Nekromanti Minsta möjliga sci-fi
- Thread starter stenhöna
- Start date
Ond bråd död
Swashbuckler
Jag är ingen expert, men skulle säga: väldigt lite.
Det som behövs främst är motivation att satsa pengar på ett sånt projekt. Läste nyss om planerna på gruvverksamhet på asteroiderna som några miljardärer skulle starta.
Motorer som gör resan billigare skulle förstås underlätta, men det går antagligen att genomföra redan idag, om man har pengar.
Gravitation är väl bara att ha såna där snurrande rymdstationer? Centrifugal kraft kanske det kallas?
Automatiserade gruvrobotar, eller vad det kan kallas, bör inte ligga så långt bort heller. Jag fattade det som det där projektet skulle använda sig av såna.
Kretslopp är nog inte så svårt heller, men här är jag osäkrare. Projektet skulle bryta is också, för att trolla fram syre bland annat.
Inte mitt område detta.
Men spännande är det.
Det som behövs främst är motivation att satsa pengar på ett sånt projekt. Läste nyss om planerna på gruvverksamhet på asteroiderna som några miljardärer skulle starta.
Motorer som gör resan billigare skulle förstås underlätta, men det går antagligen att genomföra redan idag, om man har pengar.
Gravitation är väl bara att ha såna där snurrande rymdstationer? Centrifugal kraft kanske det kallas?
Automatiserade gruvrobotar, eller vad det kan kallas, bör inte ligga så långt bort heller. Jag fattade det som det där projektet skulle använda sig av såna.
Kretslopp är nog inte så svårt heller, men här är jag osäkrare. Projektet skulle bryta is också, för att trolla fram syre bland annat.
Inte mitt område detta.
Men spännande är det.
Wilmer
Hero
Motorer: det tar ju bara några år att åka varsomhelst i solsystemet, inget stort problem.
Artificiell gravitation är lätt att skapa: sätt snurr på rymdstationen. Betydligt svårare på en himlakropp. Antingen får man genmodifiera och medicinera folk så att de inte lider lika mycket av låg gravitation eller så får man träna skithårt med centrifuger eller starka gummiband eller något. Eller så får folk helt enkelt skadas och dö och ersättas av färska kolonister från jorden.
Automatiserad produktion: problemet: var får man energin ifrån? Ju längre ut i rymden man åker desto sämre effekt får man ur solpaneler. Kärnbränsle är bra men det tar slut och kräver strålskydd om man ska bo vid det länge. Lätt att fixa på en himlakropp men jobbigare i ett rymdskepp eftersom bly och betong väger som fan. Muskelkraft är väldigt effektiv arbetskraft och man kan slå två flugor i en smäll om man kombinerar kroppsarbete med träning för att undvika atrofi i muskler och skelett.
Så jag tror att de tidiga kolonierna på t ex Mars, Europa eller Ceres kommer vara väldigt tunga att leva i, mycket kroppsarbete, dålig hälsa pga låg gravitation, strålning, isolering mm. Väldigt skitigt!
Artificiell gravitation är lätt att skapa: sätt snurr på rymdstationen. Betydligt svårare på en himlakropp. Antingen får man genmodifiera och medicinera folk så att de inte lider lika mycket av låg gravitation eller så får man träna skithårt med centrifuger eller starka gummiband eller något. Eller så får folk helt enkelt skadas och dö och ersättas av färska kolonister från jorden.
Automatiserad produktion: problemet: var får man energin ifrån? Ju längre ut i rymden man åker desto sämre effekt får man ur solpaneler. Kärnbränsle är bra men det tar slut och kräver strålskydd om man ska bo vid det länge. Lätt att fixa på en himlakropp men jobbigare i ett rymdskepp eftersom bly och betong väger som fan. Muskelkraft är väldigt effektiv arbetskraft och man kan slå två flugor i en smäll om man kombinerar kroppsarbete med träning för att undvika atrofi i muskler och skelett.
Så jag tror att de tidiga kolonierna på t ex Mars, Europa eller Ceres kommer vara väldigt tunga att leva i, mycket kroppsarbete, dålig hälsa pga låg gravitation, strålning, isolering mm. Väldigt skitigt!
