Не забудем про взлёт

Из Exploring Space, автор Roy Worvill, 1964. Художник B. Knight.

Художник Edward Valigursky

Ускорение космического корабля зависит от тяги и массы корабля. Для большинства ситуаций нам это безразлично. Корабль теоретически может быть любого размера. Уравнение для вычисления:

A = F / Mi

где
A = скорость корабля (м/с), поделенная на 9.81 для пересчёта в G
F = тяга корабля (ньютонов)
Mi = текущая масса (килограмм)

Пример: Если Арктур способен выдать 19,620,000 ньютон тяги и обладает массой 200,000 кг, 19,620,000 / 200,000 = 98.1 м/с или 10 же ускорения.

Упростить это вычисление поможет Номограмма Транзитного Времени

Нас обычно не волнует ускорение, за исключением момента взлёта и посадки.. Если Полярис взлетает с Терры, и не обладает ускорением больше 1 же, он просто зависнет в воздухе пока его двигатели прожигают дыру в земле. В таком вычислении Mi - масса корабля с полными топливными баками. Как правило, вам понадобятся хотя бы 1.5 же, 1.3 в теории достаточно, а при 10 же гравитационная помеха станет крайне мала. 1.5 же = 14.72 м/с. Цифра, которую вы выберете будет тем, что используется при вычислении Apg в формуле гравитационной помехи.

Наша Номограмма Транзитного Времени, показывает минимальное значение для взлёта на шкале Ускорения. В примере выше космический аппарат массой 46 тонн с ядерным термальным двигателем на заряженных частицах может набрать ускорение в 0.5 g. Таблица показывает, что у него нет проблем со взлётом с Меркурия, Марса и лун, но он не сможет взлететь с Терры или Венеры.

Это значит, что так называемое "Соотношение тяги к весу" должно превышать 1.0 для взлёта с Терры. (Для взлёта с меньших планет может хватить и меньшего... наверное) Иногда, если вам повезёт, эта цифра есть в описании двигателя. Я упомянул это в списке двигателей главой ранее. Не пользуйтесь двигателями, у которых в описании написано "no" в колонке T/W>1.0 если ваш аппарат должен взлетать или садиться.

На этом сайте предложены оптимальные соотношения тяги к массе, и они варьируются от 1.15 до 1.2.

Небольшая переделка уравнения для ускорения с учётом тяги позволит вычислить максимальную массу корабля с полными топливными баками (её частенько называют GLOW - от Gross Lift Off Weight общий взлётный вес).

GLOW(кг) = Тяга (ньютонов) / скорость (м/с)

GLOW(кг) = Тяга (ньютонов) / 14.72(м/с)

Отдельный газовый двигатель имеет тягу 3,500,000 ньютонов. Если Полярис обладает одним таким двигателем, максимальная взлётная масса составит 237.8 тонн, что довольно мало ( 3,500,000 / 14.72 = 237,771 кг )

Но, если поставить пять двигателей, она возрастёт до 1188.9 тонн. Это уже ближе.

Это тоже можно вычислить с помощью Номограммы Транзитного Времени

Другим главным исключением для важности ускорения, становится маневренность корабля. Крайне важный пункт, если по вам кто-то стреляет. Эффективное уклонение невозможно, если кораблю по силам только медленные и неспешные маневры.

Заметьте, что добавление большего числа двигателей меняет только ускорение и тягу, (и скорость расхода реактивной массы). Она не влияет на deltaV или скорость истечения. А ещё это ограничивает массу полезной нагрузки. Также учтите, что если соотношение тяги к массе у двигателя меньше 1, не имеет значения, сколько их будет, взлететь всё равно не суждено.

Большое количество двигателей порождает и другие проблемы. Если они находятся слишком близко друг к другу, они породят огромное количество избыточного тепла и увеличат требования к радиатору. Если они разнесены в стороны и относятся к радиоактивному типу, потребуется значительно увеличить защитные экраны, что скажется далеко не лучшим образом на полезной нагрузке.

Из статьи "Fortress on a Skyhook" автор и художник Frank Tinsley, Mechanix Illustrated, апрель 1949

Из произведения Manna, автор Lee Correy (G. Harry Stine) 1983:

Подумайте о Земле, как дне воронкообразного колодца, чьи стены становятся всё более пологими с удалением от Земли (примечание редактора: так называемый "гравитационный колодец").

Раскрасьте стены в сектора разного цвета для отображения зон юрисдикции различных служб регулировки космического движения. Те, что возле Земли, принадлежат национальным правительствам, и, хочется надеяться, обмениваются информацией. Те, что подальше, контролируются семью центрами на геостационарной орбите. А возле почти плоской верхней части колодца, есть четыре штуки у точки L-4, на Луне, в точке L-5, и огромный "неконтролируемый сектор" поверх лунной орбиты от 30 градусов до L-4 до 30 градусов за L-5, где никого нет.

Теперь раскрутите воронку, отображая вращение Земли и всего что есть в 50,000 километрах над ней, один оборот в 24 часа. Полмиллиона километров выше, там, где находится орбита Луны, края воронки совершают 1 оборот в 29.5 дней.

На стенах бешено вращающейся разноцветной воронки крутятся мраморные шарики, с достаточно большой скоростью, чтобы не скатываться на дно. Некоторые опасны - подойди ближе и сгоришь. Другие - большие и хрупкие, но достаточно массивны, чтобы уничтожить ваш корабль при столкновении. А ещё есть и корабли, совсем как ваш, летающие ради собственного развлечения, выгоды, или в военных целях. Неизвестное количество последних способны сделать с вами что-нибудь нехорошее с помощью самого разного оружия.

Ваша задача: без того, чтобы нарваться на всё это, подняться с самого низа до самого верха, а затем найти док в точке L-5.

Попробуйте это на своём компьютере. Желаем удачи.

Hosted by uCoz