Техника - молодёжи 1973-04, страница 55

К 4-й СТРАНИЦЕ ОБЛОЖКИ

ИЗ ПУШКИ НА ЛУНУ

Ц. СОЛОВЬЕВ, кандидат технических наук

Внимание!.. Приготовиться!.. Десять, девять... три, два... Залп!» Огромная перегрузка прижимает к спинке сиденья. Трудно пошевелить даже пальцем. Круги перед глазами... И вдруг... невесомость. Летим!.. Из пушки на Луну! Да, да, из пушки и на Луну*. Как у Жюля Верна. Пушка, правда, электромагнитная, но Луна настоящая.

Представьте систему, в которой разгон космического корабля производится за счет электромагнитных сил, — линейный ускоритель, состоящий из большого числа соленоидов. Его размеры определятся уровнем допустимых перегрузок в стартующем объекте. Ускорение постоянное. Потребная длина катапульты, разгоняющей аппарат до скорости ДУ с перегрузкой п, равна

~~ 2ng₀'

где go — 9,81 м/сек². График этой зависимости приведен на рисунке 1.

Предположим, что длина катапульты составляет 1 км. В этом случае при приращении скорости AV = 3-^-4 км/сек получится перегрузка п=480 -т--г-800 — вполне допустимая величина для автоматических аппаратов ¹. В то же время диапазон ДУ = 3-5-ч- 4 км/сек обеспечивает разгон космических аппаратов для полета к Луне и ближним планетам (к Венере, Марсу и Меркурию через Венеру). Вполне вероятно, что при специальном проектировании конструкций и аппаратуры допустимые перегрузки увеличатся до п=2000 -5- 2500. В этом случае катапульта с 1=1 км обеспечит разгон космического аппарата до ду = 6ч-7 км/сек. Так можно улететь и к Юпитеру, и к Меркурию Не исключен и двухступенчатый разгон до ДУ = 7 км/сек. Первая катапульта разгоняет аппарат до ДУ « 3 км/сек и выводит его на сильно вытянутую эллиптическую орбиту ИСЗ Там находится вторая катапульта, которая сообщает аппарату скорость ДУ = 4 км/сек (аппарат и катапульта стыкуются в перицентре этой орбиты). В этом случае перегрузка не превышает п=800. Иное дело пилотируемые корабли. Уровень перегрузок ограничен физиологическими свойствами организма человека. Катапульта длиной в 10 км может обеспечить разгон пилотируемого аппарата до ДУ =1,5 — 2 км/сек. В этом случае полет к Луне и ближним планетам может быть обеспечен двумя ступенями катапульт. Правда, длину «пушки» можно сократить, применив для экипажа специальные противоперегрузочные гидрокостюмы.

Возможен и другой вариант пилотируемого полета. Корабль без экипажа выводится на орбиту с большими перегрузками Люди достигают этой орбиты на обычной ракетной системе и после стыковки переходят в корабль.

При разгоне космического аппарата орбитальная станция-катапульта изменяет свою скорость. Так как отношение масс катапульта — снаряд достаточно велико, то это изменение составит ДУ = 100ч-200 м/сек. Коррекция орбиты станции может производиться электрореактивными двигателями малой тяги (ЭРД) или отстрелом массивных металлических болванок. Оценим потребную мощность энергоустановки, готовя

щей «выстрел». Кинетическая энергия, сообщаемая космическому аппарату, равна

G Д V² Е =- — rjN Д t,

2go ¹

где G — вес снаряда;

N — мощность энергоустановки;

Ai — время накопления потребной энергии; г\ — к.п.д. системы накопления энергии и электрокатапульты.

Отсюда потребная мощность энергоустановки

G Д У² N = —-.

2 go tj Д t

На рисунке 2 приведена зависимость N от At для разгона аппаратов различного веса G до ДУ=4 км/сек при к.п.д. системы т] = 0,9. При мощности энергоустановки N ~ 250 квт энергия, потребная для разгона аппарата весом G = 5 т, накапливается за At = 2 суток Учитывая длительность накопления энергии на коррекцию орбиты станции, получим, что интервал запусков космических аппаратов равен примерно 22-: 42 суткам ².

В качестве источника энергии на борту космической станции-катапульты целесообразно использовать ядерную энергетическую установку (ЯЭУ) — реактор и преобразователь тепловой энергии в электрическую. Для тяжелой станции-катапульты с экипажем на борту необходима установка биологической защиты от излучения реактора.

В качестве накопительной системы электроэнергии — электрические аккумуляторы. Впрочем, возможны и накопители на основе сверхпроводящих электромагнитов — криогенных систем с электромагнитными катушками, охлаждаемыми до условий сверхпроводимости. Устройства подобного типа, например, разрабатываются для покрытия пиковых нагрузок электростанций и позволяют получать кратковременные сильные токи разряда. Ускорительная система «пушки» состоит из цепочки соленоидов. Катушки подключаются таким образом, что секции, через которые уже прошел снаряд, выталкивают его, а секции, расположенные впереди, втягивают аппарат. Для подключения катушек в такой последовательности необходима специальная сильноточная коммутационная аппаратура Создание ее — серьезная проблема, возможно, делающая более целесообразным использование другого типа ускорительных электромагнитных систем.

Космическая станция-катапульта с электромагнитным ускорителем (ее возможный вид показан на 4-й стр. обложки), выведенная или собранная на низкой круговой орбите ИСЗ, может быть использована для запуска космических аппаратов различного назначения. Особенность такой системы запуска — большой начальный вес в сочетании с малым расходом массы на разгон корабля. Естественно, что преимущества «пушки» проявятся при большом числе запу-

¹ Перегрузка спускаемых аппаратов АМС «Венера» п - 400.

² При 5 и 10%-ном расходе веса на коррекцию.

50