Krille
Super Moderator
- Motorer
- Artificiell gravitation (lite)
- Automatisering av produktionskrafter, dvs. öka samhällets sammanlagda produktionskapacitet
- Kretslopp
Många intressanta idéer!
Lite uppföljning:
Energi är en kärv nöt. Intuitivt tycker jag att en långt utvecklad kärnkraft "känns" bäst, alltså verkar mest trovärdig, blandat med olika bränsletyper och nya, artificiella material för att hantera värme, strålning osv.
Centrifugalkraft är en självklar följeslagare. Man kan som sagt låta olika delar av skeppet rotera, t.ex. sovplatser. Värt att nämnas är diamagnetism - någon som har koll? Kulturellt kan man låta gravitation bli en klassfråga, som i Krauklis' Leviatan (senaste Fenix), där de som har råd får 1g, och andra får nöja sig med approximationer. En annan lösning är 1g-accelererande rymdskepp, där rymdskeppet på första halvan av resan accelererar i 1g, andra halvan bromsar i 1g (också sjukt resurskrävande och dyrt - kanske förbehållet "finskepp"). Överlag gillar jag tanken på att gammal och ny teknik samexisterar, och att ny teknik "överlagrar" gammal (istället för att helt ersätta den, något som sällan sker historiskt sett - väl?).
Sjukdomar pga mat- och syrebrist, ojämn gravitation m.m. samt alla typer av medicinering som krävs kan bli ett intressant inslag, och bidrar absolut till lo-fikänslan.
Vad gäller automatisering kan man tänka sig att jordbruk och konsumtionsartiklar, samt deras återvinning, är helt automatisk och bara kräver övervakning, reperation och underhåll från en handfull ingenjörer och tekniker. Likaså gruvdrift och transport. Kretsloppet kan styras av ett gäng superdatorer och assisterande androider av valfri typ. Likaså start och landning vid rymdfärder och hela den kringliggande apparaturen. Från en kulturell synvinkel kan fattiga områden präglas av en lägre grad av automatisering, dvs. mer skitgöra, mindre överflöd, sämre teknik. Som idag, alltså.
Video på groda som svävar tack vare diamagnetism.
Lite uppföljning:
Energi är en kärv nöt. Intuitivt tycker jag att en långt utvecklad kärnkraft "känns" bäst, alltså verkar mest trovärdig, blandat med olika bränsletyper och nya, artificiella material för att hantera värme, strålning osv.
Centrifugalkraft är en självklar följeslagare. Man kan som sagt låta olika delar av skeppet rotera, t.ex. sovplatser. Värt att nämnas är diamagnetism - någon som har koll? Kulturellt kan man låta gravitation bli en klassfråga, som i Krauklis' Leviatan (senaste Fenix), där de som har råd får 1g, och andra får nöja sig med approximationer. En annan lösning är 1g-accelererande rymdskepp, där rymdskeppet på första halvan av resan accelererar i 1g, andra halvan bromsar i 1g (också sjukt resurskrävande och dyrt - kanske förbehållet "finskepp"). Överlag gillar jag tanken på att gammal och ny teknik samexisterar, och att ny teknik "överlagrar" gammal (istället för att helt ersätta den, något som sällan sker historiskt sett - väl?).
Sjukdomar pga mat- och syrebrist, ojämn gravitation m.m. samt alla typer av medicinering som krävs kan bli ett intressant inslag, och bidrar absolut till lo-fikänslan.
Vad gäller automatisering kan man tänka sig att jordbruk och konsumtionsartiklar, samt deras återvinning, är helt automatisk och bara kräver övervakning, reperation och underhåll från en handfull ingenjörer och tekniker. Likaså gruvdrift och transport. Kretsloppet kan styras av ett gäng superdatorer och assisterande androider av valfri typ. Likaså start och landning vid rymdfärder och hela den kringliggande apparaturen. Från en kulturell synvinkel kan fattiga områden präglas av en lägre grad av automatisering, dvs. mer skitgöra, mindre överflöd, sämre teknik. Som idag, alltså.
Video på groda som svävar tack vare diamagnetism.
Gällande gravitation så är vatten och därmed även organismer svagt magnetiskt. Med ett tilläckligt starkt magnetfält kan man levitera en groda, och vänder du på det kan du nog skapa artificiell gravitation. De effekter detta har på din hälsa och på teknologin är dock en annan femma. Någon annan vet säkert mer.
