Техника - молодёжи 1968-11, страница 41

выдвигалось много всяких гипотез. Пересказ их занял бы неоправданно много места и свернул бы нас с прямолинейного черепашьего пути. Поэтому мы отошлем любителей к литературе, приведенной в конце статьи, а сами двинемся дальше.

Итак, планета наша заряжена, причем заряд меняется с высотой, а электроемкость Земли, с точки зрения технических нужд, безгранична. Сколько бы положительных зарядов аппарат ни отправил в Землю, насытить ее он практически не сможет. Следовательно, «черепашка» должна заряжаться не от любой клеммы генератора, а от отрицательной. Положительную клемму можно заземлить — хотя бы через лампочку.

Присоединение к отрицательной клемме сразу же дало эффект. Модель получила возможность не только висеть, но и двигаться. И вот каким образом.

С одной стороны ровного диска припаивали острие, так сказать, черепаший «хвост». По закону электростатики наибольший заряд скапливался как раз на самых отдаленных от центра проводящих деталях и стекал с острия, ионизируя воздух и отталкивая его. И «черепашка» плавно отправлялась в противоположную сторону. Миниатюрный механизм, спрятанный в диске, то убирал острие, то выдвигал его в другом месте. Для этого «черепашка» была сделана со щелью в средней плоскости, из которой и высовывались «хвосты».

Все это отрабатывалось на моделях, и все головокружительные пируэты осуществлялись над известным нам столом. Ток к модельке подавался по-прежнему по проводу. Избавиться от привязи не удавалось — удельная мощность всех известных ныне батарей, аккумуляторов и генераторов мала.

Изобретатели, инженеры считали, считали и считали. Но расчеты не показывали ничего утешительного. Отказаться от провода теоретически можно, но для этого надо:

а) иметь мощный, сверхлегкий источник энергии;

б) найти способ отправлять на Землю пучок только положительных частиц, оставляя все отрицательные на борту;

в) получить возможность гибко и в широком диапазоне изменять заряд летательного аппарата;

г) изобрести ие электрические и не электронные, но столь же быстродействующие приборы автоматики, особенно автоматического управления, которые могли бы бесперебойно работать в условиях больших электростатических и магнитных полей;

д) открыть особые сверхлегкие и сверхпрочные материалы, которые одновременно были бы и надежными изоляторами (по толщине) и прекрасными проводниками (по поверхности).

И так далее, всего 37 пунктов.

О том, насколько трудны эти задачи, говорит, например, такой факт: для длительного полета «черепашки» при существующих технических решениях нужно в 10 раз больше электроэнергии, чем дает даже атомная электростанция, и, следовательно, остается ждать, когда изобретут термоядерную. Только тогда возможны будут взлет и посадка с уровня моря. Что же касается атомной энергетической установки, то она может обеспечить взлет и посадку только высоко в горах.

Коэффициент полезного действия летательного аппарата зависит, оказывается, и от площади нижней отталкивающей поверхности — медленно растет с увеличением этой поверхности (точнее — отношения площадь : высота). Поэтому по

лет с пассажирами будет под силу лишь гигантам-«черепа-хам» площадью в сотни квадратных метров. Один кубометр такого аппарата должен весить не более 18—19 кг вместе с пассажирами и грузом. Некоторые технические проблемы разрешимы уже сейчас — защита пассажиров от воздействия электростатического поля, управление, старт и посадка, общее конструктивное решение, форма аппарата и многое другое. Поэтому мы заставим «черепашку» сделать и третий шаг, на этот раз — воображаемый...

Скоростной фуникулер вознес вас ТРЕТИЙ щаг на вершину Эльбруса, и вы увидели МГРГП juiiumii громадную двадцатикилометровую 1)1БГЫ1АШПП площадку, воздвигнутую на изоляторах. Лифт доставляет вас к трансконтинентальному электростатическому кораблю — ТЭК-319. Длина этой «черепашки» 7 км, ширина — 6 км, площадь нижней полусферы — без малого 50 кв. км. Грузоподъем-ность — около миллиона тонн: машины, продовольствие, инструмент для рудников Антарктиды, плюс 200 000 пассажиров. Вам досталась каюта на 140-м этаже. С посадочным жетоном в руках вы, однако, не торопитесь садиться, а любуетесь этой чечевицеподобной громадой. Вы видите толстые провода, подсоединенные к корпусу, и знаете, что по ним перед стартом наземные генераторы дадут дополнительный заряд кораблю, он поднимется в воздух и только там включит термоядерные установки, а провода отцепятся и останутся здесь, на земле.

