Launch loop

Launch loop ehk heitesilmus on uudne idee objektide lennutamiseks Maa orbiidile. See koosneb torust, mis on ühendatud rõngaks ja mille sees ringleb kaabel või väiksem toru, mida omakorda hoitakse elektromagnetite abil ümbritseva toru keskel. Rõngas on keskelt kokku viidud ning selle otsad kinnitatakse Maa külge, samal ajal kui keskosa tõstetakse atmosfäärist kõrgemale.

Heitesilmus - punane joon tähistab toru, sinised jooned on fikseerivad kaablid

Esimesena avaldas idee sellise ehitise rajamiseks Keith Lofstrom, kes kirjeldas magnetilise levitatsiooniga ja kaabliga süsteemi, mis oleks 2000 km pikk ja mille kõrguseks oleks 80 km. Selle keskosa hoiaks üleval rootori pöörlemine – ümbritsevale torule mõjuv raskusjõud kantakse üle rootorile, mis omakorda kannab selle üle ühte otsjaamadest.

Heitesilmus kiirendab spetsiaalselt ehitatud sõidukeid elektromagnetiliselt mööda kõrgel asuvat lamedat keskosa kuni kogutud kiirus on piisav Maa atmosfäärist välja lennuks ja orbiidi saavutamiseks. Antud süsteem on sobiv kosmoseturismiks, kuna kiirendus ei ületa 30 m/s² ehk kolmekordset maapinnal olevat raskuskiirenduse tugevust.

Kasutamine

Toru ja rootori läbilõige

Heitesilmust kirjeldatakse kui 2000 km pikkust ja 80 km kõrgust ehitist, mis koosneb katkematust torust ja selle sees olevast rootorist. Toru moodustab rõnga, mis on keskelt kokku viidud ning pöördub kahes otspunktis ringi, Otsajaamades pöördub toru koos rootoriga ringi, rootorit kiirendatakse ja kuna otsjaamades on toru otsad suunatud ülespoole, siis rootori pöörlemine hoiab toru keskosa üleval. Rootor oleks umbes 5 cm laiune rauast toru, tross või kett, mis käib ümbritsevas torus ringi kiirusel 14 km/s. Rootor hoiab ümbritsevat toru üleval, kuna toru hoitakse järsema kurvi all kui rootori ballistiline trajektoor.

Sõiduki orbiidile saatmiseks asetatakse see läänepoolse otsa juures torul olevale rajale. Seejärel tekitab sõiduk magnetvälja, mis indutseerib pöörlevas rootoris pöörisvoolu, mis omakorda tekitab sõiduki poolt tekitatud magnetväljale vastupidise suunaga magnetvälja. Selle tulemusena mõjub sõidukile jõud, mis veab seda rootoriga kaasa kiirendades kuni 30 m/s². Kui orbiidiks vajalik kiirus on saavutatud siis lahkub sõiduk rajalt. Indutseeritud voolude tulemusel rootor kuumeneb, mistõttu maksimaalselt saaks päevas üles lasta kuni 80 sõidukit.

Heitesilmust kasutades saavutatava orbiidi madalaim punkt on ainult 80 km kõrgusel, mis pole orbiidi stabiliseerimiseks piisav. Seetõttu on sõidukil vaja lisaks raketimootorit, mis suudab 120 m/s kiirust juurde anda. Tavaline rakett, mis stardib maapinnalt peab madala orbiidi saavutamiseks suutma kiirendada kiiruseni 10 km/s.

Eelised

Erinevalt kosmoseliftist on heitesilmust võimalik valmis ehitada tänapäevaste materjalidega.

Rakettide väljaheitegaasid tekitavad atmosfääris reostust, näiteks nitraate, mis tekivad väljaheitegaaside kõrge temperatuuri tõttu. Heitesilmus kasutaks ainult elektrit, mida on võimalik toota taastuvatest loodusvaradest.

Võrreldes kosmoseliftiga ei ole kosmoseprügi heitesilmusele ohtlik, kuna selle osad asuvad ülemistes atmosfäärikihtides, kus orbiidid on õhutakistuse tõttu ebastabiilsed. Õnnetuse korral ei tekita heitesilmus kosmoseprahti juurde – kõik osad kukuvad kas maale või liiguvad nii kiiresti, et lahkuvad Maa mõjupiirkonnast.

Heitesilmus tekitab võrreldes raketiga ka vähem müra.

Puudused/raskused

Töötavas heitesilmuses on salvestatud tohutu energia, umbes 1,5 petadžauli, mis on võrreldav tuumaplahvatusega. Kuigi salvestatud energiat on palju, siis õnnetuse korral jääks suur osa struktuurist terveks selle suurte mõõtmete tõttu. Lisaks on võimalik vea ilmnemisel vabastada energiat eelnevalt valitud kohtades.

Majanduslik mõttekus

Heitesilmus tasub majanduslikult ära, kui orbiidile on vaja toimetada piisavalt suures koguses veoseid. Kui ehitada versioon, mis suudab päevas orbiidile kiirendada 35 sõidukit, siis selle käitamiseks kuluv võimsus on umbes 500 MW. Ööpäevas kuni 80 korda kasutatava versiooni tööshoidmiseks kuluks umbes 17 GW.

Lofstromi arvestuste kohaselt oleks väiksema heitesilmuse versiooni ehitusele kuluv summa umbes 10 miljardit dollarit. Väiksema versiooni puhul on hinnatud kilogrammi orbiidile toimetamise hinnaks umbes 300 dollarit/kg ja läbilaskevõimeks 40 000 tonni aastas. Suure, 30 miljardit maksva versiooni korral oleks orbiidile saatmine veelgi odavam, võimalik et isegi ainult 3 dollarit/kg kohta. Suurema versiooni läbilaskevõime oleks umbes 6 miljonit tonni aastas. Selline materjalikogus sobiks näiteks suuremate kosmosejaamade või maaväliste kolooniate ehitamiseks.