Wir brauchen eine bessere Weg, um Platz

Die Menschen werden immer Forscher. Wir haben ziemlich gut untersuchten unseres Planeten, unserer kleinen blauen Punkt, nach Antworten und fand nur noch mehr Fragen. Warum sind wir hier? Wie haben wir hier? Was bedeutet es?

Wir haben bereits kleine Schritte in das Sonnensystem getragen. Aber günstige, erschwingliche Raumfahrt wäre revolutionär, in Technologien, die wir auch noch gedacht habe nicht läutet. Gesellschaftlichen und wirtschaftliche Veränderungen, die durch das Internet eingeführt würde im Vergleich blass.

Aber hier die Sache ist: Wir werden nicht in Richtung zu den Sternen in einer Rakete. Raketen sind eine schreckliche Art und Weise des Erhaltens um Platz.

Orbit ist ein Balanceakt

Es gibt ein Sprichwort in orbital Mechanik: Orbit ist auf halbem Weg nach nirgendwo. Orbit ist der einfachste Weg um dauerhaft zu Raum. Es ist ein großer erster Schritt auf dem Weg zum Verlassen der Schwerkraft der Erde hinter.

In den Orbit Mitteln sind Sie – zwischen Schwerkraft zieht Sie nach unten und Ihre eigene Dynamik, warf Sie in den Weltraum ausgeglichen. Sie bleiben auf gleicher Höhe, um die Erde gehen, weil Sie sich nach vorne so schnell bewegen, dass die Erde entfernt Sie mit der gleichen Geschwindigkeit unterschreitet Sie hinein fallen. Ein wenig verlangsamt, die Sie in den mürrischen Fesseln der Schwerkraft zurück. Aber beschleunigen, nur ein wenig und lassen Sie die Erde alle zusammen.

Orbit ist das Tor zum Sonnensystem, Galaxis, das Universum. Leider geschieht dieses Gateway mit ungefähr 100 Meilen vom Boden und mit etwa 20.000 km/h bewegt werden.

Raketen sind ineffizient

Going to umkreisen in einer Rakete ist das Äquivalent von entscheiden, dass Sie aus den USA nach Großbritannien reisen möchten, Klettern in einem Katapult und brennen Sie sich über den Atlantik. Außer das Katapult kostet Hunderte Millionen Dollar und explodiert, nachdem Sie ihn einmal verwenden.

Im Wesentlichen eine Rakete ist ein brute-Force-Ansatz. Sie zeigen Sie es in die gewünschte Richtung zu gehen und lassen Sie dann schnell eine Last von Energie unter ihm (Ihr Treibstoff mit Sauerstoff explodieren) bis die Kraft der Explosion die Rakete schiebt. Dies ist sehr ineffizient. Zusammen mit ihren Kraftstoff müssen Raketen auch alle Sauerstoff transportieren, den sie benötigen, um es zu verbrennen.

So ineffizient bedeutet, dass den einzigen Weg um alle, die Ihre Fracht bis zur Höhe und Geschwindigkeit, die Sie brauchen per Rakete besteht darin, die leeren Tanks über Bord zu werfen, sobald sie trocken laufen. Aus diesem Grund werden Raketen inszeniert; Das heißt, in Abschnitte unterteilt. Als ein Abschnitt der Kraftstoff ausgeht, können Sie das Gewicht des leeren Containers fallen.

Sehr wenig von der Rakete eigentlich macht es zu umkreisen, mit die meisten Teile entweder abgestürzt, verbrannten oder schwimmenden ziellos im Raum. Sie können nicht es wiederverwenden, denn Sie können kaum es dorthin zu gelangen, geschweige denn bekommt sie zurück.

Wiederverwendbarkeit bietet mehr Leistung für Ihr Geld

Trotz der populären Vorstellungen von Hexenwerk keine Rakete wirklich nicht mehr kompliziert oder teuer als eine moderne transatlantischen Jet. Lassen Sie uns einen Vergleich zwischen einem Flugzeug (A330-200F) und eine Rakete (Falcon Heavy).

Beide tragen ähnliche Mengen an Fracht, beide Kosten relativ ähnlichen Höhe zu bauen. Aber der Preis für eine Tonne bewegen ist eindeutig sehr unterschiedlich, je nachdem, welchen Modus Sie auswählen. Ein Flugzeug bekommt gebrauchte Tausende Male, so dass die Kosten auf mehrere Flüge verteilt werden kann.

Bewegliche Sachen, Raum wäre natürlich viel billiger in einem Flugzeug. Das Problem ist, dass Sie ein Flugzeug zum Weltraum fliegen können. Flugzeuge, wie alles, was fliegt, haben Flügel. Flügel sind sehr effizient Energie in Aufzug zu verwandeln; Sie verschieben die Flügel nach vorne und es drückt Luft nach unten, die Flügel anheben. Aber Flügel (und Flugzeuge) Luft zum Fliegen brauchen und es keine Luft im Raum gibt.

Dies ist natürlich, was zeichnet eine Rakete. Going to Orbit (und darüber hinaus) erfordert, dass Sie sehr hoch fliegen und sehr schnell an einem Ort ohne Luft – etwas nur Raketen tun können.

Vor kurzem begann Privatraum-Technologie-Unternehmen SpaceX auf wiederverwendbare Landung Booster um die Kosten des jeweiligen Fluges reduzieren. Im Wesentlichen, entwerfen Sie die Teile, die Sie normalerweise nur ablegen würde, um genügend Kraftstoff in ihnen, die sie zurück auf die Startrampe zu landen.

Aber auch wenn du es schaffst, der Antriebsstufe zu landen, ist es eine sehr teure Inspektion brauchen, bevor es wieder geflogen werden kann. Raketen Lauffläche eine feine Linie zwischen fliegen und explodiert. Es ist schwer genug, um sie nur einmal arbeiten geschweige denn Dutzende oder vielleicht hunderte Male zu erhalten.

Raketen sind nicht nur gonna Menschheit zu den Sternen, in der gleichen Weise niemand den Atlantik in einem Katapult überquert. Wir brauchen eine Raumgleiter Hybrid Art – eine wiederverwendbare Fahrzeug für viele Reisen.

SKYLON-Projekt

Wie der Zufall es wollte, könnte bald sein solch ein Fahrzeug. Ein britisches Unternehmen namens Reaktion Motoren arbeitet auf, was es dem SKYLON Raumgleiter nennt. Sie sagen, es wird bis zu 200 Mal wiederverwendbar sein und 15 Tonnen Fracht zu erdnahen Umlaufbahn, alles für den niedrigen Preis von etwa US$ 100.000 pro Tonne niedrige bewegen kann. Für Perspektive käme es auf ungefähr $10.000 pro Person, nach Gewicht. Das ist in der Ballpark ein erstklassiges, am selben Tag, One-way-Ticket von New York nach London, außer – Sie wissen – ins All und zurück.

Der SKYLON Projekt stützt sich auf die Entwicklung seiner SABRE Motors. Die einzigartige Motorfunktionen als Motor ein Flugzeug oder eine Rakete Maschine. Das Fahrzeug kann von einer Start-und Landebahn wie ein Flugzeug (effizient) abheben und fliegen so hoch und so schnell wie möglich. Die SKYLON Ebene schaltet dann seine Motoren in den Rakete-Modus für den Rest ihrer Reise.

Das Design zeigt genug versprechen, das der Europäischen Weltraumorganisation und der UK Space Agency kürzlich investiert in das Konzept. Die Firma Ansprüche Testflüge könnte bis 2019 passieren.

Als effizienter bedeutet, das es möglich ist, bekommen alle Ihr Raumschiff und Fracht Orbit und ohne etwas auf dem Weg über Bord zu werfen. Zu Land, auf dem das gesamte Fahrzeug bedeutet, dass Sie können es noch einmal, so dass Sie sich die Kosten über viele Flüge, wie ein Flugzeug zu bauen.

Eine schöne neue Welt

Auf den ersten Blick mag diese Art von Technologie wie nur eine inkrementelle Verbesserung. Aber in Wirklichkeit ist es die Welt verändern könnte. Jährlich etwa 3 Milliarden Passagierfahrten vorgenommenen und 50 Millionen Tonnen Fracht werden per Flugzeug verschickt. In diesem Moment gibt es rund 10.000 Flugzeuge weltweit. Die Chancen stehen gut, dass es gibt null Raketen fliegen jetzt, als nur 92 Raketen weltweit im Jahr 2014 ins Leben gerufen.

Stell dir eine Welt, wo jährlich Milliarden von Weltraum-Ausflüge gemacht und Millionen von Tonnen Fracht hoch und runter bewegen. Öffnung des Zugangs zu den Sternen der gesamten Menschheit werden eine massive Veränderung für unsere Spezies. Wir haben keine Ahnung, welche Technologien folgen würde, aber dieses Planeten verlassen ist wahrscheinlich die einzige Chance, es zu retten.

Erforschen, was da draußen ist mehr als das, mit sich bringt große Fragen. Was passiert, wenn in jeder Ecke unseres Sonnensystems gibt es Leben? Was bedeutet das für uns, für Religion, für unsere Definition von was es bedeutet, menschlich, lebendig zu sein?

Es ist das SKYLON-Projekt und andere mögen es, die wollen uns näher kennenlernen, was auch immer Antworten in den Sternen sind.

Leon Vanstone, Postdoctoral Fellow in Aeromechanik, University of Texas in Austin

Dieser Artikel erschien ursprünglich auf das Gespräch. Lesen Sie den original Artikel.

Obere Bild von NASA/Joel Kowsky.