Edit: Vafan, det var ju redan sagt. Läs tråden innan du svarar, Genesis!
Edit: Vafan, det var ju redan sagt. Läs tråden innan du svarar, Genesis!
Krille
Super Moderator
"Långt utvecklad kärnkraft" innebär i princip fusion. Artificiella material som hanterar strålning kommer ha en sak gemensamt med naturliga material som hanterar strålning, nämligen täthet = massa. Det finns nämligen ingenting annat som stoppar gamma- och neutronstrålning.stenhöna said:
Fusion med helium-3 har fördelen att man slipper mycket av den tunga svårstoppbara neutronstrålningen. Dessutom finns det mycket av det i rymden (relativt sett), till skillnad från alla fissiva material som är tunga och därför klumpat ihop sig till planeter och dessutom är läskigt sällsynt i jämförelse med helium och väte och till och med sällsynta isotoper som helium-3. Enda orsaken till att vi tycker att uran låter normalt och helium-3 låter sällsynt är att vi befinner oss i botten av en gravitationsbrunn, där helium-3 är sällsynt (till och med vanligt helium är sällsynt här) och uran mindre så.
Problemet med att låta delar av skeppet rotera är att man då har en övergång någonstans mellan en del som roterar och en del som inte gör det. Det krävs lager och innebär friktion och värme. Friktion innebär att en del av den rörliga delens rörelse kommer att överföras till den icke-rörliga, vilket måste kompenseras för vilket kräver drivmedel och energi om du inte vill ha ett toktumlande rymdskepp. Du har dessutom värmeproblem, och vakuum är alldeles för bra isolering, så värmen måste ledas bort till radiatorer. Du har alla möjliga problem med kraftöverföring, dataöverföring, ventilation, vatten och allt annat som måste flöda mellan de två delarna (om du inte har dubbla system, vilket är tungt). Kort sagt är det enklare på ungefär alla sätt att låta hela farkosten/stationen rotera.stenhöna said:
Energikrävande, väldigt kort räckvidd och opraktiskt. Det är enklare att rotera.stenhöna said:
Det är inte svårt att få 1G på rymdskepp. Det är bara att spinna fortare.stenhöna said:
Frågan är bara hur praktiskt det är, med tanke på att det finns två ställen i solsystemet som har 1G - Venus och Jorden, och Venus blir du tryckkokt på, så dit åker man inte - och resten kajkar runt i ca 0,1-0,3G.
Det är snudd på omöjligt resurskrävande. En VASIMR har en acceleration på i storleksordningen en tusendels G. Det enda som kommer upp i närheten av 1G är en vanlig hederlig kemisk raketmotor, och dess specifika impuls är löjligt toklåg. Du har en acceleration på 1G i kanske en kvart, och sen är tanken tom och du får driva resten av vägen. Det ska jämföras med en VASIMR eller annan jonmotor, som har en acceleration på en tusendels G i åratal. I slutändan kommer jonmotorn fram snabbare i alla fall.stenhöna said:
Ska du ha konstant acceleration på 1G så behöver du något sci-magic.
Ok, en sista detalj jag behöver upplysning om: kommunikation. Hur snabbt eller långsamt går det att skicka radiomeddelanden från, säg, Mars till Jorden? Finns det alternativa metoder? På vilket sätt kan detta påverka en rymdlevande kultur? Konsekvensen måste bli ett kommunikationssystem på medeltida nivå, med långa väntetider, mycket brus.
Krille
Super Moderator
Mellan fem och tjugo minuter, beroende på hur Jorden och Mars står i förhållande till varandra. Den kortaste tiden är bara möjlig när Jorden och Mars står i konjunktion till solen samtidigt som Mars är närmast solen, så det är oftare femton till tjugo minuter än fem till tio.stenhöna said:
Överföringshastigheten beror också på avståndet, eftersom signalstyrkan och därmed kvaliteten minskar. Exempelvis är överföringshastigheten från Voyager-sonderna nu i storleksordningen 160 bits per sekund.
