ng NASA ang mas tradisyunal na paraan ng paglulunsad ng espasyo - mga paglulunsad ng rocket. Napakasamang: isang mas steampunk na pamamaraan ay mahirap isipin.
