S vesmírným maglevem na nízkou oběžnou dráhu  
Co mají společného transportní systémy maglev a lety do vesmíru? Stačí namířit dráhu maglevu na oblohu a elektromagnetickým katapultem odpálit náklad na oběžnou dráhu.

 

 

Zvětšit obrázek
Projekt StarTram Generation 2. Kredit: NASA, StarTram, Wikimedia Commons.

Elegantní stroje tiše svištící krajinou neuvěřitelnou rychlostí, jako ozvěny přívětivé budoucnosti, ve kterou jsme mnozí kdysi věřili. To je maglev. Transportní systém, jehož vozy létají magnetickou levitací v těsné vzdálenosti několika milimetrů nad vodícím povrchem. Maglevy jsou spíš letadla bez křídel, než vlaky bez kol, poháněná elektromagnetickou energií. Dosavadní rychlostní rekord v této technologii pochází z Japonska, kde v roce 2003 souprava maglevu dosáhla rychlosti 581 km/h. Maglevy mají ve srovnání s vlaky i s letadly některé nezanedbatelné výhody a magnetické levitační transportní systémy se pomalu rozšiřují po zeměkouli. Co kdybychom ale tuhle technologii použili k dopravě na nízkou oběžnou dráhu?

 

Zvětšit obrázek
Maglev MLX01 na testovacím okruhu v Japonsku. Kredit: Yosemite, Wikimedia Commons.

Zní to dost divoce, ale jeden ze spoluautorů konceptu supravodivého maglevu James Powell a inženýr vesmírných technologií George Maise právě na tomhle pracují. S použitím filozofie maglevu vyvíjejí technologii StarTram, která by měla fungovat jako elektromagnetický katapult (mass driver), vystřelující do vesmíru náklad i pasažéry. Takové elektromagnetické katapulty se úplně běžně objevují ve vizích science fiction, ale v reálném světě zatím neběží ani jediný.

 

Powell a Maise navrhli hned dva různé modely. Technologie Generation 1 zahrnující pouze nákladní dopravu, by stála kolem 20 miliard dolarů a v provozu by mohla být za 10 až 20 let. Verze s přepravou pasažérů Generation 2 by přišla asi na 60 miliard dolarů, tedy i tak výrazně méně než stavba ISS nebo program raketoplánů a hotová by byla asi za 20 až 30 let. Tunel nákladní varianty by mohl vyúsťovat podél svahu nějaké vhodné hory, zatímco verze pro osobní dopravu by vyžadovala ještě další podpůrné konstrukce. V systému Generation 2 by dráha pro speciálně upravené maglevy v délce přibližně 1000 až 1500 km na svém konci stoupala do výšky kolem 20 kilometrů, přičemž by i ji samotnou držela ve vzduchu magnetická levitace. Celá dráha by vedla v podtlakovém tunelu se soustavou ventilů pro odvod stlačeného vzduchu a magnetohydrodynamických vývěv, které by udržovaly prostředí odpovídající pozemské atmosféře ve výšce 75 km. Takový tunel by měl zabránit šíření rázových vln, vytvářených nadzvukovými rychlostmi odpalovaných maglevů (až kolem 9 km/s). Po vypuštění z takové dráhy by maglevy měly pohodlně dosáhnout nízkou oběžnou dráhu kolem Země. Jestli se to povede, tak to bude fascinující podívaná.

 

Zvětšit obrázek
Vesmírný maglev míří do nebe. Kredit: StarTram.

Každému mu je asi na první pohled jasné, že vystřelovat maglevy do vesmíru nebude jen tak. Podle Powella a Maizeho to ale rozhodně stojí přinejmenším za úvahu. Kosmický program lidstva se trestuhodně vleče, na nic nejsou peníze a za současné geopolitické situace se to určitě výrazně nezlepší. Nicméně, technologie vesmírných maglevů StarTram počítá s již známými technologiemi a páni vývojáři se dušují, že projekt je komerčně proveditelný. Pokud by se potvrdily jejich předpovědi, tak budou schopni vynášet na nízkou oběžnou dráhu kilogram nákladu za fantastických 50 dolarů. To je asi dvěstěkrát levněji, než za kolik to teď dovedou nosné rakety. Ještě fantastičtější jsou částky, za které ve StarTramu plánují posílat na oběžnou dráhu lidské pasažéry. Lístek na ISS teď stojí kolem 20 milionů dolarů, Powell a Maise to chtějí zvládnout za zhruba 5 tisíc dolarů.

 

Zvětšit obrázek
Představa letiště vesmírných maglevů. Kredit: NASA, Wikimedia Commons.

