Как все должно было быть.
Kanko Мaru — одноступенчатый многоразовый орбитальный пассажирский корабль, проект которого изучается Японским ракетным обществом с 1993 года.
Kanko Maru — это развитие проекта Space Maru для орбитальных полетов.
Исследование космических путешествий Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства (НАСА) также относится к Kanko Maru, и исследования космических путешествий Kanko Maru находятся на самом высоком уровне в мире.
Давайте поддержим гордый космический корабль Японии Kanko Maru!!
Исследования космических пассажирских самолетов
Кохки Исодзаки — Почетный член Японского ракетного общества.
Ёсифуми Инатани — Система исследования космической навигационной системы, Штаб-квартира исследований космических наук, Японское агентство аэрокосмических исследований.
Введение
Японское ракетное общество — старейшая группа космических инженеров и энтузиастов космоса в Японии, основанная в 1956 году Хидэо Итокава. Эта статья знакомит с исследованиями перспектив космических путешествий, проводимыми этой ассоциацией.
Это исследование было начато Конференцией по планированию космических путешествий, предложенной Нобухито Нагатомо в 1993 году. Политика исследования была определена на основе открытых дискуссий Гэньо Митараи от космической медицины, инженеров Ёсихиро Киотани, Цуруо Торикаи и Тойохиро Акияма.
Потребности в космических путешествиях и моделиролвание.
Перед началом исследований Патрик Коллинз провел первый в мире анкетный опрос о космических путешествиях, и, согласно ответам 3030 японских мужчин и женщин всех возрастов. Оказывается, более 70% людей считают, что они согласны заплатить за космическое путешествие свой трехмесячный доход. С тех пор аналогичные результаты были получены в опросах в Германии, США, Канаде и Великобритании. Необходимость коммерциализации космических путешествий стала очевидной.
Рис. 1 Мечта о космосе (результаты анкетирования)
Так как многие хотят остаться на орбите неделю (из анкет), мы построим «гостиницу» на орбите земли. Основная миссия космического корабля — перевозить пассажиров туда и обратно между Землей и отелем, но он будет действовать как туристический катер, который работает на низкой орбите. Те, кто полетит на Луну или Марс, пересядут в отеле на другой корабль.
Рис. 2 «Kanko Maru» направляется к космической гостинице
Если выбрать наклонение орбиты 42° для стартов с Хоккайдо, то можно будет за один полет увидеть Тихий океан и Южную Америку для дневных стартов, а Африку и Азию — для ночных стартов. Стандартный сценарий — 3-часовой перелет, который проходит над Японией, делает два круга вокруг земли и возвращается к месту отправления.
Как и на самолете, любой может летать в повседневной одежде и не требует предварительной подготовки. Однако при наборе высоты и спуске условия суровее, чем у самолета. Вес увеличивается втрое, а шум громче примерно на 10 дБ, поэтому для катания на «американских горках» нужно иметь достаточную физическую силу.
Оказавшись на орбите, вас ждет мир невесомости. Пожалуйста, наслаждайтесь видами Земли и пейзажем звездного неба через окна, плывя в невесомости со снятым ремнем безопасности. Можете звонить на Землю, пить безалкогольные напитки, пользоваться туалетом и так далее.
В корабле поддерживается такой же свежий воздух давлением в 1 атм, как и на земле. По опыту Тойохиро Акиямы космическая болезнь не наступала до 4 часов полета, но на всякий случай организаторы углубляют подголовник сиденья и готовят противодиарейный препарат.
Рис. 3 Траектория полета двухвиткового полета
Эскизный проект
«Kanko Maru» — название первого японского парохода. Он был подарен Нидерландами в конце правления сёгуната Токугава и назван в честь Нагаи Наоюки, директора Учебного центра военно-морского флота в Нагасаки, в честь китайской фразы I Ching «Kankoku no Mitsu…». В честь этого корабля, который был предшественником цивилизации, мы решили назвать наш космический корабль «Канко Мару» в смысле «корабль, который отправляется в океан космоса и видит свет земли и звезд».
Рисунок 4 Первый в Японии пароход «Канко Мару» (1850-1876 гг.). Нагай Наоши (1816-1896)
Внешняя форма космического пассажирского корабля «Канко Мару» представляет собой желудь диаметром 18 м и длиной 22 м. Сверху салон имеет четырехсекционную конструкцию, состоящую из пассажирского салона, топливного бака, бака окислителя и двигательного отсека.
Двигатель использует в качестве топлива жидкий водород. Двигатели в количестве 12 штук расположены по окружности, чтобы обеспечить безопасность даже в случае отказа любого двигателя в любой момент полета. Из них четыре двигателя, используемые при подъеме и спуске, имеют подвес с карданным подвесом. Остальные восемь маршевых двигателей снабжены выдвижными насадками для использования как в атмосфере, так и в вакууме и защищены крышкой при входе в атмосферу.
Четыре закрылка корпуса используются для замедления и управления полетом в атмосфере. Четыре посадочные опоры предназначены только для приземления. Во время старта корабль поддерживается опорами стартовой площадки.
Рис. 5. Двухракурсный вид космического пассажирского корабля «Канко Мару»
Таблица 1 Весовой состав «Канко Мару»
Основная конструкция корабля представляет собой сотовый композит из углеродного волокна и эпоксидной смолы. На поверхность крепится многослойное покрытие из титановой фольги для защиты основной конструкции от нагревания. Нижняя поверхность двигательного отсека нагреваетс до 1100°С при повторном входе в атмосферу, поэтому конструкция из суперсплава покрыта сотами из металлического композитного материала.
Взлетная масса 550 тонн, 90% из них приходится на окислитель и топливо, с 60 тоннами запаса на момент посадки. Чтобы отправиться в космос с «Канко Мару», вам нужно в 100 раз больше кислорода, чем весит ваш вес. Если в будущем будет реализован гиперзвуковой двигатель с забором воздуха, это значение уменьшится вдвое.
Пассажировместимость корабля — 50 человек, как у экскурсионного автобуса, а экипаж — пилоты и стюардессы по 2 человека. Каюты двухэтажные, с сиденьями, обращенными наружу и круглыми, чтобы все пассажиры могли сидеть и смотреть в окно. Кабина пилотов и стыковочный узел для отеля находятся на 2-м этаже, а 2 входа и выхода на взлет и посадку и туалет - на 1-м этаже. Пространство для невесомости представляет собой лестничнный проем на 1 и 2 этажах и имеет большие окна. Вход на 2-й этаж двойной, и вы можете выйти на «свежий воздух», если наденете скафандр.
Рис. 6 Гостиная космического пассажирского корабля «Канко Мару»
Космодром и концепция эксплуатации
Космодром, то есть место взлета и посадки космических кораблей, будет расположен вдали от морского аэропорта. Причина в том, что шум на городской территории меньше влияет, можно пришвартовать бензовозы, а пассажирские перевозки удобны. Если «Канко Мару» стартует два раза в день, диапазон взвешенного эквивалентного уровня шума 85 будет представлять собой круг радиусом 10 км с центром в точке взлета, поэтому пространство будет находиться на морской стороне международного аэропорта Кансай и нового международного аэропорта Тюбу.
Рисунок 7 Уровень шума вокруг аэропорта
Рис. 8 Концепция космодрома (прилегающий план международного аэропорта Кансай)
Стартовое сооружение представляет собой термостойкую конструкцию диаметром 100 м. Жидкий водород, перевозимый танкером, и жидкий кислород, производимый на местном заводе, по трубопроводу подаются на взлетную площадку. Взлетная площадка состоит из рулежных дорожек, опор планера, бетонных каналов для отвода выхлопа и вышек мониезащиты. Космический корабль, переместившийся с посадочной площадки на буксире, может быть осмотрен, проинспектирован, заправлен топливом, загружен пассажирами и экипажем, и через 3 часа после приземления может снова взлететь.
«Канко Мару» — это ракета, которая взлетает и приземляется вертикально, но ее цель — быть такой же безопасной и надежной, как самолет, который взлетает и приземляется горизонтально. Вы можете безопасно вернуться на Землю на любом этапе полета, если произойдет сбой. Поскольку это одноступенчатая, полностью многоразовая ракета, для которой не нужно отделять часть при подъеме на орбиту и не нужно заменять части при каждой посадке, ее можно проверять и обслуживать на том же уровне, что и самолет.
Рис. 10 Безопасность, пунктуальность и ремонтопригодность, сравнимые с воздушными судами
Орбита представляет собой идеальный круг на высоте 200 км над Землей. Вы можете увидеть поверхность земли в диаметре 3000 км, и это безопасная высота с небольшим количеством космического мусора. На орбите верхняя часть корабля обращена к земле, и корабль летит в ориентации, позволяющей легко видеть Землю из иллюминатора. При снижении нижняя часть корабля всегда ориентируется в сторону направления полета, поэтому направление ускорения, прикладываемого к кораблю, такое же, как и при наборе высоты, и это не вызывает дискомфорта у пассажиров.
Рисунок 11 Работа на орбите
Разработан большой график работ: проектирование, тестирование и производство при разработке и массовом производстве бизнес-плана космического путешествия.
«Канко Мару». Мы сделаем четыре летно-испытательных корабля и подтвердим безопасность и надежность, совершив в общей сложности 1 200 полетов за три года. Первый серийный корабль будет готов через 7 лет с начала разработки, а всего за следующие 6 лет компании-оператору будет поставлено 52 корабля.
Таблица 2 Концепция коммерциализации космических путешествий
В результате накопления затрат на разработку и серийное производство общая сумма составила 3,8 трлн иен (29,2 млр долларов). Разделив это на 52 корабля, мы получим в среднем 71,6 миллиарда иен (550 млн долларов) на корабль.
