Безракетный космический старт

 
В. К. ВЛАСОВ 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
БЕЗРАКЕТНЫЙ  
КОСМИЧЕСКИЙ СТАРТ
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Москва    Вологда 
«Инфра-Инженерия» 
2023 

 
УДК 629.78 
ББК 39.62 
В57 
 
 
 
 
 
 
 
 
Власов, В. К. 
В57  
Безракетный космический старт / В. К. Власов. - Москва ; Вологда : 
Инфра-Инженерия, 2023. - 108 с. : ил. 
ISBN 978-5-9729-1372-5 
 
Рассматриваются вопросы современной космической промышленности, транспортной эффективности ракетных и безракетных космических 
стартов на основе различных физических принципов, а также исторические этапы инженерных изысканий этого направления. 
Для широкого круга читателей, исследователей, любителей космической техники и разработчиков объектов космической индустрии, изобретателей.  
 
УДК 629.78 
ББК 39.62 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ISBN 978-5-9729-1372-5 
” Власов В. К., 2023 
 
” Издательство «Инфра-Инженерия», 2023 
 
” Оформление. Издательство «Инфра-Инженерия», 2023 
 
2 
 

 
 
 
Содержание 
 
 
Введение ........................................................................................................... 
5 
1. Космическая пушка ........................................................................................ 
7 
 1.1. Вояж Макдермота ......................................................................................................................... 8 
 1.2. Колумбиада Верна ........................................................................................................................ 9 
 1.3. Многокаморная пушка .............................................................................................................. 12 
 1.4. Вулканическая пушка Сломки ............................................................................................... 15 
 1.5. Кажущаяся тяжесть Циолковского 
....................................................................................... 16 
 1.6. Стрельба по небу ......................................................................................................................... 17 
 1.7. Газовые пушки Хантера ............................................................................................................ 22 
2. Космическая башня ...................................................................................... 28 
 2.1. Мотивация Бореля ..................................................................................................................... 28 
 2.2. Приговор Кирхера ...................................................................................................................... 29 
 2.3. Башня грёз ..................................................................................................................................... 31 
 2.4. Надувная башня Покровского 
................................................................................................ 32 
 2.5. Пузыри Лемешко ........................................................................................................................ 34 
 2.6. Танцующая башня Куайна 
....................................................................................................... 34 
3. Космический лифт ........................................................................................ 38 
 3.1. Лунный трос Цандера 
................................................................................................................ 40 
 3.2. Канатная дорога в космос 
......................................................................................................... 41 
 3.3. Небесный крюк Айзекса ........................................................................................................... 44 
 3.4. Дипломный лифт ........................................................................................................................ 45 
 3.5. Гравитационный сифон ............................................................................................................ 46 
 3.6. Космическое ожерелье Земли 
................................................................................................. 48 
 3.7. Орбитальная башня Пирсона ................................................................................................. 51 
 3.8. Фонтаны рая ................................................................................................................................. 53 
 3.9. Второе дыхание 
............................................................................................................................ 57 
 3.10. Мозговой штурм Смитермана .............................................................................................. 58 
 3.11. Концепция Эдвардса ............................................................................................................... 59 
 3.12. Всем тросам трос ....................................................................................................................... 62 
 3.13. Обаяси лифт ............................................................................................................................... 64 
4. Стартовая праща 
........................................................................................... 66 
 4.1. Водопадный маховик ................................................................................................................. 67 
 4.2. Французские ускорители ......................................................................................................... 69 
 4.3. Лунная бомба Крейцкопфа 
...................................................................................................... 71 
 4.4. От настольной центрифуги ..................................................................................................... 73 
5. Электромагнитная катапульта 
........................................................................ 76 
 5.1. Пушка Гаусса ................................................................................................................................ 76 
 5.2. Рельсотрон 
..................................................................................................................................... 77 
6. Звёздный трамвай ......................................................................................... 81 
3 
 

7. Пусковая петля 
............................................................................................. 84 
8. Орбитальное кольцо 
...................................................................................... 87 
 8.1. Орбитальный пояс Королёва .................................................................................................. 87 
 8.2. Кольца Полякова 
......................................................................................................................... 88 
 8.3. ОТС Юницкого 
............................................................................................................................ 89 
9. Космический фонтан 
..................................................................................... 93 
 9.1. Поток частиц Форварда ............................................................................................................ 93 
 9.2. Плазменный смерч Золотухина ............................................................................................. 94 
10. Космический конвейер ................................................................................ 97 
Приложение 1: План Циолковского по освоению космоса 
................................................... 99 
Приложение 2: Путешествие по Центону ................................................................................. 
102 
Список литературы 
......................................................................................... 106 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
4 
 

