Китай будує рельсотрон для запуску гіперзвукових літаків у космос

Оскільки ракети минули, Китай працює над використанням електромагнітної рейки для запуску на орбіту пілотованого космічного корабля розміром з Boeing 737 вагою 50 тонн. Цей надзвичайно амбітний проєкт навіть амбітніший, ніж здається на перший погляд.

Назвіть це рельсотроном, катапультою або масовим приводом, ідея заміни ракети електромагнітним прискорювачем є дуже привабливим варіантом. Замість того, щоб злітати на хімічних ракетах, які мають нести паливо та паливо для підйому палива та палива для підйому палива та додаткового палива, доцільніше тримати якомога більше пускової системи на землі, залишаючи транспортний засіб легким як можна.

Принцип, що лежить в основі такого космічного рельсотрона, простий, але деталі напрочуд складні, а цифри дуже швидко стають жахливими. Якщо Китай зможе продовжити використання такої системи для запуску космічного літака в рамках свого проекту Tengyun, розпочатого в 2016 році, це стане одним із головних інженерних досягнень історії.

Згідно з офіційними ЗМІ Китаю, планується побудувати електромагнітну стартову трасу, яка зможе розганяти космічний літак до швидкості 1,6 Маха або навіть до 5 Маха. Піднявшись у повітря, апарат запускатиме свої бортові ракетні двигуни. і продовжувати прискорюватися до орбітальної швидкості.

Це означає не лише створення космічного корабля, сумісного з такою рейковою гарматою, але й ракети-носія, здатної підтримувати перевантаження, вібрації та інші змінні в межах безпечних допусків для людей-пасажирів. Подібні системи досліджувалися NASA, хоча вони більше зосереджені на надійних тупих і роботизованих корисних навантаженнях, які можуть витримувати багато покарань.

Нова система розробляється Науково-дослідним інститутом технологій літальних апаратів Китайської аерокосмічної науково-промислової корпорації (CASIC), який, як повідомляється, побудував двокілометровий (1,2 милі) тестовий трек у Датуні, провінція Шаньсі. З опису видно, що він приблизно такого ж розміру, як тестовий трек Hyperloop, який раніше знаходився в Неваді за межами Лас-Вегаса і запечатаний у подібній вакуумній трубці. Наразі траса може розвивати швидкість 620 миль/год (1000 км/год) і буде розширена до п’ятикратної швидкості.

Розробити це в належну систему космічного запуску буде, м’яко кажучи, складно. Справа буде не лише в розширенні технології, це вимагатиме значного прогресу не лише в самому рельсотроні, але й у його системах керування, засобах його живлення та навіть у тому, як створювати компоненти, які вигадати.

Одна з проблем полягає в тому, що рейкова гармата, яка може розвивати швидкість 1,6 Маха з пасажирами на борту, повинна мати довжину щонайменше п’ять миль (8 км). І набагато довше, якщо він хоче досягти 5 Махів. Це не лише велика кількість електромагнітів, які, можливо, потребуватимуть кріогенного охолодження, їх також потрібно буде герметизувати в найбільшій вакуумній камері, яка коли-небудь створювалася, і для підтримки цього вакууму знадобляться величезні насоси. Для цієї трубчастої камери також знадобиться дуже спеціальний шлюз, щоб транспортний засіб міг вийти на надзвуковій швидкості. Якщо це не спрацює ідеально, може статися будь-яка з низки дуже неприємних аварій, пов’язаних з енергією поблизу тактичної ядерної зброї.

Потім є питання влади. Рельсотрони, які використовуються для запуску винищувачів з авіаносця USS Gerald R. Ford, використовують 121 мегаджоуль, щоб розігнати літак до 150 миль/год (241 км/год). Для прискорення такої ж маси, як 5 Махів, китайському рельсотрону знадобилося б приголомшливих 50 000 мегаджоулів. А запропонований космоплан має важити як мінімум у 10 разів більше.

Це означає, що для роботи космічної рейкової гармати потрібна буде атомна електростанція, яка генеруватиме гігаджоуль за секунду, а для накопичення енергії знадобиться абсолютно новий генератор суперконденсаторів. Дрезденська лабораторія високого магнітного поля Hochfeld-Magnetlabor Dresden має найсучаснішу конденсаторну батарею, яка витримує 50 мегаджоулів, що є світовим рекордом. Китайський рельсотрон мав би покращити це на тисячу.

Це вимагатиме не лише чудових базових досягнень у деяких уже передових інженерах, а й побудови цілої нової промислової інфраструктури, здатної будувати такі машини. І це навіть не стосується датчиків і комп’ютерних систем, необхідних для моніторингу та керування всіма підсистемами рельсотрона в реальному часі.

Китайці стверджують, що якщо рельсотрон буде успішним, це знизить витрати на запуск на орбіту до $60/кг. Це революційне зниження навіть порівняно з $3000/кг від SpaceX. Джерело: South China Morning Post