Бензоколонки в космосе, ч.3
Незаметные сложности.
Наклонения
В любимой мной KSP орбита Муны лежит в плоскости экватора Кербина, наклонение оси вращения Муны к плоскости ее орбиты ноль. Все живет в одной плоскости, лепота и благорастворение.
У нас же все не слава богу, наклонение Луны к плоскости экватора не только не равно нулю, а еще и активно изменяется. Кроме того месторождения лунного льда живут на полюсе, а отнюдь не на экваторе. А маневр смены плоскости - он не дорогой, он очень дорогой. Переход от экваториальной орбиты к полярной стоит столько же, сколько с нуля разогнаться до скорости ускользания.
Более того, если у нас есть опорная полярная орбита (или приполярная, есть класс стабильных орбит с наклонением 86, что почти (с точностью до 110-120 м/с) 90), то катапульта будет оказываться в нужном положении, чтобы выплюнуть на нее очередной груз, примерно раз в месяц. То есть выплевывать придется редко, но метко.
Есть еще способ мухлевать, но я о нем только упомяну. В районе точек Лагранжа, включая EML1, наклонение можно теоретически менять достаточно задешево в силу взаимодействия с нюансами совместного гравитационного колодца Земли и Луны. Насколько на полярные орбиты возможен низкоэнергетический заход, неясно, но "будем надеяться". Один из вариантов - это держать промежуточный склад топлива (или даже перевалочный пункт в путешествиях) в EML1 (или EML2), поскольку до них легко добраться с любых наклонений. Возможно даже, что вместо склада на LLO выгоднее держать его в одной из EML1/2.
В окрестностях Марса проще. Орбита Деймоса мало наклонена, а залежи воды могут быть и в районе марсианского экватора, если мы готовы бурить (здесь нам хитро улыбается Брюс Уиллис).
Катапульта
Если мы говорим о просто грузах, то предел ускорений - сотни g. Человеки способны выдерживать 10 g в течение где-то полуминуты и 5g - очень долго. Штука в том, что двигатели, электроника и прочее тоже не очень хорошо переносят высокие перегрузки.
Например, для скорости 1800 м/с (орбита Луны) при ускорении в 10g длина катапульты составит 16 км. Мощность ее в активном режиме будет сопоставима с ЧАЭС. Это можно решить аккумулированием энергии с подзаряжанием от реактора или даже поля солнечных батарей мегаваттного класса, но излишне говорить, что дьявол в деталях.
Не бензовозы, а водовозы
Проблема с жидким водородом (который получается из добываемой воды) в том, что он глубоко криогенный, и проблема его долговременного хранения абсолютно не решена. Поэтому танкеры, скорее всего, будут возить обычную воду, а дальше на самих "бензоколонках", которые придется либо оснастить солнечными батареями с несколько футбольных полей, либо реакторами, она будет неторопливо электролизовываться. На эти немногочисленные "стационарные пункты" можно и одноразово закинуть хорошую (а значит, толстую и тяжелую) теплоизоляцию и холодильную установку, которую не придется туда-сюда таскать, тратя на это топливо.
Где деньги, Зин?
Килограмм ракетного топлива на Земле стоит пять баксов. На LEO - 10005 баксов, из них 10000 за доставку. Если килограмм топлива, произведенного в космосе, будет стоить на LEO, скажем, 1000 баксов, то это в корне меняет дело. Но вся инфраструктура, описанная выше, будет требовать вывода на LEO с Земли десятков тысяч тонн (для справки, программа "Аполлон" вывела на LEO более тысячи тонн, из которых до окрестностей Луны не долетело и половины). Чтобы компенсировать это, надо завезти на LEO хотя бы столько же добытого, а текущие потребности в топливе на ней не составят и полутысячи тонн в год.
Вот в этом и проблема. Для того, чтобы оправдать "инфраструктуру бензоколонок", нам нужно масштабное освоение Луны со строительством лунной базы и все такое. Иначе овчинка выделки не стоит.
Как ни удивительно, с Марсом проще. Дорога Деймос-LMO проще, чем Луна-LLO, не надо строить катапульту, требования к тяге смехотворные - гравитационный колодец Деймоса c его скоростью ускользания 5.6 м/с заставит расплакаться кого угодно. Для рентабельности будет достаточно и регулярно посещаемой орбитальной станции - которой, впрочем, тоже не пахнет.
В следующей серии поговорим о том, как доехать пешком (электроракеты) и на шайтан-арбе (атомные ракеты).