Китай планирует построить гигантский рельсотрон для запуска гиперзвуковых самолетов в космос

Китай работает над использованием электромагнитного рельсотрона для вывода на орбиту пилотируемого космического корабля размером с Боинг 737 и весом 50 тонн. Этот удивительно амбициозный проект еще более амбициозен, чем кажется на первый взгляд.

Назовите это рельсотроном, катапультой или чем-то иным, идея замены ракет электромагнитным ускорителем является привлекательным вариантом. Вместо того, чтобы стартовать на химических ракетах, которые должны нести с собой очень много топлива, имеет смысл держать как можно большую часть пусковой системы на земле, оставляя при этом транспортное средство настолько легким, насколько это возможно.

Принцип такого космического рельсотрона прост, но детали на удивление сложны, и их количество очень быстро становится устрашающим. Если Китай сможет использовать такую ​​систему для запуска космического самолета в рамках своего проекта Тенъюнь, начавшегося в 2016 году, это станет одним из крупнейших инженерных достижений в истории.

По данным официальных китайских СМИ, план состоит в том, чтобы построить электромагнитную стартовую дорожку, которая сможет разогнать космический самолет до скорости 1,6 Маха или даже до 5 Маха. Поднявшись в воздух, аппарат затем запустит свои бортовые ракетные двигатели и продолжит разгоняться до орбитальной скорости.

Это означает не только создание космического корабля, совместимого с таким рельсотроном, но и ракеты-носителя, способной поддерживать перегрузки, вибрации и другие переменные в безопасных пределах для пассажиров-людей. Подобные системы изучались НАСА, хотя они больше концентрировались на надежных, простых и роботизированных полезных нагрузках, которые могут выдержать серьезные перегрузки.

Новая система разрабатывается Исследовательским институтом технологий летательных аппаратов Китайской аэрокосмической научно-промышленной корпорации (CASIC), который, как сообщается, построил двухкилометровый испытательный полигон в Датуне, провинция Шаньси.

Судя по описанию, он примерно такого же размера, что испытательный трек Hyperloop, и находится внутри такой же вакуумной трубы. В настоящее время трасса может развивать скорость 1000 км/ч и будет расширена, чтобы стать в пять раз быстрее.

Превратить все это в полноценную систему запуска в космос будет, мягко говоря, сложно. Это будет не просто вопрос масштабирования технологии, это потребует серьезных изменений по всем направлениям не только в самом рельсотроне, но и в его системах управления, средствах его питания и даже в способах сборки компонентов, из которых он состоит.

Одна из проблем заключается в том, что для рельсотрона, который может развивать скорость 1,6 Маха с пассажирами на борту, его длина должна составлять не менее 8 км. И гораздо больше, если он достигнет скорости 5 Маха. Это не только множество электромагнитов, которые, возможно, придется криогенно охлаждать, но и нужно будет запечатать в самой большой вакуумной камере, когда-либо построенной, и для поддержания этого вакуума потребуются огромные насосы.

Для такой камеры-трубы также потребуется специальный шлюз, чтобы транспортное средство могло выйти на сверхзвуковой скорости. Если это не сработает идеально, может произойти одна из множества очень неприятных аварий, связанных с энергиями, близкими к тактическому ядерному оружию.

Тогда возникает вопрос мощности. Рельсотроны, используемые для запуска истребителей с авианосца Gerald Ford, используют 121 мегаджоуль для разгона самолета до 240 км/ч. Чтобы разогнать такую же массу до 5 Маха, китайскому рельсотрону потребовалось бы ошеломляющие 50 000 мегаджоулей. И предполагается, что предлагаемый космический самолет будет весить как минимум в 10 раз больше.

Это означает, что для запуска космического рельсотрона потребовалась бы атомная электростанция, вырабатывающая гигаджоуль в секунду, и совершенно новая система для хранения энергии. Дрезденская лаборатория высоких магнитных полей Hochfeld-Magnetlabor располагает современной батареей конденсаторов, которая может выдерживать 50 мегаджоулей, что является мировым рекордом. Китайскому рельсотрону потребовалось бы улучшить этот показатель в тысячу раз.

Все это потребует не только выдающихся фундаментальных достижений в некоторых уже передовых технологиях, но и создания совершенно новой промышленной инфраструктуры, способной создавать такие машины. И это даже не касается сенсорных и компьютерных систем, необходимых для мониторинга и управления всеми подсистемами рельсотрона в режиме реального времени.

Однако, несмотря на трудности, работа продолжается. Китайцы утверждают, что в случае успеха рельсотрона стоимость вывода на орбиту снизится до 60 долларов за кг. Это революционное снижение даже по сравнению с ценой SpaceX в 3000 долларов за кг.