 
 
 
ВВЕДЕНИЕ 
 
 
 
Основоположников космонавтики меньше всего волновали проблемы космического 
туризма. Мотивация была в колонизации космоса на случай глобальных катастроф и перенаселения Земли, и в промышленном освоении космоса для создания новых материалов и добычи полезных ископаемых в недрах небесных тел. Однако с запуска первого спутника Земли 
прошло 65 лет, а признаков ни того, ни другого не наблюдается. В тренде - космический туризм. 
Согласно плану освоения космоса по Циолковскому (см. Приложение 1), современная 
космонавтика находится на восьмом этапе из предложенных им шестнадцати, то есть половина пути нами пройдена. Но переход от восьмого этапа к девятому и дальше требует гигантского роста грузопотока на космические орбиты. Традиционная ракетная космонавтика, ежегодно доставляющая на орбиту менее одного грамма груза в пересчёте на каждого жителя 
Земли, да по цене в десятки тысяч долларов США за килограмм, не в состоянии обеспечить 
переход на новый уровень. 
В космической промышленности идёт поиск путей, например, нарастить грузо- 
подъёмность ракеты (ракеты-носителя). Но надо понимать, что, с одной стороны, это рано  
или поздно упрётся в физический предел роста, а с другой - вряд ли приведёт к снижению 
стоимости перевозки. В такой ситуации ожидать индустриализации космоса вообще аб- 
сурдно. И здесь мы сталкиваемся с парадоксом эволюции космонавтики, когда традиционная 
ракета становится тормозом для дальнейшего расширения космической деятельности человека. 
Однако человечество должно идти в космос. Вспомним пророческие слова Циолковского: «Земля - колыбель человечества, но нельзя вечно жить в колыбели». Но что же сегодня 
мешает беспрепятственно бороздить космические просторы с пользой для дела" 
Прежде всего, это чрезвычайно низкая транспортная эффективность ракеты, без которой пока не удаётся оторваться от Земли. Самая массовая в истории человечества советская 
ракета-носитель «Союз-У» при собственной стартовой массе около 310 т выводила в космос 
не более 7 т полезной нагрузки. 
Конечно, современная ракета - это огромное сооружение, сложное и невероятно мощное. 
Ракета открыла человеку дорогу в космос. Первый спутник Земли, исторический полёт Юрия Гагарина, высадка советских луноходов и американских астронавтов на Луне, исследования комет 
и планет Солнечной системы. Всё это стало возможным благодаря ракете. 
Но что ракета уносит со старта" Более 90  стартовой массы это топливо, а более 90  
этого топлива тратится на подъём самого же топлива. Кроме того, ракета является супер дорогим транспортным средством, и ко всему прочему одноразовым и чрезвычайно экологически опасным. 
Космический «исход» землянам придётся осуществлять на основе иного, гораздо более 
производительного транспортного средства, чем привычные ракеты. Возможно, придётся менять принципы космического старта, а ракета обеспечит лишь один из этапов полёта. 
5 
 

Предлагаемая книга задумана первой в ряду книг о проектах по колонизации космоса, 
и посвящена безракетным космическим стартам, определяющим сегодня скорее жанр «инженерной фантастики». Но надолго ли" 
Книга адресована широкому кругу читателей, исследователям, любителям космической техники и разработчикам объектов космической индустрии, изобретателям. Библиография отечественных и зарубежных работ поможет специалистам глубже изучить рассматриваемые вопросы. 
 
Моему сыну Павлу Власову 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
6 
 

 
 
 
1. КОСМИЧЕСКАЯ ПУШКА 
 
Сэр Исаак Ньютон 
25.XII.1642 – 20.III.1727 
 
Пушка Ньютона 
 
 
 
