Космический лифт на низкой орбите предназначен для разгона космических аппаратов, а также для захватывания и сжижения воздуха из атмосферы Земли. Вращающиеся аэродинамические емкости при прохождении плотных слоев атмосферы испытывают большое сопротивление. Для поддержания постоянного вращающего момента, емкость вращается за счет электрического привода, расположенного на станции. Именно поэтому в конструкции применено противоположное вращение аэродинамических емкостей. В этой конструкции происходит максимальное накопление сжиженного воздуха, но это достигается за счет усложненной механики.

     Есть второй способ разгона космических аппаратов с полезными грузами, но для поддержания постоянного вращающего момента необходимо разгонять и затормаживать аэродинамические емкости за счет реактивной струи вытекающей из реактивных двигателей рабочей массы. В этом случае захватываемый из атмосферы воздух почти полностью расходуется для создания реактивной тяги. Сжатый и сжиженный воздух необходимо разделить на жидкий кислород, азот и другие составляющие.

     Около семидесяти процентов воздуха составляет азот, именно его можно использовать в электрических ракетных двигателях в качестве рабочего тела. Кислород и другие ценные составляющие можно использовать на космических станциях. Кислород необходим для получения воды, но для этого нужно с поверхности Земли доставлять в космос водород. Основная задача реактивной космической катапульты это доставлять полезные грузы на космические орбиты. Применение принципа реактивности значительно упрощает конструкцию катапульты, что очень важно в начальный момент промышленного освоения космического пространства, а производство жидкого воздуха у него незначительное, основная масса его используется для создания реактивной тяги.

     На рисунке 1 показан главный вид космического лифта

     На рисунке 2 показано сечение А-А.

     1 – жилой отсек станции, 2 – емкость для сжатого и сжиженного воздуха, 3 – переходной отсек стыковочных узлов, 4 – стыковочный узел для перекачки жидкого воздуха в буксир.

     6 – переходной отсек с осью для шарниров, 7 – центральная бобина, для наматывания троса, 11 – солнечные батареи, 12 – крепление солнечных батарей.

     14 – фиксатор троса, 15 – аэродинамические емкости для сжатого воздуха, на которой имеется специальный захват прибывающих с Земли грузов, 16 – аэродинамическое крыло емкости.

     17 – обтекатель входного устройства, 18 – входное устройство, 19 – тросы со шлангами центральных рычагов, 20 – раскрывающиеся электрические ракетные двигатели, 21 – шарниры крепления емкости к тросам, 22 – раскрывающиеся тормозные электрические ракетные двигатели.

                            Реактивная космическая катапульта работает следующим образом.

     Принцип работы реактивной космической катапульты полностью совпадает с принципом работы космического лифта на низкой орбите. Отличием является использование жидкого азота в качестве рабочего тела для ракетных двигателей. В связи с этим аэродинамические емкости превращаются в самостоятельные летательные аппараты, способные маневрировать в более широком диапазоне скоростей, высот и бокового перемещения. Но в летательный аппарат емкости превращаются на короткий промежуток времени при движении в плотных слоях атмосферы.

     В предложенной катапульте нужно очень точно выходить в заданную точку пространства в строго заданный промежуток времени. Малейшее отклонение по орбите и по времени не приведет к нужному равенству скоростей между катапультой и транспортным средством, доставляющим полезный груз к катапульте. Для доставки полезного груза к катапульте можно использовать самолет с гиперпланом, пушку с управляемым воздушно-реактивным снарядом. Можно разгонять гиперплан на магнитной подушке монорельсовой дороги. Все эти системы в десятки раз снизят стоимость выхода полезной нагрузки в космическое пространство.

     При отклонении транспортного средства от заданной траектории летательный аппарат катапульты за счет крыльев может снижаться, разматывая трос. За счет аэродинамических рулей он может отклоняться в одну и другую сторону на десятки километров. Но самое главное, аппарат может в нужный момент включить тормозные ракетные двигатели, и резко снизить скорость. Этот маневр позволит уравнять скорость аппарата катапульты со скоростью транспортного средства. Если необходимо увеличить скорость аппарата катапульты, то это возможно за счет увеличения тяги ракетных двигателей, расположенных с противоположной стороны аппарата.

     Маневрирование еще необходимо и после захвата полезной нагрузки, чтобы с минимальным ускорением вывести полезный груз на нужную орбиту. При развороте аппарата катапульты скорость его постоянно увеличивается, а при угле 180⁰, скорость будет максимальной. За счет отсоединения в этом угле разворота полезной нагрузки, получается необходимая  скорость полета в нужном направлении. Подбирая время стыковки и точку в пространстве также можно забрасывать полезную нагрузку на соответствующую траекторию. Более точную корректировку орбиты можно производить ракетными двигателями, расположенными в аппарате полезной нагрузки.

     Каждый трос имеет отдельную бобину, на которую он может наматываться (на чертеже это не показано). При маневрировании реактивного аппарата катапульты в атмосфере Земли за счет собственных электрических ракетных двигателей и подъемной силы крыльев, трос должен находиться в постоянном натяжении. Это обеспечивается наматыванием его на бобину с последующей фиксацией специальными электродвигателями. Трос можно также выпускать из бобины на больший радиус вращения для уменьшения центробежной силы. Электрические двигатели при наматывании троса на бобину, преодолевают центробежную силу, действующую только на трос. Аэродинамическая емкость маневрирует за счет подъемной силы крыльев и реактивных двигателей. Торс подтягивается для того, чтобы он не прогибался в пространстве больше допустимой величины.

     За счет этого маневрирования обеспечивается плавная стыковка и минимальные перегрузки в результате разгона полезной нагрузки. Для уравновешивания вращающего момента две бобины должны наматываться в одном направлении, а две другие в противоположном направлении. При большем количестве летательных аппаратов каждая вращающаяся бобина должна иметь бобину с противоположным вращением.

     В дальнейшем полете после выхода груза из катапульты, он должен использовать собственную рабочую массу. Это маневрирование на орбите не требует большой мощности ракетных двигателей, поэтому предлагаемая катапульта имеет широкий диапазон доставки полезного груза на орбиту. С помощью катапульты можно выводить полезный груз за пределы земного тяготения, то есть к другим планетам солнечной системы. Появится возможность с минимальными затратами энергии добираться до ближайших планет. На  орбитах других планет можно будет построить космические поселения, чтобы осваивать их поверхность или использовать для добычи сырья. На Венере невозможно проживание людей, но из ее атмосферы можно добывать различные полезные вещества.

                                                                                              Автор:                                 Н.Т.Бобоед

                                                                                                                                          19.04.2012г.