गैर-रॉकेट अंतरिक्ष प्रक्षेपण: Difference between revisions

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"स्पेस टावर" redirects here. For स्पेनिश गगनचुंबी इमारत, see स्पेस टावर. For अन्य उपयोग, see स्काई टॉवर (बहुविकल्पी).

गैर-रॉकेट अंतरिक्ष प्रक्षेपण के लिए सैद्धांतिक अवधारणाओं को संदर्भित करता है जहां कक्षा को प्राप्त करने के लिए आवश्यक गति और ऊंचाई को प्रणोदन विधि द्वारा प्रदान किया जाता है जो सिओलकोवस्की रॉकेट समीकरण की सीमाओं के अधीन नहीं है।[1] चूंकि वर्तमान समय के सभी अंतरिक्ष प्रक्षेपण रॉकेट पर आधारित रहे हैं, जिसके लिए रॉकेटों के कई विकल्प प्रस्तावित किए गए हैं।[2] कुछ प्रणालियों में, जैसे संयोजन प्रक्षेपण प्रणाली, स्काईहुक (संरचना), रॉकेट स्लेज प्रक्षेपण, रॉकून, या कक्षा में वायु प्रक्षेपण, रॉकेट प्रणोदन का उपयोग करके कुल डेल्टा-सी के भाग को प्रत्यक्ष या अप्रत्यक्ष रूप से प्रदान किया जाता है।

वर्तमान में प्रक्षेपित की लागत पृथ्वी से निम्न पृथ्वी की कक्षा (लिओ) तक $2,500 से $25,000 प्रति किलोग्राम बहुत अधिक है। परिणामस्वरूप, प्रक्षेपण लागत सभी अंतरिक्ष प्रयासों की लागत का बड़ा प्रतिशत है। यदि प्रक्षेपित को सस्ता बनाया जा सकता है, तो अंतरिक्ष मिशनों की कुल लागत कम हो जाएगी। रॉकेट समीकरण की घातीय प्रकृति के कारण, लिओ को अन्य विधि से वेग की छोटी राशि प्रदान करने से कक्षा में जाने की लागत को बहुत कम करने की क्षमता होती है।

सैकड़ों डॉलर प्रति किलोग्राम में प्रक्षेपित लागत कई प्रस्तावित बड़े पैमाने पर अंतरिक्ष परियोजनाओं जैसे कि अंतरिक्ष उपनिवेशीकरण, अंतरिक्ष-आधारित सौर ऊर्जा तथा टेराफॉर्मिंग की मार्स कक्षीय प्रतिबिंब को संभव बनाएगी।[3] ।[4]

अंतरिक्ष प्रक्षेपण विधियों की तुलना

विधि[lower-alpha 1] प्रकाशन वर्ष अनुमानित निर्माण लागत

(अरब यू.एस$)[lower-alpha 2]

पेलोड मास (किग्रा) लिओ को अनुमानित लागत (अमेरिकी डॉलर/किग्रा)[lower-alpha 2] क्षमता (टी / वर्ष) प्रौद्योगिकी तत्परता स्तर
एक्सपैंडबल राकेट [5] 1903[6] 225 – 130,000 4,000 – 20,000 n/a 9
अंतरिक्ष लिफ्ट 1895[7] 2
नॉन-रोटेटिंग स्काईहुक 1990 < 1 2
हाइपरसोनिक स्काईहुक[8] 1993 < 1[lower-alpha 3] 1,500[lower-alpha 4] 30[lower-alpha 5] 2
रोटोवेटर[9] 1977 2
हाइपरसोनिक एयरप्लेन स्पेस टीथर कक्षाल प्रक्षेपित[10][11] (हैस्टाल) 2000 15,000[lower-alpha 6] 2
अंतरिक्ष फव्वारा 1980s
कक्षीय वलय[12] 1980 15 2×1011 < 0.05 4×1010 2
प्रक्षेपित लूप (छोटा)[citation needed] 1985 10 5,000 300 40,000 2+
प्रक्षेपित लूप (बड़ा)[citation needed] 1985 30 5,000 3 6,000,000 2+
काइट प्रक्षेपण[13] 2005 2
स्टारट्राम[14] 2001 20[lower-alpha 7] 35,000 43 150,000 2
स्पेस गन[15] 1865[lower-alpha 8] 0.5 450 1100 6
रैम त्वरक[citation needed] 2004 6
स्पिनप्रक्षेपित[17] 2022 6
स्लिंगट्रॉन[18][19] 1998[20] 100 2 to 4
  1. ↑ References in this column apply to entire row unless specifically replaced.
  2. ↑ 2.0 2.1 All monetary values in un-inflated dollars based on reference publication date except as noted.
  3. ↑ CY2008 estimate from description in 1993 reference system.
  4. ↑ Requires first stage to ~ 5 km/s.
  5. ↑ Subject to very rapid increase via bootstrapping.
  6. ↑ Requires Boeing proposed DF-9 vehicle first stage to ~ 4 km/s.
  7. ↑ Based on Gen-1 reference design, 2010 version.
  8. ↑ Jules Verne's novel From the Earth to the Moon. Newton's cannonball in the 1728 book A Treatise of the System of the World was considered a thought experiment.[16]

स्थैतिक संरचना

इस प्रयोग में, स्थिर शब्द का उद्देश्य यह कि प्रणाली के संरचनात्मक भाग में कोई आंतरिक गतिमान भाग नहीं है।