Фундаментальный труд Сэра Исаака Ньютона «Математические начала натуральной философии» (1687), в котором английский физик сформулировал общие законы движения и заложил основы классической механики, содержит поистине фантастическое 
для своего времени рассуждение. Объясняя действие центростремительной силы, Ньютон пишет: «Если свинцовое ядро, брошенное 
с вершины горы силой пороха с заданной скоростью и параллельно 
горизонту, перелетит по кривой линии на расстояние двух миль до 
падения на землю, то, если исключить сопротивление воздуха и 
бросить ядро с удвоенной или десятикратной скоростью, оно пролетит в два или в десять раз дальше. Увеличением скорости мы 
легко увеличим расстояние, на которое ядро может быть брошено, 
и уменьшим кривизну линии, которую оно может описать, пока не упадёт на расстоянии 10, 
30 или 90 градусов, или даже пройдёт вокруг Земли, прежде чем упадёт, или может никогда 
не упасть на Землю, а уйдёт в небесные пространства и продолжит своё движение в бесконечности» [47]. 
Первая часть рассуждения Ньютона кажется очевидной. И действительно, чем сильнее бросишь любой попавшийся под руку предмет, тем он полетит дальше, а траектория  
его полёта будет более пологая. Но как выстрелить пушечное ядро чтобы оно пролетело 
половину географического меридиана (90ƒ) или около10 000 км, этого не знала артиллерия 
того времени. Поэтому рассуждение Ньютона, по сути претендующее на первое описание вывода искусственного спутника на орбиту Земли, плавно переместилось в литературную фантастику, 
которая в свою очередь стимулировала фантазию инженерного 
сословия на несколько веков вперёд. Особенно после того, как в 
посмертно изданной работе «Трактат о системе мира» (1728) 
Ньютон проиллюстрировал и развил эту тему: «Но если теперь 
представить себе тела, которые будут перемещаться параллель- 
но горизонту с больших высот, на 5, 10, 100, 1 000 или более миль, 
или, вернее, столько же полудиаметров Земли; эти тела, в соответствии с их разной скоростью и разной силой тяжести на разных высотах, будут опи- 
сывать дуги, концентричные с Землей, или различные эксцентричные, и будут вращать- 
ся через небеса на этих траекториях так же, как это делают Планеты на своих орби- 
тах» [48]. 
Таким образом, самая известная книга в науке стала и самым авторитетным обоснованием пушки, способной запустить космический корабль на околоземную орбиту или даже на 
траекторию межпланетного полёта. 
 
7 
 

1.1. Вояж Макдермота 
 
Упоминание космической пушки невольно относит к лунной дилогии Жюль Верна. Однако у великого французского писателя был таинственный предшественник. 
В 1728 году, через год после смерти Ньютона, в Дублине вышла небольшая книжка 
«Путешествие на Луну» возможно ирландского автора под псевдонимом Мурто Макдермот. 
Примечательно, что герой книги не планировал никаких полётов к Луне. Но как следует из его 
рассказа, так вышло. 
Намереваясь провести время с пользой для здоровья, Мурто (повествование ведётся от 
имени автора) прибыл на Тенерифе, сошёл на берег и разбил лагерь. Отдохнув и набравшись 
сил, Мурто почувствовал желание покорить вершину горы, которая выглядела чрезвычайно 
высокой (видимо, это был Тейде, вулкан на острове Тенерифе, высота 3 718 м). «У меня отсутствовали инструменты для взятия такой высоты. Не было ничего кроме бутылки бренди, 
куска сыра и немного печенья» [46]. С большим трудом Мурто начал подъём в гору, останавливался отдохнуть и перекусить, но ветер был такой силы, что еду вырывало из рук. «В конце 
концов, я добрался до вершины. Чистый и разряжённый воздух не соответствовал моей грубой 
конституции, и из меня вышло всё, что я съел по пути сюда. Это заставило меня задуматься  
о себе таком, который постоянно жаловался на сырую и туманную погоду в своей собственной 
стране. Тогда я понял, что это место не подходит мне для дыхания, как рай для закоренелых 
грешников, допущенных туда без раскаяния». 
Пока Мурто размышлял о природе своей слабости, налетел вихрь, который поднял его 
в воздух и некоторое время носил с огромной скоростью. Мурто чуть не лишился дыхания, но 
постепенно вихрь ослабел. «Моё движение стало замедляться, пока я не пришёл в состояние 
покоя. И это оказалось пространством между Землёй и Луной, где не преобладало притяжение 
ни того, ни другого». Страх умереть с голоду заставил Мурто шевелиться, стараясь не потерять притяжение Земли. Но он продолжал удаляться от земной атмосферы и смирился с падением на Луну. Внезапно облако полное града накрыло его, и, упираясь в него руками, Мурто 
предпринял попытку затормозить падение, но войдя в сферу притяжения Луны скорость падения невероятно возросла. С прилунением Мурто повезло. Упал он «в рыбный пруд, который 
наши острозоркие философы ошибочно считают частью моря и называют Заливом Росы». 
Пруд принадлежал королю. К счастью для Мурто, при падении в воду крюк линя королевского 
рыбака зацепил петлицу его сюртука, что и спасло незадачливого космонавта. 
После знакомства с жизнью обитателей Луны, Мурто принял активное участие в ней. 
Но однажды он оказался в щекотливой ситуации с обвинениями в свержении власти Короля, 
и был приговорён покинуть свои владения в течение двадцати дней. И тут, как это обычно и 
бывает, Мурто почувствовал острое желание вернуться на родину. Для этого он разработал 
план, и его друг с непроизносимым лунным именем взялся ему помочь, хотя считал это неосуществимым: «Но вы же не намерены довериться второй раз ветряному вихрю». 
Расчёт на ветряной вихрь Мурто и не делал, а представил другу достаточно продуманную концепцию. «Мы знаем высоту атмосферы Луны, и знаем, как пороховая пушка способна 
поднять ядро любого веса на любую высоту. Я сяду в середине десяти деревянных сосудов, 
помещённых один в другой, с внешней стороны сильно стянутых железным обручем, чтобы 
предотвратить их разрушение. Я поставлю более 7 000 бочек пороха, которые, я знаю, поднимут меня на вершину лунной атмосферы. Здесь я должен отметить, что когда выкапывали порох, образовалось несколько пригодных для использования гор. Но прежде чем я подорву сам 
8 
 

