То есть, ранее рассмотренная схема оптимальна с силовой точки зрения, но плоха с энергетической.
Возьмём теперь 2 тела равной массы, и соединим их жёстким тросом, причём они сразу будут находится на максимальном расстоянии друг от друга, то есть трос сразу растянут на всю длину и жестко прикреплён к обоим телам. Пусть вначале оба тела лежат на горизонтальной плоскости.
Посередине троса прицепим жёлтый флажок, обозначив центр масс.
Придадим одному грузу толчком импульс, направленный перпендикулярно тросу; собственно, подбросим его вверх. Мы знаем, что это можно сделать либо с помощью стационарной пушки или катапульты, со скоростью более 1 км/с, (либо груз может подпрыгнуть "сам", но тогда скорость будет на порядок меньше).
Общий импульс системы будет вначале сосредоточен в первом грузе, и центр масс (жёлтый флажок) станет подниматься вертикально вверх, со скоростью в половину начальной скорости первого груза (если пренебрегать массой троса). Если не рассматривать пока внешние силы, то движение жёлтого флажка всегда будет равномерным и прямолинейным, с постоянной скоростью. Грузы же начнут тянуть друг друга вдоль троса, антисимметрично изменяя как (поначалу) только горизонтальную составляющую скорости, так и, далее, вертикальную, испытывая, таким образом, центростремительное ускорение, и через него обмениваясь импульсом. То есть, будут равномерно вращаться вокруг общего центра масс с половиной начальной линейной скорости первого груза. Причём, через 1/2 оборота они полностью обменяются импульсом, так что первый груз остановится, а второй приобретёт максимальную скорость. Если теперь просто отцепить первый груз вместе с тросом, то он останется на месте (можно так подобрать соотношение масс, что и трос тоже останется почти неподвижен), а второй продолжит полёт с максимальной начальной скоростью, и (почти) всей первоначальной кинетической энергией).
С силовой точки зрения, вариант с круговым движением хуже рассмотренного вначале прямолинейного: при той же линейной скорости и длине троса, ускорение в 4 раза больше, и непостоянно по направлению, а время полного обмена импульсом больше втрое. Но зато, нет потерь кинетической энергией, так как она вообще не изменяется, и нет устройств для сматывания-разматывания троса, так как он всегда натянут во всю длину. С точки зрения сохранения энергии, эта система идеальна.
Для пассажиров более комфортным будет линейный вариант; но для достижения максимальной скорости более эффективен круговой, так как он позволяет максимально использовать прочность троса. При прочности 10ГПа можно разогнать второй груз до 2–2,5 км/с, и не только вывести его на орбиту вокруг Луны, но и отправить на Землю. Это уже вполне взрослый племянник орбитального лифта.
По сути, только что мы рассмотрели старт лунного самолёта;
Если же говорить про машины для длительного горизонтального полёта на небольших высотах и скоростях ("вертолёты"), то для них тоже можно эффективно применить "прыгунов" с круговыми движениями на жёстких тросах постоянной длины, только их должно быть чётное количество, не менее 4, и они попарно должны, синхронно и антисимметрично, прыгать навстречу друг другу с противоположных сторон от курса движения машины. Подъёмная сила грузов, при той же скорости и массе, будет вдвое меньше, чем при прямолинейном движении вверх-вниз, но зато никаких потерь энергии во время полёта грузов (только при их контакте с грунтом), и масса бортовых устройств равна 0.
На Земле такую машину тоже можно построить, хотя эффективность будет снижена из-за аэродинамического сопротивления воздуха. Тем не менее, она сохраняет все ранее перечисленные преимущества в пункте 9.6: большую грузоподъёмность, экономичность и проходимость. В условиях Земной атмосферы можно реализовать и более экзотические гибридные варианты с планерами, вертолётами и шагающими машинами, но это сильно выходит за рамки нашего рассмотрения.
…Пожалуй, пора заканчивать эту главу.
Здесь мы в основном рассматривали низкоскоростные кинетически-инерционные системы, в которых передача энергии и взаимодействие между компонентами осуществляется механически посредством тросов. Для таких систем предельная скорость определяется прочностью имеющихся материалов, и не превышает 2–3 км/с.