Skicka ett rymdskepp. Det är i dessutom det enda alternativet om man vill skicka paket.stenhöna said:
Man kan tänka sig andra signalöverföringsformer (laser, neutrinos etc), men enda skillnaden på laser och radio är våglängden (båda är elektromagnetisk strålning, dvs ljus), och neutrinos visade sig inte vara snabbare än ljuset i slutänden. Så det blir nog radio eller möjligen laser i slutändan.
Om du slutar ringa telefonsamtal idag så har du ungefär det samhället. Antingen åker man dit eller så skickar man brev eller telegram. Du får en fördröjning på några minuter till några timmar, men i stort sett så blir det inte större skillnad på det och att du får mejl idag.stenhöna said:
Allting internetliknande blir dessutom lokalt. Jorden får ett internet, Mars får ett internet, Europa får ett internet etc. Mejl mellan de planetära näten är möjligt och förmodligen det mest praktiska; viss synkronisering av databaser skulle kunna också kunna ske; och interplanetär onlinegejming är möjligen möjligt i form av PBEM. Pingtid på tjugo minuter är inte praktiskt för de flesta applikationer.
Vänta, jag har en fråga till: VAD är det som är dyrt med dagens rymdresor, och vilka tekniska framsteg skulle avhjälpa detta?
En annan tanke: Om man ger datorer organisatorisk potential och dito rättigheter, skulle man inte kunna göra hela kedjan automatiserad, från gruvgrävande, metallframställande, ritningar, kravanalyser, sammanställande, ihopsnickarande, osv? Om den är automatisk så är den alltså billig, är poängen.
En annan tanke: Om man ger datorer organisatorisk potential och dito rättigheter, skulle man inte kunna göra hela kedjan automatiserad, från gruvgrävande, metallframställande, ritningar, kravanalyser, sammanställande, ihopsnickarande, osv? Om den är automatisk så är den alltså billig, är poängen.
Tony.Meijer
Ärketeknomantiker
Det dyraste med dagens rymdresor är bränsle, det kostar enorma mängder energi att komma upp i omloppsbana.
Den absolut enklaste lösningen på det problemet är rymdhissar, men det finns ett flertal problem med det, exempelvis så har vi inget material idag som klarar av tråd-spänningen över de längder som skulle krävas (35.000 km tråd ungefär). Det mesta kollapsar under sin egen vikt helt enkelt.
Man har hittat en del material som kan hålla upp sig själv i det omfånget, men mängden vi har på jorden är rätt liten. Det som verkar mest lovande nu är carbon nano-tubes.
Den absolut enklaste lösningen på det problemet är rymdhissar, men det finns ett flertal problem med det, exempelvis så har vi inget material idag som klarar av tråd-spänningen över de längder som skulle krävas (35.000 km tråd ungefär). Det mesta kollapsar under sin egen vikt helt enkelt.
Man har hittat en del material som kan hålla upp sig själv i det omfånget, men mängden vi har på jorden är rätt liten. Det som verkar mest lovande nu är carbon nano-tubes.
Jäklar, Tony var snabbare än mig med rymdhissarna.
Läste även häromdagen om en sorts kanon som skulle skicka ut grejjer i rymden.
I stil med http://en.wikipedia.org/wiki/Space_gun men med en mjukare acceleration, och då troligtvis driven med magneter, lite som ett stort rail-gun.
Hela maskineriet skulle väl troligtvis vara byggd så att den hade berg under sig så långt som möjligt.
När banan väl är byggd är det bara att lägga en ankomststation i geostationär omloppsbana. Det enda "kulan" då behöver är något sätt att bromsa.
Edit: För att klargöra; "pipan" blir då ganska lång för att en "långsam" acceleration ska vara möjlig, troligtvis ett par kilometer, så det hela är väl snarare en tunnelbana som plötsligt får slut på räls snarare än en kanon egentligen.
Edit 2: http://en.wikipedia.org/wiki/StarTram <- Där finns en wikipedia artikel om det hela.
För att göra det hela mer ekonomiskt lär väl hela projektilen vara byggd för att kunna plockas isär och återbrukas när den väl har lämnat atmosfären.
Att få ner saker på jorden igen blir som jag förstår det inte lika besvärligt då tyngdkraften gör hela jobbet.
Och som Ond Bråd Död säger så bör gruvdrift i asteroidbältena inte vara helt omöjligt.
Även månen bör bli viktig ur gruvsynpunkt. Oerhörda mängder kisel, aluminium, järn och titan som inte behöver föras upp från jordens ändå rätt djupa gravitationsbrunn.
När den första rymdstationen/månbasen väl är byggd bör fusions/solkraftverk tillåta storskalig produktion av de material som behövs för vidare expansion i solsystemet.
Läste även häromdagen om en sorts kanon som skulle skicka ut grejjer i rymden.
I stil med http://en.wikipedia.org/wiki/Space_gun men med en mjukare acceleration, och då troligtvis driven med magneter, lite som ett stort rail-gun.
Hela maskineriet skulle väl troligtvis vara byggd så att den hade berg under sig så långt som möjligt.
När banan väl är byggd är det bara att lägga en ankomststation i geostationär omloppsbana. Det enda "kulan" då behöver är något sätt att bromsa.
Edit: För att klargöra; "pipan" blir då ganska lång för att en "långsam" acceleration ska vara möjlig, troligtvis ett par kilometer, så det hela är väl snarare en tunnelbana som plötsligt får slut på räls snarare än en kanon egentligen.
Edit 2: http://en.wikipedia.org/wiki/StarTram <- Där finns en wikipedia artikel om det hela.
För att göra det hela mer ekonomiskt lär väl hela projektilen vara byggd för att kunna plockas isär och återbrukas när den väl har lämnat atmosfären.
Att få ner saker på jorden igen blir som jag förstår det inte lika besvärligt då tyngdkraften gör hela jobbet.
Och som Ond Bråd Död säger så bör gruvdrift i asteroidbältena inte vara helt omöjligt.
Även månen bör bli viktig ur gruvsynpunkt. Oerhörda mängder kisel, aluminium, järn och titan som inte behöver föras upp från jordens ändå rätt djupa gravitationsbrunn.
När den första rymdstationen/månbasen väl är byggd bör fusions/solkraftverk tillåta storskalig produktion av de material som behövs för vidare expansion i solsystemet.
Uppenbarligen inteLaowai said:
Krille
Super Moderator
Det finns ingen stordrift.stenhöna said:
Att det går åt en massa bränsle fördyrar förstås, men det stora problemet är att allt är superhitech, byggs för hand, och slängs bort i och med rymdskottet.
Rymdfärjan var tänkt att avhjälpa det sista, men underhållsprogrammet mellan rymdskotten åt i princip upp förtjänsten. Det var inte riktigt så illa att man byggde en ny rymdfärja inför varje skott, men nästan, och tack vare att rymdfärjan i sig var så hejjans dyr att bygga så gick det snudd på ett ut. Men som det nu är så byggs varje raket för hand av en armé superhögutbildade tekniker och ingenjörer, med superperfekta komponenter som byggs i dammfria rum med supertolerans.
Orsaken till att allt slängs bort är att massa är kung. Varje uns massa du inte behöver ta med dig till målet innebär en sketastor bränslebesparing. Bränslet i sig är inte så dyrt, men det innebär att du behöver större tank och mer motor. Dessutom är bränslet lika med massa, så du behöver mer bränsle bara för att ta med bränsle. Och mer bränsle till bränslet för att ta med bränsle... och så vidare. Dessutom, ju större raket du behöver (för att ta mer bränsle), desto större blir påfrestningarna och toleranserna blir mindre och mindre.
Ett sätt att komma runt det är stordrift. Man bygger miljoner raketer med 80% tillförlitlighet istället för 99,99% tillförlitlighet, och tolererar 20% missade skott istället för 0,01% misslyckade skott. Det är förstås inte direkt praktiskt om man ska skicka upp folk, men ska man skicka upp mängder med billiga automatiska sonder är det helt okej.
En annan lösning är ett rymdplan. Det är i princip ett flygplan som kan ta sig till rymden. Fördelen är att det använder vingar för lyftkraft under en stor del av färden istället för raketmotor, vilket gör att man inte behöver så mycket bränsle. Om man bygger en hybridmotor istället för raketmotor, eller använder en kombination av jetmotorer + raketmotorer, så kan man dessutom skippa mycket av oxidatorn (dvs syre-delen i bränslet) under en stor del av resan (upp till ca mach 5-8 och en höjd på 20-30 km). Man sörplar syre från atmosfären istället.
Under resten av resan behöver man förstås oxidator då atmosfären är för tunn eller non-existent, men besparingen under den första delen innebär att man inte behöver ha lika mycket bränsle, vilket antingen innebär mindre raket eller större nyttolast.
Rymdplan och stordrift ligger närmare horisonten än vad rymdhissar gör. De har inte lika stor effekt som rymdhissar, men det finns ingen anledning att tro att de inte skulle kunna minska rymdskottskostnader med åtminstone en faktor 10.
Krille
Super Moderator
Tillägg om rymdplanen: det finns ganska många problem med dem, i teorin.
Värme
Ett problem är att man stannar längre i atmosfären i högre hastigheter. Det leder till friktion och värme som måste hanteras. SABRE-motorn som Skylon-projektet planerar har en värmeväxlare som tar värme från nosen, vingens framkant och konerna vid luftintagen, och använder denna för att värma upp bränslet innan det skjuts in i brännkammaren samtidigt som man kyler ner de utsatta delarna av kroppen.
Ett sådant system skulle kunna återanvändas under inträdet för att minska värmen på flygkroppens utsatta delar och antingen fördela ut över mindre utsatta delar av kroppen eller släppa ifrån sig som upphettad massa.
Underhållskostnader
Vidare måste underhållskostnaden ner, radikalt. Rymdfärjan har en nackdel som talar emot sig, och det är att den har rätt feta påfrestningar på sig. Under uppskjutet har den en max-Q på ca 4G, och under inträdet kan det bli spikar på 3G och dessutom femtonhundra grader plasma på undersidan. Det gör att man måste gå igenom hela maskinen mellan varje skott.
Ett riktigt rymdplan kan i teorin ta ner den här kostnaden på två sätt. Under starten accelererar man mycket långsammare än rymdfärjan. Max-Q bör inte ligga på mer än två G, nånstans strax efter att man går över till raketdrigt på ca 40 km höjd i mach 10-12. Rymdfärjan är också rätt massiv eftersom den kastar tanken, så under inträdet så blir påfrestningen rätt stor. Ett SSTO-rymdplan kommer hem med tomma tankar, så det blir helt enkelt mindre massa per volym, vilket i sin tur leder till lägre påfrestningar.
Mindre påfrestningar innebär förstås att man kan ha högre toleranser, vilket gör att man inte behöver jobba lika hårt med underhåll och genomgång mellan rymdskott. Och det ökar takten man kan skjuta upp saker, plus minskar underhållskostnaden mellan skotten, vilket i längden blir en stor besparing.
Aerodynamik
Ett riktigt stort problem är att ett rymdplans form är en kompromiss. Det måste kunna flyga i låga farter för att starta och landa, och dessutom klara höga underljudsfarter, övergång till överljudshastighet, hög överljudshastighet och hypersonisk hastighet. Var och en av dessa områden har helt olika aerodynamiska förutsättningar, och en vinge optimerad för respektive ser helt olika ut (jfr en rak vinge hos ett långsamt propellerplan med pilvingen på en högunderljuds-Boeing 747 eller den långa deltavingen hos Draken eller SR-71; en farkost för hypersoniska farter kräver förmodligen en knubbig "lifting body").
Det är svårt att hitta en kompromiss som funkar för alla. Deltavingade flygplan har bra mycket högre starthastighet än plan med raka vingar, till exempel, och frågan är om en lifting body ens skulle kunna komma upp i luften i vettig hastighet.
Återanvändning och flersteg
En förutsättning för att rymdplan ska funka är att de faktiskt inte kastar bort så mycket. Rymdfärjan återanvänder kretsaren (själva färjan) och boosterraketerna på sidan, men tanken som alltihop sätts fast i byggs ny för varje skott.
Så i praktiken behöver det vara single stage to orbit, SSTO. Det innebär att allt man tar med sig vid start ska med upp i rymden, förutom bränslet. Inget släppande av överflödig massa här inte.
Möjligen kan man tänka sig en tvåstegsfarkost i form av ett moderplan som släpper en kretsare som tar sig upp den sista biten, men där sätter moderplanets storlek stopp på kretsarens storlek. Dessutom vill man gärna ha så mycket fart som möjligt vid släppet.
Problemet är att släpp i överljudsfart är direkt livsfarliga. Se exempelvis den här videon när en obemannad D21-drönare släpps från en M21 (modifierad SR-71) med katastrofala resultat. Själva olyckan inträffar ca 3 minuter in, och en teori är att drönarens styrsystem tappade kontrollen när den gick igenom bogvågen från moderplanet och dök ner i moderplanet igen.
Motorer
Motorn är också ett stort problem. Motorer är tunga, och ett rymdplan behöver motorer som kan fungera i låg fart (typ upp till överljudsfart), hög fart (hypersonisk fart, över ca mach 3+) och som raketmotor. En given lösning är att ha tre olika motorer: en vanlig jetmotor för upp till mach 3, en scramjet-motor för mach 3 till mach 5-8 och en raketmotor däröver. Problemet är att motorer väger och massa är kung, så helst vill man ha en motor som kan fungera som alla tre.
Det för med sig en massa andra problem dock. En jetmotor slutar i princip att fungera när luften rusar in i överljudsfart. I sådana farter blåser man så att säga bort förbränningen i brännkammaren ungefär som när man blåser ut ett ljus. Så en jetmotor ser till att bromsa farten på den inrusande luften först. Och det är ju dumt om man ska färdas flera gånger fortare än ljudet. Vanliga motorer löser det genom att först bromsa in luften och sedan skicka ut den med högre fart medelst mer bränsle, men det fungerar bara upp till en viss gräns.
I sammanhanget ska vi nämna motorerna i SR-71, som fungerar som en vanlig jetmotor med efterbrännkammare upp till ca mach 2, varefter den utnyttjar bogvågen och går in i ramjet-läge då kompressionen sköts av motorformen snarare än av kompressorfläktar. Det ger motorn en skjuts upp till mach 3,5 eller däromkring.
Det finns en möjlighet att man kan bygga en scramjet-motor, "supersonic combustion ramjet", där förbränningen sker i överljudsfart. Den har testats i obemannade farkoster och ser ut att funka, men hur man ska kombinera den med en ramjet/jetmotor har jag ingen aning om. Hypersonisk aerodynamik är på det stora hela väldigt outforskat.
Skylon-projektets SABRE-motor är en hybridkombination som ska kunna fungera som jetmotor upp till ca mach 3 och därefter som raketmotor. Man säger att det ska räcka.
Värme
Ett problem är att man stannar längre i atmosfären i högre hastigheter. Det leder till friktion och värme som måste hanteras. SABRE-motorn som Skylon-projektet planerar har en värmeväxlare som tar värme från nosen, vingens framkant och konerna vid luftintagen, och använder denna för att värma upp bränslet innan det skjuts in i brännkammaren samtidigt som man kyler ner de utsatta delarna av kroppen.
Ett sådant system skulle kunna återanvändas under inträdet för att minska värmen på flygkroppens utsatta delar och antingen fördela ut över mindre utsatta delar av kroppen eller släppa ifrån sig som upphettad massa.
Underhållskostnader
Vidare måste underhållskostnaden ner, radikalt. Rymdfärjan har en nackdel som talar emot sig, och det är att den har rätt feta påfrestningar på sig. Under uppskjutet har den en max-Q på ca 4G, och under inträdet kan det bli spikar på 3G och dessutom femtonhundra grader plasma på undersidan. Det gör att man måste gå igenom hela maskinen mellan varje skott.
Ett riktigt rymdplan kan i teorin ta ner den här kostnaden på två sätt. Under starten accelererar man mycket långsammare än rymdfärjan. Max-Q bör inte ligga på mer än två G, nånstans strax efter att man går över till raketdrigt på ca 40 km höjd i mach 10-12. Rymdfärjan är också rätt massiv eftersom den kastar tanken, så under inträdet så blir påfrestningen rätt stor. Ett SSTO-rymdplan kommer hem med tomma tankar, så det blir helt enkelt mindre massa per volym, vilket i sin tur leder till lägre påfrestningar.