 
Жюль Верн 
8.II.1828 – 24.III.1905 
себя, я захвачу с собой пару крыльев. Когда я буду отдыхать между Луной и Землёй, я пристегну их к себе и с их помощью смогу предотвратить быстрое падение на Землю». Принимались в расчёт и мероприятия по технике безопасности. Между сосудами было задумано залить 
воду, чтобы предотвратить разрушение корабля от огня. Верхнюю часть сосудов планировалось сделать многослойной крышкой из двух пластин олова, между которыми засыпать влажный песок, чтобы защитить самую нижнюю плиту от прямого действия огня. «Эта крышкалюк будет закреплена мной изнутри, так что я смогу сбросить её, когда пойму, что выбрался 
из огня». Между сторонами и днищами сосудов Мурто предложил проложить куски свинца, 
которые с приближением огня начнут постепенно плавиться и выпадать, прежде чем сосуды 
причинят вред друг другу. Не Мурто, а космическое КБ. 
На подготовку к полёту и прощание с друзьями ушла неделя. За это время в земле вырыли ствол для пороха и поставили корабль. В назначенный час Мурто занял своё место, и, с 
зажжением огня, корабль вынесло в воздух с огромной скоростью. Согласно своей инструкции, Мурто пристегнул крылья и, уклоняясь от удара вершиной горы уже где-то в южной части Африки, приземлился на территории Австралии. 
 
 
1.2. Колумбиада Верна 
 
Французский классик приключенческой литературы Жюль 
Верн не мог пройти мимо космической темы, которая соединяет 
фантастику с наукой наиболее ярко. Его лунные романы «С Земли 
на луну» и «Вокруг Луны», по сути две части одной истории, вышли 
в свет в 1865 и 1869 году соответственно, почти через сорок лет после выстрела самопальной пушки Мурто. Только в этот раз выстрел 
пушки, получившей имя «Колумбиада», был научно обоснован и 
направлен в сторону Луны. 
Роман Верна с авторским названием «С Земли на Луну прямым путём за 97 часов 20 минут» в русскоязычных переводах известен под названиями «Из пушки на Луну» и «От Земли до Луны».  
В Балтиморе, во время Гражданской войны в США, фанаты артиллерии и баллистики учредили «Пушечный клуб». Членом клуба мог стать всякий желающий, 
который «должен был изобрести или, по меньшей мере, усовершенствовать пушку, а в крайнем случае какое-нибудь иное огнестрельное оружие» [5]. Через месяц клуб насчитывал уже 
1 833 действительных члена и 35 365 членов-корреспондентов. 
С окончанием войны члены клуба были обречены на полную бездеятельность, началось 
брожение умов. Чтобы избежать распада клуба его председатель Барбикен на общем собрании 
сделал заявление: «Каждый из вас, конечно, не раз видел Луну или, по крайней мере, слышал 
о ней. Не удивляйтесь, что я заговорил об этом ночном светиле. Быть может, нам суждено 
сделаться Колумбами неведомого мира Поймите меня, поддержите меня - и я поведу вас на 
завоевание Луны Мы присоединим её имя к тем тридцати шести штатам, которые образуют 
великую державу Соединенных Штатов». Дальше, остановившись на критике воображаемых 
путешествий на Луну и на успехах баллистики последних лет, Барбикен сделал неожиданное 
предложение: «Я смело приступил к этому вопросу, я обсудил его со всех сторон и, на основании бесспорных вычислений, могу утверждать, что снаряд, обладающий начальной 
9 
 