Co optimističtí vývojáři vlastně považují za největší výzvu, které budou čelit? Prý hlavně předělání existující a fungující zařízení pro konstrukce o daleko větším měřítku. Technologie maglevu je sama o sobě pro zamýšlený účel prý více než dostačující. Stačí jenom rozjet maglevy zhruba 50krát rychleji, než jak jezdí dnes, což by neměl být kritický problém. Potvrzují to i lidé ze Sandia National Laboratories, kteří si proklepli projekt StarTramu a nenašli žádný osudný zádrhel.

 

Zdá se, že by elektromagnetický katapult mohl fungovat, rozhodně by ale nebyl zadarmo a jeho vybudování by hodně bolelo. Proč bychom to tedy měli podstoupit? Vývojáři StarTramu se ohánějí řadou argumentů, kvůli nimž by bylo fajn mít vesmírný maglev v provozu. S touto technologií by prý bylo možné dostat na oběžnou dráhu milion tun nákladu za desetiletí, což by nám umožnilo rozjet vesmírný průmysl, významně rozmnožit počet nejrůznějších satelitů, vybudovat fungující obranu proti asteroidům, zahájit těžbu na blízkých kosmických tělesech a také se konečně pustit do kolonizace blízkého vesmírného prostoru.


 

Maglev systém StarTram počítá s dvěma verzemi. Gen – 1 je ta jednodušší, určena jenom pro transport nákladu na oběžnou dráhu okolo Země bez lidské posádky pomocí přepravných kosmických lodí na jedno použití. Navrhované parametry Gen-1

Navrhovaná hodnota Možný rozsah pro daný design
Průměr nákladní kosmické lodě 2 m od 1,5 do 2,5 m
Průměr tunelu 3 m
Délka nákladní kosmické lodě 13 m 10 - 15 m
Hmotnost celková 40 tun 30 - 50 tun
Hmotnost nákladu 35 tun 25 - 45 tun
Zrychlení (nás. tíh. zrych. g) 30 g 20 - 50 g
Start. rychlost u ústí tunelu 8,78 km/s 8 – 10 km/s
Úhel dráhy při startu 10 ° 10 – 15 °
Nadm. výška staru (ústí tunelu) 6 km 4 – 8 km
Délka tunelu cca 130 km 100 – 150 km
Rychlost lodě ve výšce 30 km n.m. 8 km/s 7 – 10 km/s
Spotřeba el. enegie na 1 start 1 540 GJ 1000 – 3000 GJ
Čas potřebný pro zrychlení 30 sekund od 20 s
Frekvence startů 1 start/10 dnů 1 start za 5 – 20 dnů
Hmotnost nákladu transportovaného na oběžnou dráhu za rok 128 tisíc tun 50 – 300 tisíc tun


Předpokládané náklady na projekt nákladní verze Gen-1 systému StarTram
Celkové náklady na vybudování: cca 20 miliard USD
Celkové náklady na 1 start: 980 tisíc USD
Cena transportu 1 kg nákladu na oběžnou dráhu při uvedené frekvenci startů: 50 USD


Tunel pro Gen-1 by měl využívat přirozenou topografii terénu, tedy dostatečně vysoké štíty s vhodným sklonem. Navrhovatelé z John Hopkins Applied Physics Laboratory uvažují o aljašské hoře Mt. St. Elias, sopce Ključevskaja na Kamčatce, čínském štítu Gongga nebo o převýšení grónského ledovce.




VIDEO: Princip Maglevu


Prameny:  Gizmag 9.3. 2012, StarTram.com, Wikipedia (Maglev, StarTram).

Datum: 19.03.2012 13:27
Tisk článku

ČCHI - ENERGIE PRO ŽIVOT A TECHNIKU - Žert Vlastimil, Sándor Andrej
 
 
cena původní: 238 Kč
cena: 212 Kč
ČCHI - ENERGIE PRO ŽIVOT A TECHNIKU
Žert Vlastimil, Sándor Andrej

Diskuze:

gen1 vs gen2

Zarathushtra Spitama,2012-04-04 23:28:48

tabulka uvadi delku 130km pro 'nakladni' gen1 pracujici se zrychlenim 30g
udaj 1000-1500km se tyka 'osobni' gen2 pracujici se snesitelnym pretizenim
konstrukce by mela levitovat diky odpudive sile mezi 20 a 200 miliony amper tekoucimi supravodivymi kabely
viz Magnetically Suspended Superconducting Cables
http://www.startram.com/startram-technology

Odpovědět

Překlep

Jirka Niklík,2012-04-03 00:39:35

"upravené maglevy v délce přibližně 1000 až 1500 km .."
Tam má asi být o nulu míň, alespoň podle tabulky.
Ale tu konstrukci s pomocí magnetů jsem nepochopil. Nad čím by jako ta konstrukce levitovala? Nebo už je zvládnutá levitace na vzdálenost několika kilometrů?