И вот вы в своей каюте, чуть ли не в двух километрах от ближайшего «борта» корабля, в трехстах метрах над его дном. Ни окон, ни иллюминаторов нет. Вместо них — телевизор. Он-то и покажет вам весь путь. Причем смотреть можно (поворот рычажка!) вниз, в сторону, вперед, назад.

Сигнал отправления. Медленно, чуть заметно шевельнулось кресло. Вы включаете телевизор, надеясь увидеть старт. Но поздно. Внизу уже облака, и высотомер в углу экрана показывает 10 тысяч метров. Средняя скорость — более 3 км/сек. При старте и посадке она, разумеется, плавно возрастает или снижается, а на прямом участке траектории может достигнуть и 5 км/сек.

Таким будет третий шаг нашей «черепашки», парящей сейчас только над лабораторным столом.

А теперь представим себе маленькую «черепашку» для ближних полетов. Это трехместная машина чечевицеобразной формы с выдвижным электродом и тремя опорными «ногами», которые также служат для стенания зарядов при полете. Основной вес падает на аккумуляторы и генераторы тока. Для пассажиров (экипажа) остается место только посередине корабля. Возможно, так будут выглядеть междугородные такси.

Но для этого «черепашке» потребуется сделать уже не третий, а может быть, десятый шаг.

Литература:

Фейнман Р., Лейтон Р., Сэндс М., Фейнмановские лекции по физике, т. 5. М., «Мир», 1968, стр. 9—10, 172—195;

Швейдлер Э., Сохранение электрического заряда Земли, М. — Л., 1936.

1. Одинаковые заряды раздвигают листочки электроскопа. Эта же сила отталкивания между одинаковыми, но большими зарядами может превысить силу гравитации и поднять заряженное тело над одноименно заряженной поверхностью.

2. Схема присоединения модели «электролета» к генератору постоянного тока. Г — генератор постоянного тока, Н — электрическая нагрузка на свободную клемму генератора, Р — реостат (для тяжелых моделей — понижающий трансформатор), В — выключатель, М — модель.

3. Поверхности с одинаковым потенциалом заряда (эквипотенциальные), огибая выступающие над равниной предметы (дома, деревья) и возвышенности (горы), «сгущаются» над ними, а над равнинами располагаются равномерно, без «сгущений». Расстояние между этими поверхностями становится более равномерным также с высотой. Удобнее всего использовать наиболее «гладкие» поверхности над тропосферой, а взлетать — с гор.

4. Формула емкости для плоского конденсатора, где d и Н — высота;

Е — диэлектрическая постоянная, равная для воздуха 1; зх — число «пи» = 3,1416;

S — суммарная площадь двух пластин конденсатора = — S нижней части аппарата + S участка Земли, охваченного линиями взаимодействия.

Влияние угла <р («фи»). Под этим углом расходятся прямые линии взаимодействия между двумя взаимовыпуклыми поверхностями пластин конденсатора. Поэтому с высотой площадь S быстро растет, и, следовательно, после S > 12,5664 Н величина С всегда будет больше единицы. А значит, для подъема и полета нужно не бесконечно большое количество электроэнергии.

б. При взлете, равномерном прямолинейном полете и при повороте электрические заряды на поверхностях аппарата распределяют по-разному. Для поворота одновременно изменяют направление «хвоста» и в ту же сторону наклоняют аппарат. Это достигается перераспределением электростатических зарядов на его нижней поверхности, выполненной из изолированных пластин. Повороту и полету способствуют также аэродинамические силы (сопротивления воздуха), как и при полете обычного самолета.

36