Таблица 3 Оценка затрат на разработку и серийное производство «Канко Мару»
Мы подсчитали стоимость приобретения 52 кораблей «Канко Мару» и ввода их в эксплуатацию на регулярных космических полетах. Если каждый корабль будет совершать 300 рейсов в год в течение 10 лет и если на каждом рейсе будет 45 пассажиров, цена посадочного талона составит 2,95 млн иен (23 тысячи долларов), и компания сможет устойчиво работать. Благодаря большому бизнесу с объемом продаж 2 триллиона иен, который ежегодно посещает 700 000 человек, мы создадим новые предприятия в соответствующей космической отрасли, производстве топлива, транспорте, аэропортах, индустрии туризма и т. д.
Таблица 4 Расчетная стоимость транспортного бизнеса «Канко Мару»
Подготовка к коммерциализации
Чтобы космический бизнес был успешным, необходимо соглашение для всего общества, то есть закон. Поэтому я рассмотрел понятие «космический навигационный метод» характерного космического корабля, который эквивалентен «авиационному методу» самолета. В целях «установления порядка летного дела и содействия развитию космической деятельности путем установления методов обеспечения безопасности навигации космических аппаратов и предотвращения препятствий, создаваемых навигацией».
Кроме того, нами создан проект «Норм безопасности космических пассажирских летательных аппаратов», который соответствует «Техническим нормам обеспечения безопасности летательных аппаратов» Правил авиационного правопорядка. Чтобы сделать космический пассажирский корабль таким же безопасным, как и транспортный, мы внедрили конструктивную концепцию, отсутствующую в обычных ракетах, такую как несколько независимых двигательных установок и оборудование для аварийного покидания пассажиров, при этом учитывая среду, характерную для космоса.
Коммерциализация космических путешествий основана на коммерциализации космического транспорта. Это не то, что может сделать ассоциация, но понимание и сотрудничество соответствующих отраслей необходимы. Поэтому мы провели «Форум по исследованию коммерциализации космических путешествий», за который выступал г-н Ёсиюки Фунацу, и с участием всех, кто работает в авиации, страховании, индустрии туризма и т. д., мы рассмотрели достижения на данный момент и конкретно для коммерциализации.
Рис. 12. Коммерциализация космических путешествий
Будущие вызовы
Исследования в области космических путешествий только начались, и предстоит преодолеть множество препятствий, прежде чем достичь цели.
(1) Обеспечение безопасности космических пассажирских перевозок
・ Установление закона о космической навигации и стандартов безопасности
・ Обзор спецификаций «Туризм Мару»
(2) Отработка результатов анкетирования
・ Снижение затрат на получение посадочного талона до 2-х миллионов иен
・ Строительство космического отеля
・ Формулировка эксплуатационной концепции
(3) Перед началом разработки
・ Проверочные испытания конструкции и надежность двигателя.
・ Продвижение коммерциализации посредством демонстрационного полета небольшого экспериментального корабля.
Заключение
Поглощение после «Форума исследований коммерциализации космических путешествий» «Группа изучения аэрокосмического транспорта» для проведения лекций по космическим технологиям будущего. В 2003 году мы провели исследование безопасности пилотируемых транспортных систем и анкетный опрос пилотов самолетов. Kinki Tourist основала «Клуб космических путешествий»
В 2001 году для проведения обменных встреч для любителей космических путешествий. Кроме того, г-н Татеюки Вакамацу, президент Space Topia, готовится к коммерциализации космических путешествий
Институт космических и астронавтических наук (в настоящее время Японское агентство аэрокосмических исследований, Штаб-квартира исследований космических наук) с 1999 года проводит эксперименты по взлету и посадке беспилотных многоразовых ракет для эксплуатации многоразовых ракет, необходимых для космических пассажирских аппаратов.
Первая в Японии пилотируемая водная ракета, запланированная Fuji TV, была успешно запущена в 2003 году. Она оснащена водяным ракетным двигателем, использующим 100 ПЭТ-бутылок, разработанным г-ном Тецуо Катаока, лидером отделения Какамигахара японских космических бойскаутов.
Таким образом, дается импульс для осуществления космических путешествий. Я надеюсь, что день, когда пожелания Японского ракетного общества исполнятся, будет близок.
Рекомендации
— Отчет Японского ракетного общества«Эскизный проект Канко Мару» (1995 г.)
— «Исследование затрат на разработку и производство Канко Мару» (1997 г.)
— «Цели и препятствия для осуществления космических путешествий» (1998 г.)
— «Юридическая экспертиза коммерческого космического транспорта» (1999 г.)
— «Изучение норм безопасности для космических самолетов» (2001 г.)
— «Деятельность Исследовательского форума по коммерциализации космических путешествий» (2002 г.)
— VTR 「Космические путешествия больше не мечта! ～ Космический корабль «Канко-Мару»～」(2000)
- "Туризм Мару", опубликованный Nagasaki Holland Village.4)Кан Симодзава: «Кацу Кайсю», опубликовано Kodansha.
Рис. 13 Третий эксперимент по взлету и посадке многоразовой ракеты 31 октября 2003 г.
Рисунок 14 Запуск пилотируемой водной ракеты15 июня 2003 г.
Космический центр Танегасима