अंतरिक्ष टावर

एक अंतरिक्ष टावर टावर है जो बाहरी अंतरिक्ष तक पहुंच जाएगा। अपनी भू-समीपक को ऊपर उठाने के लिए कक्षीय वेग से प्रक्षेपित किए गए वाहन की तत्काल आवश्यकता से बचने के लिए, टावर को अंतरिक्ष के किनारे (100 किमी कर्मन लाइन के ऊपर) तक बढ़ाना होगा,[21] किन्तु बहुत कम टॉवर ऊंचाई चढ़ाई के समय वायुमंडलीय ड्रैग लॉस को कम कर सकती है। यदि टावर लगभग पूरी तरह से भू-समकालिक कक्षा में 35,999 kilometres (22,369 mi) दूरी तक प्रक्षेपित किया जाता है, इतनी ऊंचाई पर छोड़ी गई वस्तुएं तब न्यूनतम शक्ति के साथ दूर जा सकती हैं और गोलाकार कक्षा में होंगी। जियोसिंक्रोनस कक्षा तक पहुंचने वाली संरचना की अवधारणा सबसे पहले कॉन्स्टेंटिन त्सोल्कोवस्की द्वारा की गई थी।[22] सिओलकोवस्की द्वारा कल्पना की गई मूल अवधारणा संपीड़न संरचना थी। पृथ्वी से संपीड़न संरचना का निर्माण अवास्तविक कार्य सिद्ध हुआ क्योंकि ऐसी परिस्थितियों में अपने स्वयं के वजन का समर्थन करने के लिए पर्याप्त संपीडन शक्ति के साथ अस्तित्व में कोई सामग्री नहीं थी।[23] प्रक्षेपित वाहनों पर मांगों को कम करने के लिए अन्य विचार बहुत लंबे संकुचित टावरों का उपयोग करते हैं। वाहन को टॉवर से ऊपर उठाया जाता है, जो वायुमंडल के ऊपर विस्तारित हो सकता है और ऊपर से प्रक्षेपित किया जाता है। इतनी ऊंची मीनार के निकट अंतरिक्ष में 20 km (12 mi) ऊंचाई तक पहुंचने के लिए विभिन्न शोधकर्ताओं द्वारा प्रस्तावित किया गया है।[24][25]

तनन संरचना

Main article: तार प्रणोदन

गैर-रॉकेट स्पेस प्रक्षेपित के लिए तन्य संरचनाएं अंतरिक्ष में पेलोड उठाने के लिए लंबे, बहुत शक्तिशाली केबलों (टीथर प्रणोदन के रूप में जाना जाता है) का उपयोग करने के प्रस्ताव हैं। टीथर का उपयोग अंतरिक्ष में बार कक्षा परिवर्तित करने के लिए भी किया जा सकता है।

कक्षा टीथर को टाइडली (स्काईहुक (संरचना)) या रोटेटिंग (रोटावेटर्स) लॉक किया जा सकता है। जब पेलोड स्थिर होता है या जब पेलोड हाइपरसोनिक होता है (उच्च किन्तु कक्षीय वेग नहीं होता है) पेलोड लेने के लिए उन्हें (सिद्धांत रूप में) डिज़ाइन किया जा सकता है।[citation needed]

बड़े पारंपरिक विमान (सबसोनिक या कम सुपरसोनिक) या अन्य प्रेरक बल और छोटे वायुगतिकीय वाहनों के बीच कैनेटीक्स (ऊर्जा और गति) को स्थानांतरित करने के लिए एंडो-वायुमंडलीय टीथर का उपयोग किया जा सकता है, उन्हें विदेशी प्रणोदन प्रणाली के बिना हाइपरसोनिक वेगों के लिए प्रेरित किया जा सकता है।[citation needed]

स्काईहूक

Main article: स्काईहूक (संरचना)
कक्षा में घूमने वाला और न घूमने वाला स्काईहुक

एक स्काईहुक (संरचना)गैर-घूर्णन उच्च ऊंचाई और गति पर पेलोड उठाने के उद्देश्य से कक्षीय टीथर प्रणोदन का सैद्धांतिक वर्ग है।[26][27] स्काईहुक के प्रस्तावों में ऐसे डिजाइन सम्मलित हैं जो उच्च गति वाले पेलोड या उच्च ऊंचाई वाले विमानों को पकड़ने और उन्हें कक्षा में रखने के लिए हाइपरसोनिक गति से घूमने वाले टीथर को नियोजित करते हैं।[28]

अंतरिक्ष लिफ्ट

Main article: अंतरिक्ष लिफ्ट
Diagram of a space elevator. लंबे आरेख के निचले भाग में पृथ्वी है जैसा कि उत्तरी ध्रुव के ऊपर से देखा गया है। पृथ्वी के ऊपर लगभग छः पृथ्वी-त्रिज्याएं पृथ्वी के समान केंद्र के साथ एक चाप खींची जाती हैं। आर्क जियोसिंक्रोनस ऑर्बिट के स्तर को दर्शाता है। चाप से लगभग दोगुना ऊँचा और सीधे पृथ्वी के केंद्र के ऊपर, एक छोटे वर्ग द्वारा एक प्रतिभार दर्शाया गया है। स्पेस एलेवेटर के केबल को दर्शाने वाली एक रेखा काउंटरवेट को सीधे उसके नीचे भूमध्य रेखा से जोड़ती है। सिस्टम के द्रव्यमान केंद्र को भू-समकालिक कक्षा के स्तर से ऊपर वर्णित किया गया है। द्रव्यमान का केंद्र मोटे तौर पर जियोसिंक्रोनस आर्क से काउंटरवेट तक लगभग एक चौथाई ऊपर दिखाया गया है। केबल के निचले हिस्से को भूमध्य रेखा पर लंगर डाले जाने का संकेत दिया गया है। एक पर्वतारोही को एक छोटे गोल वर्ग द्वारा दर्शाया गया है। पर्वतारोही को केबल पर जमीन से चाप तक लगभग एक तिहाई रास्ते पर चढ़ते हुए दिखाया गया है। एक अन्य नोट इंगित करता है कि केबल पृथ्वी के दैनिक घूर्णन के साथ घूमता है, और लंबवत रहता है। की सतह, बाहरी अंतरिक्ष में पहुँचना।