Mindre påfrestningar innebär förstås att man kan ha högre toleranser, vilket gör att man inte behöver jobba lika hårt med underhåll och genomgång mellan rymdskott. Och det ökar takten man kan skjuta upp saker, plus minskar underhållskostnaden mellan skotten, vilket i längden blir en stor besparing.
Aerodynamik
Ett riktigt stort problem är att ett rymdplans form är en kompromiss. Det måste kunna flyga i låga farter för att starta och landa, och dessutom klara höga underljudsfarter, övergång till överljudshastighet, hög överljudshastighet och hypersonisk hastighet. Var och en av dessa områden har helt olika aerodynamiska förutsättningar, och en vinge optimerad för respektive ser helt olika ut (jfr en rak vinge hos ett långsamt propellerplan med pilvingen på en högunderljuds-Boeing 747 eller den långa deltavingen hos Draken eller SR-71; en farkost för hypersoniska farter kräver förmodligen en knubbig "lifting body").
Det är svårt att hitta en kompromiss som funkar för alla. Deltavingade flygplan har bra mycket högre starthastighet än plan med raka vingar, till exempel, och frågan är om en lifting body ens skulle kunna komma upp i luften i vettig hastighet.
Återanvändning och flersteg
En förutsättning för att rymdplan ska funka är att de faktiskt inte kastar bort så mycket. Rymdfärjan återanvänder kretsaren (själva färjan) och boosterraketerna på sidan, men tanken som alltihop sätts fast i byggs ny för varje skott.
Så i praktiken behöver det vara single stage to orbit, SSTO. Det innebär att allt man tar med sig vid start ska med upp i rymden, förutom bränslet. Inget släppande av överflödig massa här inte.
Möjligen kan man tänka sig en tvåstegsfarkost i form av ett moderplan som släpper en kretsare som tar sig upp den sista biten, men där sätter moderplanets storlek stopp på kretsarens storlek. Dessutom vill man gärna ha så mycket fart som möjligt vid släppet.
Problemet är att släpp i överljudsfart är direkt livsfarliga. Se exempelvis den här videon när en obemannad D21-drönare släpps från en M21 (modifierad SR-71) med katastrofala resultat. Själva olyckan inträffar ca 3 minuter in, och en teori är att drönarens styrsystem tappade kontrollen när den gick igenom bogvågen från moderplanet och dök ner i moderplanet igen.
Motorer
Motorn är också ett stort problem. Motorer är tunga, och ett rymdplan behöver motorer som kan fungera i låg fart (typ upp till överljudsfart), hög fart (hypersonisk fart, över ca mach 3+) och som raketmotor. En given lösning är att ha tre olika motorer: en vanlig jetmotor för upp till mach 3, en scramjet-motor för mach 3 till mach 5-8 och en raketmotor däröver. Problemet är att motorer väger och massa är kung, så helst vill man ha en motor som kan fungera som alla tre.
Det för med sig en massa andra problem dock. En jetmotor slutar i princip att fungera när luften rusar in i överljudsfart. I sådana farter blåser man så att säga bort förbränningen i brännkammaren ungefär som när man blåser ut ett ljus. Så en jetmotor ser till att bromsa farten på den inrusande luften först. Och det är ju dumt om man ska färdas flera gånger fortare än ljudet. Vanliga motorer löser det genom att först bromsa in luften och sedan skicka ut den med högre fart medelst mer bränsle, men det fungerar bara upp till en viss gräns.
I sammanhanget ska vi nämna motorerna i SR-71, som fungerar som en vanlig jetmotor med efterbrännkammare upp till ca mach 2, varefter den utnyttjar bogvågen och går in i ramjet-läge då kompressionen sköts av motorformen snarare än av kompressorfläktar. Det ger motorn en skjuts upp till mach 3,5 eller däromkring.
Det finns en möjlighet att man kan bygga en scramjet-motor, "supersonic combustion ramjet", där förbränningen sker i överljudsfart. Den har testats i obemannade farkoster och ser ut att funka, men hur man ska kombinera den med en ramjet/jetmotor har jag ingen aning om. Hypersonisk aerodynamik är på det stora hela väldigt outforskat.
Skylon-projektets SABRE-motor är en hybridkombination som ska kunna fungera som jetmotor upp till ca mach 3 och därefter som raketmotor. Man säger att det ska räcka.