скоростью в двенадцать тысяч ярдов в секунду [11 км/с], при точном прицеле неизбежно должен долететь до Луны. Итак, достойные сочлены, я имею честь предложить вам произвести 
этот небольшой опыт». 
Для решения поставленной задачи из членов клуба, «хорошо разбиравшихся в вопросах такого рода», был создан Исполнительный комитет. На первом заседании комитета было 
принято решение для отправки на Луну строить снаряд из алюминия в форме шара диаметром в сто восемь дюймов [2,74 м]. При толщине стенки в двенадцать дюймов [0,31 м] такой 
снаряд должен весить двадцать тысяч фунтов [9 072 кг]. На втором заседании комитета предстояло заняться вопросом о пушке, получившей название Колумбиада: определить её форму, 
длину, материал и вес. Расчёты показали, что чугунная пушка при длине ствола девятьсот 
футов [274 м], с внутренним диаметром девять футов [2,74 м] и толщине стенки в шесть футов [1,83 м] будет весить 68 040 тонн. А при цене чугуна в два цента за фут она обойдётся  
в 2 510 701 долларов. Цена баснословная, но Барбикен обещал, что за миллионами дело не 
станет. Третье заседание комитета было посвящено пороху. От применения дымного пороха 
пришлось отказаться сразу. Требуемые расчётом миллион шестьсот тысяч фунтов [726 т] такого пороха заполнят ствол пушки наполовину. Вместо пороха Барбикен предложил использовать пироксилин, открытый французским химиком Броканно в 1832 году. Таким образом 
«достаточно взять четыреста тысяч фунтов гремучей ваты, и так как можно без всякой опасности спрессовать пятьсот фунтов хлопчатника в пространстве двадцати семи кубических 
футов, то весь наш пороховой заряд займёт в канале колумбиады не более тридцати кубических туазов. Таким образом, снаряду придется пролететь в канале семьсот футов под напором шести миллиардов литров газов, прежде чем он выпалит из пушки по направлению  
к ночному светилу». 
По наставлению Мишеля Ардана, некоего выскочки европейца, о смелых предприятиях 
которого не раз упоминалось в газетах и который выразил желание лететь к Луне, круглую 
форму корабля-снаряда изменили на «цилиндро-коническую». 
Подписка на финансирование лунного проекта принесла огромный капитал в  
5 446 675 долларов, из которых ««Россия внесла огромную сумму - 368 733 рубля. Этому не 
приходится удивляться, принимая во внимание интерес русского общества к науке и успешное 
развитие, достигнутое астрономией в этой стране благодаря многочисленным обсерваториям, 
главная из которых обошлась государству в два миллиона рублей». 
Для отливки пушечного ствола с внутренним диаметром в девять футов [2,74 м],  
со стенками толщиною в шесть футов [1,83 м] и чтобы обложить её каменной кладкой в девятнадцать с половиной футов толщиной [5,94 м] пришлось «вырыть шахту диаметром в 
шестьдесят футов [18,3 м] и в девятьсот футов глубиной [274 м]». Всего было извлечено 
72 021 м3 грунта за восемь месяцев, или 283 м3 в сутки. 
Заказ на отливку пассажирского корабля-снаряда новой «цилиндро-конической» 
формы получил завод «Брэдвиль и Кƒ» в Олбани. 2 ноября готовый снаряд диаметром девять 
футов [2,74 м] и высотой двенадцать футов [3,66 м] со всеми необходимыми доработками 
внутри был отправлен восточной железной дорогой в Стонзхилл. Боковые стенки снаряда сделали немного тоньше, и «утолстили дно, которому предстояло выдержать бешеный напор газов, образующихся при взрыве пироксилина». Вход в снаряд был организован «сквозь люк  
в её конической верхушке, напоминавший отверстие в паровом котле. Он герметически закупоривался алюминиевой крышкой, прикреплённой с внутренней стороны мощными болтами». 
Для наблюдений экипажа были предусмотрены «четыре окна-иллюминатора из толстого 
10