एक अंतरिक्ष लिफ्ट अंतरिक्ष परिवहन प्रणाली का प्रस्तावित प्रकार है।[29] इसका मुख्य घटक रिबन-जैसी केबल है (जिसे अंतरिक्ष का तार भी कहा जाता है) सतह से जुड़ा हुआ है और जियोसिंक्रोनस कक्षा के स्तर से ऊपर अंतरिक्ष में प्रसारित हुआ है। जैसे ही ग्रह घूमता है, तार के ऊपरी सिरे पर केन्द्रापसारक बल गुरुत्वाकर्षण का प्रतिकार करता है, और केबल को तना हुआ रखता है। वाहन तब टीथर पर चढ़ सकते हैं और रॉकेट प्रणोदन के उपयोग के बिना कक्षा में पहुंच सकते हैं।

इस तरह के केबल को किसी भी सामग्री से बनाया जा सकता है जो केबल के व्यास को पर्याप्त रूप से टेप करके तनाव के अनुसार स्वयं को समर्थन देने में सक्षम हो, क्योंकि यह पृथ्वी की सतह से संपर्क करता है। पृथ्वी पर, इसके अपेक्षाकृत शक्तिशाली गुरुत्वाकर्षण के साथ, वर्तमान सामग्री पर्याप्त विशिष्ट शक्ति नहीं है। पारंपरिक सामग्रियों के साथ, टेपर अनुपात को बहुत बड़ा करने की आवश्यकता होगी, जिससे कुल प्रक्षेपित द्रव्यमान को वित्तीय रूप से अक्षम डिग्री तक बढ़ाया जा सके। चूंकि, कार्बन नैनोट्यूब- या बोरॉन नाइट्राइडबोरोन नाइट्राइड नैनोट्यूब-आधारित सामग्री को टेदर डिज़ाइन में तनन तत्व के रूप में प्रस्तावित किया गया है। उनकी मापा शक्ति उनके रैखिक घनत्व की तुलना में अधिक है। वे पृथ्वी-आधारित अंतरिक्ष लिफ्ट को संभव बनाने के लिए सामग्री के रूप में वादा करते हैं।[30] लैंडिस और कैफेरेली ने सुझाव दिया कि तनाव संरचना (अंतरिक्ष उत्तोलक) जो भू-समकालिक कक्षा से नीचे की ओर फैली हुई है, सतह से ऊपर की ओर फैली हुई संपीड़न संरचना (सिओल्कोव्स्की टावर) के साथ जोड़ा जा सकता है, जो सतह से भू-समकालिक कक्षा तक पहुँचने वाली संयुक्त संरचना का निर्माण करती है, और इसके ऊपर संरचनात्मक या तो व्यक्तिगत रूप से लाभ उठाता हैं।[23]

अंतरिक्ष लिफ्ट की अवधारणा अन्य ग्रहों और खगोलीय पिंडों पर भी लागू होती है। पृथ्वी (जैसे चंद्रमा या मंगल) की तुलना में कमजोर गुरुत्वाकर्षण वाले सौर मंडल के स्थानों के लिए, शक्ति-से-घनत्व की आवश्यकताएं टीथर सामग्री के लिए उतनी बड़ी नहीं हैं। वर्तमान में उपलब्ध सामग्री (जैसे केवलर) वहां लिफ्ट के लिए तार सामग्री के रूप में कार्य कर सकती है।

एंडो-वायुमंडलीय तार

File:Kite Launcher at Max Vtip.png
काइट प्रक्षेपितर — वाहन को संवेग स्थानांतरित करना।

एक एंडो-वायुमंडलीय तार कक्षा तक पहुंचने के लिए आवश्यक कुछ या सभी वेग प्रदान करने के लिए वातावरण के भीतर लंबी केबल का उपयोग करता है। टीथर का उपयोग कैनेटीक्स (ऊर्जा और संवेग) को बड़े पैमाने पर, धीमे अंत (सामान्यतः बड़े सबसोनिक या कम सुपरसोनिक विमान) से वायुगतिकीय या सेंट्रीपेटल क्रिया के माध्यम से हाइपरसोनिक अंत तक स्थानांतरित करने के लिए किया जाता है। काइनेटिक्स इंटरचेंज टीथर (KITE) प्रक्षेपितर प्रस्तावित एंडो-वायुमंडलीय टीथर है।[13]

गतिशील संरचनाएं

अंतरिक्ष फव्वारा

Main article: अंतरिक्ष फव्वारा
हाइड डिजाइन अंतरिक्ष फव्वारा।

एक स्पेस फाउंटेनअंतरिक्ष एलेवेटर का प्रस्तावित रूप है जिसे भू-समकालिक कक्षा में संरचना की आवश्यकता नहीं होती है, और समर्थन के लिए तन्य शक्ति पर विश्वास नहीं करता है। मूल अंतरिक्ष एलेवेटर डिज़ाइन (एक बंधा हुआ उपग्रह) के विपरीत, स्पेस फाउंटेनपृथ्वी से ऊपर की ओर प्रसारित हुआ सबसे उच्च श्रेणी वाली लंबी मीनार है। चूंकि इस तरह का लंबा टावर परंपरागत सामग्री का उपयोग करके अपने वजन का समर्थन नहीं कर सका, बड़े पैमाने पर गोली को टावर के नीचे से ऊपर की ओर प्रक्षेपित किया जाता है और शीर्ष पर पहुंचने के बाद वापस नीचे निर्देशित किया जाता है, जिससे कि पुनर्निर्देशन का बल टावर के शीर्ष को ऊपर रखता है।[31]

कक्षीय वलय

Main article: कक्षीय वलय
कक्षीय वलय।

एक कक्षीय वलय विशाल कृत्रिम रूप से निर्मित वलय के लिए अवधारणा है जो पृथ्वी की निचली स्तर के निम्न कक्षा में लटका हुआ है जो कक्षीय गति से थोड़ा ऊपर घूमता है जो पृथ्वी से नीचे लटकने वाले निश्चित टेथर होते है।[32]

1982 में ब्रिटिश इंटरप्लेनेटरी सोसाइटी के जर्नल में प्रकाशित लेखों की श्रृंखला में,[12]पॉल बिर्च (लेखक) ने कक्षीय रिंग प्रणाली की अवधारणा प्रस्तुत करते हैं। उन्होंने रोटेटिंग केबल को पृथ्वी की निचली कक्षा में रखने का प्रस्ताव दिया, जो कक्षाल गति से थोड़ी तेज गति से घूम रही थी। कक्षा में नहीं, बल्कि इस वलय पर सवारी करते हुए, अतिचालक चुम्बकों पर विद्युत चुम्बकीय रूप से समर्थित, वलय स्टेशन हैं जो पृथ्वी पर निर्दिष्ट बिंदु के ऊपर स्थान पर रहते हैं। इन रिंग स्टेशनों से लटकते हुए उच्च तन्यता-शक्ति-से-द्रव्यमान अनुपात वाले केबलों से बने छोटे अंतरिक्ष लिफ्ट हैं। बिर्च ने प्रमाणित किया कि रिंग स्टेशन, तार को पकड़ने के अतिरिक्त, कक्षीय रिंग को पूर्व की ओर गति प्रदान कर सकते हैं, जिससे यह पृथ्वी के चारों ओर अग्रगमन कर सकता है।

1982 में बेलारूस के आविष्कारक अनातोली युनिट्स्की ने भी पृथ्वी को घेरने वाले विद्युत चुम्बकीय ट्रैक का प्रस्ताव रखा, जिसे उन्होंने स्ट्रिंग ट्रांसपोर्टेशन प्रणाली कहा। जब डोरी की गति 10 किमी/सेकंड से अधिक हो जाती है, तो केन्द्रापसारक बल पृथ्वी की सतह से डोरी को अलग कर देते हैं और वलय को अंतरिक्ष में उठा देते हैं।[33]

प्रक्षेपित लूप

Main article: लांट लूप
प्रक्षेपित लूप।

प्रक्षेपित लूप या प्रेज प्रवाह बेल्ट (मैकेनिकल)-आधारित मैग्लेव (परिवहन) कक्षीय प्रक्षेपण प्रणाली के लिए डिज़ाइन है जो लगभग 2000 किमी लंबा होगा और ऊंचाई 80 kilometres (50 mi) तक बनाए रखा जाएगा। 5 मीट्रिक टन वजनी अंतरिक्ष यान केबल के ऊपर मैग्लेव (परिवहन) होगा जो त्वरण ट्रैक बनाता है, जिससे उन्हें पृथ्वी की कक्षा या उससे भी आगे प्रक्षेपित किया जाएगा। इसे बनाए रखने के लिए संरचना को लगभग 200 मेगावाट बिजली की निरंतर आवश्यकता होगी।[citation needed]

प्रणाली को अधिकतम 3 g त्वरण के साथ अंतरिक्ष पर्यटन, अंतरिक्ष अन्वेषण और अंतरिक्ष उपनिवेशीकरण के लिए मनुष्यों को प्रक्षेपित करने के लिए उपयुक्त बनाया गया है।[34]

वायवीय फ्रीस्टैंडिंग टॉवर

एक प्रस्तावित डिज़ाइन उच्च शक्ति सामग्री (जैसे केवलर) ट्यूबलर कॉलम से बना फ्रीस्टैंडिंग टावर है जो कम घनत्व वाले गैस मिश्रण के साथ और जाइरोस्कोप और दबाव संतुलन सहित गतिशील स्थिरीकरण प्रणालियों के साथ फुलाया जाता है।[35] अन्य अंतरिक्ष लिफ्ट डिजाइनों के विपरीत सुझाए गए लाभों में कुछ अन्य डिजाइनों में सम्मलित संरचना की बड़ी लंबाई के साथ काम करने से बचना, कक्षा के बजाय जमीन से निर्माण, और की पूरी श्रृंखला तक कार्यात्मक पहुंच सम्मलित है। डिजाइन की व्यावहारिक पहुंच के भीतर ऊंचाई के लिए प्रस्तुत डिजाइन 5 किमी की ऊंचाई पर है और समुद्र तल से 20 किमी ऊपर तक फैला हुआ है, और लेखकों का सुझाव है कि 200 किमी से ऊपर की ऊंचाई तक सीधी पहुंच प्रदान करने के लिए दृष्टिकोण को और बढ़ाया जा सकता है।

इस तरह के टॉवर की एक बड़ी कठिनाई बकलिंग है क्योंकि यह एक लंबा पतला निर्माण है।

प्रक्षेप्य लांचर

इनमें से किसी भी प्रोजेक्टाइल लॉन्चर के साथ, लॉन्चर जमीनी स्तर पर या उसके पास एक उच्च वेग देता है। कक्षा को प्राप्त करने के लिए, प्रक्षेप्य को वातावरण के माध्यम से पंच करने के लिए पर्याप्त अतिरिक्त वेग दिया जाना चाहिए, जब तक कि इसमें अतिरिक्त प्रणोदन प्रणाली (जैसे रॉकेट) सम्मलित न हो। इसके अलावा, प्रक्षेप्य को कक्षीय सम्मिलन करने के लिए आंतरिक या बाहरी साधनों की आवश्यकता होती है। नीचे दिए गए डिज़ाइन तीन श्रेणियों में आते हैं, जैसे विद्युत चालित, रासायनिक चालित और यंत्रवत् चालित इत्यादि।

विद्युत चुम्बकीय त्वरण

इलेक्ट्रिकल लॉन्च सिस्टम में मास ड्राइवर्स, रेलगन्स और कॉइलगन्स सम्मलित हैं। ये सभी प्रणालियाँ एक स्थिर लॉन्च ट्रैक की अवधारणा का उपयोग करती हैं जो एक प्रक्षेप्य को गति देने के लिए रैखिक विद्युत मोटर के कुछ रूप का उपयोग करती है।

मास ड्राइवर

Main article: मास ड्राइवर
चंद्र प्रक्षेपण (कलाकार की अवधारणा) के लिए एक जन चालक।
एक रेलगन में इलेक्ट्रो-डायनामिक इंटरैक्शन।

संक्षेप में, एक द्रव्यमान चालक एक बहुत लंबा और मुख्य रूप से क्षैतिज रूप से संरेखित लॉन्च ट्रैक या सुरंग है जो कक्षीय या उपकक्षीय वेगों में पेलोड को तेज करने के लिए है। यह अवधारणा 1950 में आर्थर सी. क्लार्क द्वारा प्रस्तावित की गई थी,[36] जेरार्ड के. ओ'नील द्वारा अधिक विस्तार से विकसित किया गया था, जो अंतरिक्ष अध्ययन संस्थान के साथ कार्य कर रहा था, चंद्रमा से सामग्री प्रक्षेपित करने के लिए मास ड्राइवर के उपयोग पर ध्यान केंद्रित कर रहा था।

एक द्रव्यमान चालक पेलोड (वायु और अंतरिक्ष यान) को ट्रैक या दीवारों से अलग रखने के लिए किसी प्रकार के प्रतिकर्षण का उपयोग करता है। फिर यह उच्च गति पर पेलोड को गति देने के लिए रैखिक मोटर (एक वैकल्पिक-वर्तमान मोटर जैसे कॉइल गन, या एकध्रुवीय मोटर जैसे रेलगन में) का उपयोग करता है। प्रक्षेपित ट्रैक छोड़ने के बाद, पेलोड अपने प्रक्षेपित वेग पर होगा।

स्टारट्राम

Main article: स्टार ट्रैम

स्टार ट्रैम वाहनों को बड़े पैमाने पर चालक के साथ गति देकर सीधे अंतरिक्ष में प्रक्षेपित करने का प्रस्ताव है। वाहन पर सुपरकंडक्टिव मैग्नेट और एल्यूमीनियम सुरंग की दीवारों के बीच मैग्लेव प्रतिकर्षण द्वारा वाहन तैरेंगे, जबकि उन्हें एल्यूमीनियम कॉइल से एसी चुंबकीय ड्राइव द्वारा त्वरित किया गया था। आवश्यक शक्ति संभवतः सुरंग के साथ वितरित सुपरकंडक्टिव ऊर्जा भंडारण इकाइयों द्वारा प्रदान की जाएगी। वाहन कम या यहां तक ​​कि भू-समकालिक कक्षीय ऊंचाई तक तट कर सकते हैं, फिर कक्षा को परिचालित करने के लिए छोटे रॉकेट मोटर बर्न की आवश्यकता होगी।

केवल-कार्गो जनरेशन 1 प्रणाली 10–20 Gs पर गति करेगा और पहाड़ की चोटी से बाहर निकल जाएगा। यात्रियों के लिए उपयुक्त नहीं होने के अतिरिक्त, वे रॉकेट की तुलना में 100 गुना सस्ते में 40 डॉलर प्रति किलोग्राम के हिसाब से कार्गो को कक्षा में रख सकते थे।

यात्री-सक्षम जनरेशन 2 प्रणालियाँ 2 Gs पर अधिक लंबी दूरी के लिए त्वरित होंगी। वाहन 20 किमी की ऊंचाई पर केवलर टेथर द्वारा प्रतिबंधित खाली सुरंग से वातावरण में प्रवेश करेंगे और सुरंग में और पृथ्वी पर सुपरकंडक्टिंग केबलों के बीच चुंबकीय प्रतिकर्षण द्वारा समर्थित होंगे। दोनों जनरल 1–2 प्रणालियों के लिए, ट्यूब का मुंह वाहन त्वरण के समय खुला रहेगा, जिसमें मैग्नेटोहाइड्रोडायनामिक पंपिंग द्वारा हवा को बाहर रखा जाएगा।[14][37][38]

रासायनिक

स्पेस गन

Main article: स्पेस गन
प्रोजेक्ट HARP, स्पेस गन का प्रोटोटाइप।

एक अंतरिक्ष प्रक्षेपण बड़ी प्रक्षेपण या तोप का उपयोग करके किसी वस्तु को बाहरी अंतरिक्ष में प्रक्षेपित करने का प्रस्तावित विधि है। विज्ञान कथा लेखक जूल्स वर्ने ने चंद्रमा से पृथ्वी तक में इस तरह की प्रक्षेपित विधि का प्रस्ताव रखा और 1902 में फिल्म, चंद्रमा के लिए यात्रा को रूपांतरित किया गया था।

चूंकि, पृथ्वी की पपड़ी और क्षोभमंडल दोनों के माध्यम से प्रक्षेपण बैरल के साथ, पलायन वेग उत्पन्न करने के लिए आवश्यक जी-बल अभी भी मानव द्वारा सहन की जाने वाली क्षमता से अधिक होगा। इसलिए, स्पेस गन और रग्डाइज्ड सैटेलाइट्स तक ही सीमित रहेगी। इसके अतिरिक्त, प्रक्षेप्य को कक्षा में स्थिर करने के लिए आंतरिक या बाहरी साधनों की आवश्यकता होती है।

गन प्रक्षेपित अवधारणाएं हमेशा दहन का उपयोग नहीं करती हैं। वायवीय प्रक्षेपित प्रणाली में, पृथ्वी-आधारित टर्बाइनों या अन्य माध्यमों द्वारा उत्पादित हवा के दबाव से लंबी ट्यूब में प्रक्षेप्य को त्वरित किया जाता है। प्रकाश-गैस प्रक्षेपण में, गैस में ध्वनि की गति को अधिकतम करने के लिए दबाव रहित हल्के आणविक भार का गैस होता है।

ग्रीन प्रक्षेपित के जॉन हंटर (वैज्ञानिक) ने 'हाइड्रोजन गन' के उपयोग का प्रस्ताव नियमित प्रक्षेपित लागत से कम के लिए कक्षा में अनक्रूड पेलोड प्रक्षेपित करने के लिए किया जाता हैं।

रैम त्वरक

Main article: रैम प्रणोदन

एक रेम त्वरक भी अंतरिक्ष प्रक्षेपण की तरह रासायनिक ऊर्जा का उपयोग करता है किन्तु यह पूर्ण रूप से अलग है कि यह जेट-इंजन जैसे प्रणोदन चक्र पर निर्भर करता है जो प्रक्षेप्य को अत्यधिक उच्च गति में गति देने के लिए रैमजेट और/या स्क्रैमजेट दहन प्रक्रियाओं का उपयोग करता है। यह लंबी ट्यूब होती है जिसमें ज्वलनशील गैसों के मिश्रण से भरी होती है और गैसों को रखने के लिए इसके दोनों सिरों पर भंगुर डायाफ्राम होता है। प्रक्षेप्य, जो रैम जेट कोर के आकार का है, ट्यूब के अंत में पहले डायाफ्राम के माध्यम से सुपरसोनिक रूप से अन्य माध्यम (जैसे, ऊपर अंतरिक्ष प्रक्षेपण की चर्चा की गई है) द्वारा निकाल दिया जाता है। यह तब गैसों को ईंधन के रूप में जलाता है, जेट प्रणोदन के अनुसार ट्यूब को तेज करता है। अन्य भौतिकी उच्च वेगों पर चलन में आती हैं।

विस्फोट तरंग त्वरक

एक विस्फोट तरंग त्वरक अंतरिक्ष प्रक्षेपण के समान होता है किन्तु यह अलग होता है कि बैरल की लंबाई के साथ विस्फोटक के छल्ले त्वरण को उच्च रखने के क्रम में विस्फोटित होते हैं। इसके अतिरिक्त, प्रक्षेप्य के पीछे के दबाव पर विश्वास करने के अतिरिक्त, विस्फोट तरंग के त्वरक प्रक्षेप्य पर शंकुनुमा पूंछ पर इसे प्रयोग करने के लिए विशेष रूप से विस्फोट करता है, क्योंकि पतला अंत निचोड़ कर कद्दू के बीज को गोली मार सकता है।

यांत्रिक

स्लिंगाट्रॉन

एक स्लिंगाट्रॉन में,[18][39] प्रक्षेप्य कठोर ट्यूब या ट्रैक के साथ त्वरित होते हैं जिसमें सामान्यतः परिपत्र या सर्पिल मोड़ होते हैं, या दो या तीन आयामों में इन ज्यामिति के संयोजन होते हैं। ट्यूब के अभिविन्यास को बदले बिना निरंतर या बढ़ती आवृत्ति के छोटे-आयाम वाले परिपत्र गति में पूरे ट्यूब को आगे बढ़ाकर घुमावदार ट्यूब में प्रक्षेप्य को त्वरित किया जाता है, अर्ताथ पूरे ट्यूब को घुमाता है किन्तु स्पिन नहीं करता है। इस गति का दैनिक उदाहरण कंटेनर को पकड़कर और इसे छोटे क्षैतिज हलकों में घुमाकर पेय को हिलाना है, जिससे सामग्री बिना कंटेनर को घुमाए घूमने लगती है।

यह परिभ्रमण प्रक्षेप्य पर कार्य करने वाले केन्द्रापसारक बल की दिशा में घटक के साथ ट्यूब को निरंतर विस्थापित करता है, जिससे कि प्रक्षेप्य पर कार्य निरंतर किया जाता है क्योंकि यह मशीन के माध्यम से आगे बढ़ता है। प्रक्षेप्य द्वारा अनुभव किया जाने वाला केन्द्रापसारक बल त्वरक बल है, और प्रक्षेप्य द्रव्यमान के समानुपाती होता है।

वायु प्रक्षेपण

Main article: एयर लांच

हवाई प्रक्षेपण में, वाहक विमान अंतरिक्ष यान को उच्च ऊंचाई और गति से छोड़ने से पहले ले जाता है। इस विधि का उपयोग सबकक्षाल एक्स-15 और स्पेसशिपवन वाहनों और पेगासस (रॉकेट) कक्षीय प्रक्षेपित वाहन के लिए किया गया था।

मुख्य हानि यह है कि वाहक विमान अधिक बड़ा हो जाता है, और सुपरसोनिक गति पर एयरफ्लो के भीतर जुदाई को कभी भी प्रदर्शित नहीं किया गया है क्योंकि दिया गया बढ़ावा अपेक्षाकृत बहुत आसान है।

अंतरिक्षयान

Main article: स्पेस क्षेत्र
नासा के X-43A हाइपरसोनिक विमान की कलाकार की अवधारणा जिसमें स्क्रैमजेट नीचे से जुड़ा हुआ है।

एक स्पेसप्लेन ऐसा विमान है जिसे अंतरिक्ष के किनारे से गुजरने के लिए डिज़ाइन किया गया है। यह विमान की कुछ विशेषताओं को अंतरिक्ष यान के साथ जोड़ती है। सामान्यतः, यह विंग, या से अधिक रॉकेट इंजन और कभी-कभी अतिरिक्त जेट इंजिन से लैस अंतरिक्ष यान का रूप ले लेता है।

हाइपरसोनिक उड़ान (जैसे X-15) का पता लगाने के लिए प्रारंभिक स्पेसप्लेन का उपयोग किया गया था।[40] कुछ वायु-श्वास इंजन-आधारित डिज़ाइन (cf X-30) जैसे कि स्क्रैमजेट या पल्स विस्फोट इंजन पर आधारित विमान संभावित रूप से कक्षीय वेग प्राप्त कर सकते हैं या ऐसा करने के लिए कुछ उपयोगी तरीके अपना सकते हैं, चूंकि, इन डिजाइनों को अभी भी वायुमंडल में लौटने से बचने के लिए अपने प्रक्षेपवक्र को परिचालित करने के लिए अपने चरमोत्कर्ष पर अंतिम रॉकेट बर्न करना होगा। स्काईलोन (अंतरिक्ष यान) जैसे अन्य, पुन: प्रयोज्य टर्बोजेट-जैसे डिज़ाइन, जो कक्षा में प्रवेश करने के लिए रॉकेट को नियोजित करने से पहले मच 5.5 तक प्रीकूल्ड जेट इंजन का उपयोग करते हैं, ऐसा लगता है कि बड़े पैमाने पर बजट है जो शुद्ध रॉकेट की तुलना में बड़े चरण में इसे प्राप्त करने की अनुमति देता है।

गुब्बारा

गुब्बारे रॉकेट की प्रारंभिक ऊंचाई बढ़ा सकते हैं। चूंकि, गुब्बारों में अपेक्षाकृत कम पेलोड होता है (चूंकि निचले वातावरण में उपयोग के लिए भारी-भरकम गुब्बारे के उदाहरण के लिए स्काईकैट प्रोजेक्ट देखें), और यह बढ़ती ऊंचाई के साथ और भी कम हो जाता है।

उठाने वाली गैस हीलियम या हाइड्रोजन हो सकती है। हीलियम न केवल बड़ी मात्रा में महंगा है बल्कि गैर-नवीकरणीय संसाधन भी है। यह गुब्बारों को महंगी प्रक्षेपित असिस्ट विधि बनाता है। हाइड्रोजन का उपयोग किया जा सकता है क्योंकि इसमें हीलियम की तुलना में सस्ता और हल्का होने का लाभ है, किन्तु अत्यधिक ज्वलनशील होने का हानि भी है। गुब्बारों से प्रक्षेपित किए गए रॉकेट, जिन्हें रॉकून के रूप में जाना जाता है, का प्रदर्शन किया गया है, किन्तु आज तक, केवल सबकक्षाल (साउंडिंग रॉकेट) मिशनों के लिए। कक्षीय प्रक्षेपण यान को उठाने के लिए आवश्यक गुब्बारे का आकार बहुत बड़ा होगा।

जेपी एयरोस्पेस द्वारा प्रोजेक्ट टेंडेम के रूप में बैलून प्रक्षेपित प्लेटफॉर्म का प्रोटोटाइप बनाया गया है,[41] चूंकि इसका उपयोग रॉकेट प्रक्षेपित वाहन के रूप में नहीं किया गया है। जेपी एयरोस्पेस आगे हाइपरसोनिक, हवा से हल्का ऊपरी चरण प्रस्तावित करता है। स्पैनिश कंपनी, 02इनफिनिटी, आधिकारिक तौर पर रॉकून अवधारणा पर आधारित ब्लश स्टार नामक प्रक्षेपितर प्रणाली विकसित कर रही है, जिसके 2018 तक चालू होने की उम्मीद है।[42] जेरार्ड के. ओ'नील ने प्रस्तावित किया कि बहुत बड़े गुब्बारों का उपयोग करके समताप मंडल में अंतरिक्ष बंदरगाह का निर्माण संभव हो सकता है। रॉकेट इससे प्रक्षेपित हो सकते हैं या द्रव्यमान चालक पेलोड को कक्षा में गति प्रदान कर सकता है।[43] इसका यह लाभ है कि वायुमंडल का अधिकांश (लगभग 90%) अंतरिक्ष बंदरगाह के नीचे है।

स्पेसशाफ्ट वायुमंडलीय रूप से उत्प्लावक संरचना का प्रस्तावित संस्करण है जो कार्गो को निकट अंतरिक्ष में ले जाने के लिए प्रणाली के रूप में कार्य करेगा या निकट-अंतरिक्ष ऊंचाई, कई ऊंचाई पर वितरित प्लेटफॉर्म के साथ जो पूरे मध्य-वायुमंडल में दीर्घकालिक मानव संचालन के लिए आवास मॉड्यूल प्रदान करेगा। पृथ्वी और निकट-अंतरिक्ष की ऊंचाई।[44][45][46] अंतरिक्ष प्रक्षेपण के लिए, यह ऊपर से प्रक्षेपित रॉकेटों के लिए गैर-रॉकेट प्रथम चरण के रूप में कार्य करेगा।[45]

हाइब्रिड प्रक्षेपित प्रणाली

तीन विधिों के संयोजन की अवधारणा के लिए नासा कला: काल्पनिक से इलेक्ट्रोमैग्नेटिक रॉकेट स्लेज प्रक्षेपित 2-mile (3.2 km) कैनेडी स्पेस सेंटर में ट्रैक, स्क्रैमजेट विमान, और हवाई प्रक्षेपण के कक्षा में पहुंचने के बाद उपयोग के लिए रॉकेट।

अलग-अलग विधिों को जोड़ा जा सकता है। 2010 में, नासा ने सुझाव दिया कि भविष्य के स्क्रैमजेट विमान को इलेक्ट्रोमैग्नेटिक या अन्य रॉकेट स्लेज प्रक्षेपित असिस्ट द्वारा 300 मीटर/सेकेंड (रैमजेट की शून्य वायु प्रवाह वेग पर प्रारंभ करने योग्य नहीं होने की समस्या का समाधान) के लिए त्वरित किया जा सकता है, इसके स्थान पर सेकंड में वायु-प्रक्षेपण-स्टेज रॉकेट उपग्रह को कक्षा में पहुँचाता है।[47]

