Способы безракетного космического запуска. Недостатки по сравнению с космическим лифтом. Надувной лифт для отправки в космос

Человечество активно осваивает ближний и дальний космос. Обслуживание Международной космической станции, функционирование спутниковой системы навигации, орбитальные и межпланетные научно-исследовательские программы - все это требует регулярных запусков космических аппаратов. На сегодняшний день в мире несколько стран, имеющих собственные площадки для запусков. Крупнейшие из них: Россия, США, ЕС, Китай, Индия, Бразилия, Япония и Иран. Но все ли страны находятся в одинаковых «стартовых» условиях?

Оказывается, нет. И речь идет не о разных материальных и технических возможностях космических держав. Все дело в географическом расположении точки запуска. Интересно, что самое выгодное место для пуска ракет, с точки зрения экономии топлива и веса полезного груза, находится на экваторе Земли. Ракета, стартующая на 0 широте или в максимальной близости к ней, наиболее полно использует энергию вращения нашей планеты вокруг своей оси. Можно сказать, что создается эффект «попутного ветра», когда к скорости ракеты добавляется скорость вращения планеты. Этот эффект уменьшается при продвижении на север или юг от экватора. По подсчетам специалистов, ракета, стартующая с экватора, экономит до 10% топлива по сравнению с ракетами, запущенными в средних широтах. В сравнении с более высокими широтами этот показатель еще выше. А если требуется меньше топлива, то освободившееся место можно занять полезным грузом. Получается, что старты с экватора не только экономят средства, но и увеличивают грузоподъемность ракеты.

Другим немаловажным фактом, влияющим на выбор местоположения для строительства будущего космодрома, является подходящая территория, на которую будут падать отделяющиеся ступени ракет-носителей. Ракеты запускаются в восточном направлении, а отделяющиеся части в несколько этапов приземляются на расстоянии от 300 до 2000 километров от космодромов. Это довольно щекотливый момент, связанный с загрязнением окружающей среды и с безопасностью проживающего там населения. Поэтому самым удобным местом считается точка, при запуске с которой ступени ракеты будут падать в океан. Другим приемлемым вариантом при отсутствии океана является собственная территория суши, главное, чтобы не соседнее государство.

Одной из наиболее удобных площадок для запусков по этим параметрам считается космодром Куру, с координатами 5°14′21″ северной широты. Он расположен во французской колонии Гвиане, на восточном побережье Южной Америки, в непосредственной близости к экватору, а к востоку от него простирается бескрайний Атлантический океан, хранящий в себе отделяющиеся части ракет. В основном оттуда запускают свои ракеты Европейское Космическое Агентство и Франция. Недалеко от него, также на побережье, расположен бразильский космодром Алкантара с координатами 2°21′54″ южной широты. А вот американский космодром Мыс Канаверал расположен уже на некотором удалении от экватора, его координаты 28°29′20″ северной широты. У США есть еще 5 космодромов, самый удобный из которых расположен на Маршалловых островах в Тихом океане с координатами 8°59′58″ северной широты.

Довольно интересно расположение итальянского космодрома Сан-Марко. Эта европейская страна оборудовала для себя космодром на двух соединенных нефтяных платформах у восточных берегов Африки, в заливе Формоза. Это территориальные воды Кении. Все эти сложности и удаленность от Италии с лихвой компенсируются выгодным расположением: всего 2°56′27″ южной широты и бескрайний океан на востоке. Хорошими позициями обладает также индийский космодром Шрихарикота, расположенный на 13°43′12″ северной широты и океаническом побережье. Китай, Иран и Япония обладают средними позициями с точки зрения географического преимущества.

А вот кому приходится тяжелее всех при выводе ракет на орбиту, так это России, стартовые площадки которой имеют одни из худших позиций ввиду ее северного местоположения. Ближайший к экватору космодром, с которого Россия осуществляет регулярные запуски, это Байконур с координатами 45°57′58″ северной широты. Расположен он на территории Казахстана, а отработанные ступени приземляются на территории Казахстана и России. Новый космодром Восточный в Амурской области еще севернее и находится на 51°53′04″ северной широты, правда ступени частично будут падать в море. А вот российский космодром Плесецк является самым северным в мире и расположен на 62°57′36″ северной широты.

Конечно, когда дело доходит до выбора места расположения нового полигона, во внимание берутся не только факторы географического удобства, но и безопасность будущего объекта, инфраструктура региона, а также ряд других параметров. Но сегодня, когда космические запуски приобретают массовый характер, игроки на рынке коммерческих космических запусков и государственные корпорации ищут пути наиболее дешевых и удобных площадок, перемещаясь в океан и к экватору.

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.

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 кмІ. 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 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

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 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

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 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»

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.

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.

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

Спутниковый снимок Google Earth: "гагаринский старт"

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

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"

Запуск ракеты Циклон-3 с космодрома «Плесецк»

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».

США

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.

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.

Спутниковый снимок Google Earth: стартовая площадка на мысе Канаверал

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

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»

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.

Ракета-носитель «Минотавр»

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

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.

КНР

В настоящее время Китай входит в число пяти ведущих космических держав мира. Успешное освоение космического пространства во многом предопределяется уровнем развития средств запуска спутников, а также космодромов со стартовыми и контрольно-измерительными комплексами. В Китае имеется четыре космодрома (один в стадии строительства).

Космодром Цзюцюань – является первым китайским космодромом и ракетным полигоном, он действует с 1958 года. Космодром расположен на краю Бадань-Цзилиньской пустыни в низовьях реки Хэйхэ в провинции Ганьсу, назван по расположенному в 100 километрах от космодрома городу Цзюцюань. Полигон при космодроме имеет площадь 2800 км².

Спутниковый снимок Google Earth: космодром «Цзюцюань»

Ракета-носитель «Великий поход-2F»

Ракета-носитель "Великий поход-4"

В 1967 году Мао Цзэдун принял решение начать разработку собственной пилотируемой космической программы. Первый китайский космический корабль «Шугуан-1» должен был отправить на орбиту двух космонавтов уже в 1973 году. Специально для него в провинции Сычуань, близ города Сичан, было начато строительство космодрома, известного также как «База 27».

На космодроме имеется два стартовых комплекса и три пусковые установки.
Первый стартовый комплекс обеспечивает: сборку, предстартовую подготовку и запуск ракет-носителей среднего класса семейства CZ-3 («Великий поход-3»), стартовый масса до: 425 800 кг.

Спутниковый снимок Google Earth: космодром «Сичан»

Первый запуск CZ-3B/E состоялся 13 мая 2007 года, тогда на геосинхронную орбиту был выведен телекоммуникационный спутник NigComSat-1. 30 октября 2008 года на орбиту был выведен спутник Venesat-1.

Ракета-носитель "Великий поход-3"

На сегодняшний день ракета-носитель этой модификации является самой «грузоподъемной». Она неоднократно выводила на орбиту спутники, а также с её помощью осуществляются пилотируемые полёты.

За годы своего существования космодром «Сичан» уже успешно осуществил более 50 запусков китайских и зарубежных спутников.

Космодром «Тайюань» - расположен в северной провинции Шаньси, близ города Тайюань. Действует с 1988 года.

Спутниковый снимок Google Earth: космодром «Тайюань»

Здесь осуществляются запуски РН типа: CZ-4B и CZ-2C/SМ. Ракета носитель CZ-4 построена на базе РН CZ-2C и отличается от неё новой третьей ступенью на долгохранимом топливе.

Четвёртый строящийся космодром «Вэньчан» расположен в районе города Вэньчан на северо-восточном побережье острова Хайнань. Выбор этого места в качестве площадки для строительства нового космодрома обусловлен, прежде всего, двумя факторами: во-первых, близостью к экватору, во-вторых, расположением на берегу моря с удобными бухтами, что облегчает доставку ракет-носителей СZ-5 (Великий Поход-5) тяжелого класса со стартовой массой 643 000 кг, от завода в Тяньцзине. Будущий космический центр по проекту займёт территорию площадью до 30 км2. Первый запуск ракеты-носителя СZ-5 космодрома Вэньчан намечен на 2014 год.

На сегодняшний день Китай демонстрирует высочайшие темпы освоения космического пространства. Объёмы инвестиций и количество научных программ в этой области значительно превосходят показатели России. Для ускорения работ, ежегодно сотни китайских специалистов получают образование в профильных учебных заведениях по всему миру. Не гнушаются китайцы и прямым копированием, так очень многое в китайском пилотируемом корабле «Шэньчжоу» повторяет российский космический корабль «Союз».

Спускаемый аппарат корабля «Шэньчжоу-5»

Франция

Космодром «Куру» - расположен на побережье Атлантического океана, на полосе, приблизительно, длиной 60 км и шириной 20 км между городками Куру и Синнамари, в 50 км от столицы Французской Гвианы - Кайенны.

Запуск ракеты-носителя «Ариан-5»

Спутниковый снимок Google Earth: космодром «Куру»

Запуск ракеты-носителя «Вега»

Безракетный космический запуск

• Космонавтика

Введение

Космический лифт

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

Орбитальный самолет

Вообще, идея космических самолетов не нова и уходит корнями в середину XX века. Первым детальным проектом автоматического космолета был нереализованный проект Зенгера, по созданию суборбитального боевого самолета-бомбардировщика «Зильберфогель» в Нацисткой Германии. Теоретическая высота полета должна была составлять 260 километров, что непременно выше Линии Кармана (100 км), официальной границы космоса.

Модель Silbervogel

Из-за высокой сложности двигательной и конструкционной технологий, ни один из проектов орбитальных самолетов так и не был реализован. В настоящее время компанией Reaction Engines ведется разработка многоразового одноступенчатого автоматического космолета Skylon. Отмечу, что он на начальном этапе будет взлетать как обычный самолет, и достигнув скорости в 5,5 Маха и высоты 26 км, переходить на питание кислородом из собственных баков. По оценкам экспертов, Skylon должен снизить затраты на доставку грузов в 15-20 раз.

Космолет Skylon. Находится на начальном этапе разработки.

Плюсы:

• Отсутствие необходимости в специальных стартовых сооружениях, подойдут обычные аэродромы
• В отличии от космического лифта, имеется возможность выбора высоты орбиты
• Практическая осуществимость в ближайшие десятилетия

Минусы:

• Необходимость создания более совершенных многоразовых двигателей
• Большой расход топлива