Техника - молодёжи 1959-10, страница 44

СТРОИТЕЛЬСТВО

Г. ПОКРОВСКИЙ, профессор

Сила тяжести уже давно стоит на пути прогресса техники и науки и требует изыскания новых путей для своего преодоления. Одним из таких способов следует считать достаточно быстрое движение вокруг Земли по дуге окружности, центр которой совпадает с центром Земли.

возникающая при таком движении сило инерции может частично или даже полностью компенсировать силу тяжести. Например, если бы человек шел по Земле со скоростью 3,6 м/сек, то его вес снизился бы примерно на один миллиграмм. Если тот же человек летит на скоростном самолете типа «ТУ-104», то вес его снижается уже почти на сто граммов — величину, которую можно обнаружить без труда при обычном взвешивании человека.

Как известно, полное преодоление веса получится при первой космической скорости, равной вблизи поверхности Земли 7,9 км/сек. Такое движение вблизи поверхности Земли осуществить весьма трудно вследствие сопротивления воздуха. Поэтому практически пока оказалось возможным достигнуть такой скорости (при запусках искусственных спутников Земли) только на высотах в несколько сотен километров.

Однако подъем каждого килограмма кеса конструкции на такие высоты :вязан с большими затратами энергии, <оторые все увеличиваются с ростом 1ысоты. Наиболее выгодным будет ис-юльэование столь низких орбит, какие олько возможны, если учесть сопротивление воздуха. По-видимому, такая (ысота составляет 200—300 км. В этом :лучее работа, затрачиваемая на каждый килограмм веса тела, .будет равна фимерно 3,5 тонно-километра, или не-колько меньше 10 квт-ч. Итак, в космосе в виде спутника южно создать весьма крупные конст->укции научных и даже производствен-ых сооружений, в которых сила тяже-ти практически действовать не будет, вмим путем, по-видимому, удастся со-дать гигантские телескопы, ядерные аучно-исследовательские сооружения многое другое.

Здесь мы имеем огромные перспек-ивы потому, что все эти установки огут быть освобождены от действия 4лы тяжасти и поэтому могут быть целаны чрезвычайно точными, легкими устойчивы/ли.

впрочем, было бы неправильным ду-ать, что на конструкцию спутника во-:е не будут действовать никакие силы, (язанные с тяготением. В пределах 1утникд должны действовать силы, «алогичные тем силам, которые вызы-1ют приливы и отливы на Земле под >эдействием Солнца и Луны.

Пространственная схема силового >ля приливных сил, действующих I детали спутника. Силы тем больше, >м дальше отстоит соответствующая таль от центра тяжести спутника.

СВЕТОВЫЕ ЛуШ

В КОСМОСЕ

Окно

в 51/дци4ее

Сферическая конструкция искусствен-ных спутников-электростанций и спутни-ков-телескопов.

Эти силы возникают оттого, что части спутника, обращенные к Земле, притягиваются ею сильнее, чем центр спутника, так как они находятся к ней ближе. Они вызывают растяжение спутника в направлении Земля — спутник и его сжатие в плоскости, перпендикулярной этому направлению. Величина этих сил возрастает пропорционально увеличению расстояния от центра спутника.

Приливные силы невелики. Если, например, мы представим себе гигантский спутник, который имеет деталь, весящую на Земле 6,4 т и расположенную на расстоянии 1 км от центра тяжести спутника, то величина приливной силы будет не более 1 кг. Если уменьшить расстояние детали от центра спутника всего до одного метра, мы все же имели бы силу, действующую на эту деталь, равную одному грамму.

Вариант конструкции спутника из тонких оболочек.

Однако и такими силами нельзя пренебрегать при расчете определенного рода конструкций. Такими конструкциями являются, например, зеркала телескопов больших размеров, где недопустимо даже малейшее искривление.

Какими же должны быть связи, обеспечивающие при таких условиях прочность спутника?

Чтобы'ответить на такой вопрос, нужно еще знать, каким будет расположение спутника относительно Земли. Может быть, например, такой случай, когда спутник вращается вокруг оси, перпендикулярной к плоскости орбиты, совершая один оборот за время полного оборота спутника вокруг Земли. Тогда конструкция спутника будет всегда испытывать в одном направлении сжатие и в другом — растяжение.

Во всех других случаях состояния растяжения и сжатия будут сменяться с течением времени, и связи в конструкции спутника должны работать попеременно на растяжение и сжатие.

Кроме этого, при достаточно быстром вращении конструкции спутника во* круг одной из своих осей будут играть первенствующую роль силы инерции, пропорциональные, как известно, расстоянию от оси вращения и квадрату угловой скорости вращения. Если задача будет состоять в том, чтобы создать возможно более легкую конструкцию спутника, то необходимо будет воздержаться от более или менее значительных скоростей вращения спутника, потому что такое вращение вызовет нагрузку конструкции силами инерции, которые во много раз больше приливных сил. По-видимому, в тех случаях,, когда придется в отдельных частях спутника создавать значительные силы инерции, что может быть нужным для воспроизведения действия силы тяжести на людей, лучше устраивать небольшие вращающиеся части конструкции, чем вращать спутник целиком.

Какими же должны быть конструктивные элементы крупных и в то же время легких спутников, подвергающихся действию рассмотренных сил?

По-видимому, наиболее целесообразной будет система гибких тонкостенных трубок, заполненных каким-либо легким газом, водород был бы удобен для этой цели, если бы он менее легко проникал через различные щели и неоднородности материала. Возможно, что лучше был бы гелий, потому что он менее легко дает утечку.

Диаметр трубок должен быть таким, чтобы давление газа в них растягивало трубку вдоль ее оси с силой, немного превосходящей сжимающую силу, которую необходимо воспринять конструкции. Исходя из этого требования, определяется и толщина стенок трубки. Стенки должны выдерживать давление газа. Трубка при таких условиях может также выдержать и растяжение вдоль оси в случае, если сжимающие ее силы сменятся силами растягивающими при перемене ориентации спутника по отношению к Земле.

37