प्रक्षेप्य प्रक्षेपण के सभी रूप कम से कम आंशिक रूप से हाइब्रिड प्रणाली हैं यदि पृथ्वी की निचली कक्षा में प्रक्षेपित किया जाता है, स्पेस गन कक्षा में जाने की आवश्यकता के कारण, कम से कम कुल डेल्टा-वी का लगभग 1.5 प्रतिशत पेरिगी बढ़ाने के लिए (उदाहरण के लिए छोटा) रॉकेट बर्न), या कुछ अवधारणाओं में पृथ्वी त्वरक विकास को सरल बनाने के लिए रॉकेट थ्रस्टर से बहुत अधिक हैं।[14]

युद्ध में उपयोग किए जाने पर कुछ विधियों में घातीय स्केलिंग हो सकती है, जिससे संयोजनों का प्रभाव प्रति-सहज परिमाण का हो सकता है। उदाहरण के लिए, 270 मीटर/सेकेंड कम पृथ्वी की कक्षा के वेग के 4% से कम है, किन्तु नासा के अध्ययन में अनुमान लगाया गया है कि मैग्लिफ्टर राकेट स्लेज प्रक्षेपित उस वेग से पारंपरिक व्यय योग्य प्रक्षेपण प्रणाली रॉकेट के पेलोड को 80% तक बढ़ा सकता है, जब भी ट्रैक 3000 मीटर पहाड़ पर चढ़ें थे।[48]

किसी दिए गए अधिकतम त्वरण तक सीमित ग्राउंड प्रक्षेपित के रूप (जैसे कि यात्रियों को ले जाने के लिए मानव जी-बल सहनशीलता के कारण) संबंधित न्यूनतम प्रक्षेपितर लंबाई स्केल रैखिक रूप से नहीं बल्कि वेग वर्ग के साथ होता है।[49] टीथर में और भी अधिक गैर-रैखिक, घातीय स्केलिंग हो सकती है। टीथर-टू-पेलोड स्पेस टीथरस्पेस टीथर का द्रव्यमान अनुपात स्पेस टीथर के आसपास होगामास अनुपातया1:1 टिप वेलोसिटी पर इसकी विशेषता वेग का 60% या 1000:1 से अधिक टिप वेग पर इसकी विशेषता वेग का 240% है किन्तु स्पेस टीदरमास अनुपात बन जाता है । उदाहरण के लिए, प्रत्याशित व्यावहारिकता और वर्तमान सामग्रियों के साथ मध्यम द्रव्यमान अनुपात के लिए, हैस्टाल अवधारणा में कक्षा के वेग का पहला आधा (4 किमी/सेकेंड) टीथर के अतिरिक्त अन्य माध्यमों द्वारा प्रदान किया जाएगा।[10]

माशाल सैवेज द्वारा द मिलेनियल प्रोजेक्ट: कॉलोनाइजिंग द गैलेक्सी इन एइट ईज़ी स्टेप्स नामक पुस्तक में प्रस्तावित किया गया था कि तरंगदैर्घ्य के अनुसार पृथ्वी आधारित लेसरों की श्रृंखला द्वारा प्रारंभिक लोफ्टिंग के लिए द्रव्यमान चालक के संयोजन के साथ हाइब्रिड प्रणाली का उपयोग करने का प्रस्ताव दिया गया था। पुस्तक के मूल सिद्धांतों में से है, किन्तु इस विचार का किसी भी उल्लेखनीय डिग्री तक पीछा नहीं किया गया है। सैवेज के विशिष्ट प्रस्ताव अभियांत्रिकी और राजनीतिक दोनों आधारों पर अव्यावहारिक सिद्ध हुए, और जब कठिनाइयों को दूर किया जा सकता था इसके लिए समूह सैवेज की स्थापना की गई, जिसे अब लिविंग यूनिवर्स फाउंडेशन कहा जाता है, अनुसंधान के लिए महत्वपूर्ण धन जुटाने में असमर्थ रहा है।

कई विधिों का संयोजन अपने आप में जटिलता और विकास की चुनौतियों में वृद्धि होगी, किन्तु किसी दिए गए सबप्रणाली की प्रदर्शन आवश्यकताओं को कम करने से इसकी व्यक्तिगत जटिलता या लागत में कमी आ सकती है। उदाहरण के लिए, तरल-ईंधन वाले रॉकेट इंजन में पुर्जों की संख्या हो सकती है रॉकेट लागत और अर्थशास्त्र या यदि पंप-फेड के अतिरिक्त दबाव-खिलाया जाता है तो परिमाण के दो क्रम कम होते हैं यदि इसकी डेल्टा-वी आवश्यकताएं वजन सीमा बनाने के लिए पर्याप्त सीमित हैं इनमें से व्यावहारिक विकल्प हो सकता है, या उच्च-वेग ग्राउंड प्रक्षेपितर अपेक्षाकृत मध्यम प्रदर्शन और सस्ती ठोस-ईंधन रॉकेट या हाइब्रिड रॉकेट छोटी मोटर को अपने प्रक्षेप्य पर उपयोग करने में सक्षम हो सकता है।[50] पुन: प्रयोज्य प्रक्षेपण प्रणाली गैर-रॉकेट विधियों द्वारा प्रक्षेपित सहायता को पुन: प्रयोज्य प्रक्षेपित प्रणाली के विरुद्ध क्षतिपूर्ति कर सकती है। चूंकि प्रथम उपकक्षीय निजी चालक समूहों वाले अंतरिक्ष यान, स्पेसशिपवन ने अपने हवाई प्रक्षेपण के साथ संयुक्त प्रणाली होने के कारण रॉकेट प्रदर्शन आवश्यकताओं को कम कर दिया था।[51]

यह भी देखें

संदर्भ

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