Odpovědět

Frekvence startu

Zarathushtra Spitama,2012-03-26 13:39:34

1 start/10 dnu by se nezaplatil, pocita se s 10 starty na den

Odpovědět

JJ

Josef Šoltes,2012-03-25 13:21:45

Mají to pánové velmi propracované. A hlavně náklady na vybudování první generace, se kterou bych počítal jako s reálnou jsou drobné ve srovnání s půjčkami Evropské centrální banky trhu, takže proč ne. Navíc nepředpokládám, že pro vybudování infrastruktury na oběžné dráze by byli třeba lidé. Stačí počítač a dálkové řízení zespoda. Lidi tam dostane Virgin Galactic.

Odpovědět

proč ne rovník?

Doctor Cz,2012-03-20 23:13:46

nejak nechapu proc se neuvazuje o lokacich okolo rovniku ale jen o horach severni polokoule? to neni nejaka vhodna hora u rovniku aby se mohla pouzit efektivne i zemska rotace?

Odpovědět

Hranice současných možností

Petr Vrána,2012-03-20 10:30:27

Mně přijde, že se hlavně zaměřili na první generaci a tu druhou prostě napsali ze zjištěných hranic, co by přibližně potřebovali a proč to teď nejde.

Odpovědět

Nesmírný Vesmírný tunel se zdeformuje a zřítí

Josef Hrncirik,2012-03-20 10:24:46

vlastní vahou a silami reakce zrychlující síly či vnějšími silami. Nepůjde to zavěsit a bude to tuhé méně než pavučina. Apríl se blíží. Doporučuji pohon z odpudivé síly mezi elektrony (analogie 2 nabité koule).

Odpovědět


Dagmar Gregorova,2012-03-21 09:42:06

v té druhé verzi pro přepravu osob je to otázka diamagnetického odpuzování, což chce šíleně moc energie na udržení tunelu ve výšce 20 km. Nemusí se ale zhroutit vlastní vahou, nebude směrovat kolmo, jeho váhu budou nést elektromagnetické síly... jenom si nedovedu představit tu spotřebu energie. Na těch pár minut by se to ale možná zvládnout dalo.
V té první verzi napevno zabudovaného tunelu hraje podpůrnou roli terén. Část tunelu muže vést i podzemím, část se opírat o povrch a část by byla podepřena mostními konstrukcemi. Proto se uvažuje o vhodně tvarovaných a dostatečně vysokých štítech.

Odpovědět

...

Jan Kment,2012-03-20 00:10:08

Jsem úplný laik, ale když si představím, že by dráha začínala vodorovně, tak aby modul získal rychlost než začne překonávat gravitaci, pak by v tomto úseku byl odpor vzduchu (kromě setrvačnosti) téměř jedinou brzdící silou a proto mi ten tunel připadá víc než namístě.

Odpovědět


Dagmar Gregorova,2012-03-21 09:26:22

v tunelu by měl být odčerpán vzduch (viz. článek). jinak by byl tunel zbytečný a trať by mohla vést jako u maglevu i po povrchu. Jenže při těch rychlostech a hustotě atmosféry v nižších nadm. výškách by to byla žhavá koule.

Odpovědět

Postupně

Tomáš Petrásek,2012-03-19 21:46:41

Zdálo by se mi logické začít tím, že by maglev jen urychloval klasickou raketu, namísto boosterů - bylo by to jednodušší než to, co zde navrhují, bez gigantických ramp a podtlakových tunelů, a raketě by to ušetřilo zřejmě docela podstatné množství paliva (podobně jako když se startuje z podvěsu letadla). Hlavně by byla menší počáteční investice a aspoň by se ukázalo, jestli a jak efektivně to pracuje.

Odpovědět

Zavěšení tunelu

Vojtěch Kocián,2012-03-19 15:35:45

Tomuto nápadu fandím. Spíš se dívím, že se o tom nemluví více a spíše se propagují vesmírné výtahy, které mi připadají mnohem méně reálné.

Jediné, co mi tu připadá zvláštní, je "zavěšení" tunelu v magnetickém poli. Magnetické působení na vzdálenost 20 km je spíše z říše sci-fi nehledě na dopad na široké okolí. Kdyby použili balónovou konstrukci, tak bych tomu věřil více, ale ta je zase příliš závislá na počasí. Nicméně první generace pro dopravu nákladu tyto problémy řešit nemusí a přesto by byla velmi užitečná.

Ale když už jsme u sci-fi, tak ani A. C. Clarke si nedovolil umístit elektromagnetický katapult na Zemi, ale měl ho na Měsíci, kde mohl být mnohem menší a nemusel ústit vysoko nad povrchem.

Odpovědět


jj

Marek Vejša,2012-03-21 21:32:08

přesně tak, tohle je mnohem realizovatelnější než vesmírný výtah

Odpovědět



Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace