Техника - молодёжи 1985-10, страница 62

высоты заключенного в нем столба жидкости, то аналогичный избыток центробежной силы над гравитационной будет действовать и на саму трубу, поддерживая ее вертикально в растянутом состоянии. Высота трубы сифона рассчиты вается так, чтобы движущая сила обеспечивала ламинарному (то есть без завихрений) потоку жидкости максимально возможную скорость подъема. Превышение критической скорости нежелательно, так как течение станет турбулентным (с завихрениями) и вероятность разрыва столба резко увеличится

Жидкость, поступающая в верх ний резервуар-накопитель, может частично или полностью превращаться в лед (например, за счет естественного остывания), а затем сбрасываться на нужные орбиты.

КЛАССИФИКАЦИЯ

КОСМИЧЕСКИХ СИФОНОВ

Космические сифоны естественно подразделить на цилиндриче ские и фигурные. У цилиндрического внутренний радиус трубы постоянен. Главное его достоинство— простота устройства и изготовления. Однако растягивающее напряжение в столбе жидкости такого сифона может достичь неприемлемо большого значения. В лучшем случае цилиндрические сифоны смогут работать лишь на малых планетах (астероидах) и мелких спутниках больших планет.

Например, расчеты показывают, что для крупного астероида Весты ХД сифона составляет 280 км. Труба радиусом 10 см сможет обеспечить хорошую пропускную способность (230 т в сутки), но наибольшее растягивающее напряжение в водяном столбе довольно значительно -- почти 8 атмосфер.

Резко снизить его позволит фигурный космический сифон, внутренний радиус трубы которого увеличивается от концов к точке равенства гравитационной и центробежной сил. В таком сифоне растягивающее напряжение будет почти постоянным, причем гораздо меньшим, чем в трубе цилиндрического сифона. Так, для Весты оно упадет до 1 атмосферы (внутренний диаметр «вздутия» превысит при этом 4,5 м).

Чтобы сама труба космического сифона была равнонапряженной, площадь поперечного сечения ее

стенки должна возрастать по известному закону от концов к точке равенства сил. Трубу можно изготовить из высокопрочной стали, но лучше использовать более легкие и прочные синтетические материалы (кевлар, различные композиты с углеродными волокнами).

ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ В КОСМОСЕ

Заманчиво использовать движение жидкости в трубе космического сифона для получения электроэнергии. На основном участке электрогенераторы ставить рискованно — это может привести к разрыву столба жидкости и прекращению работы сифона. Лучше закрепить на верхнем резервуаре дополнительную трубу с турбогенераторами внутри ее и еще одним резервуаром на конце. На этом участке суммарная сила направлена вверх, и под ее действием жидкость будет просто падать из нижнего резервуара в верхний, вращая по пути турбогенераторы. Чем длиннее труба, тем большее число турбогенераторов можно в ней разместить и тем больше энергии будет получено. Так, при общей высоте «вестиан-ской» трубы 10 тыс. км и при прежнем расходе воды (230 т в сутки) может сниматься мощность до 3700 МВт. Такой сифон будет мощной транспортно-энергетической системой, работающей за счет даровой, экологически чистой и практически- неограниченной кинетической энергии собственного вращения небесного тела.

Жидкость, поднимающаяся по космическому сифону (даже если он сделан из материала с хорошими теплоизолирующими свойствами), постепенно остывает и может замерзнуть. Конечно, потери на излучение в какой-то мере скомпенсирует тепло, выделяющееся от трения внутри движущейся жидкости. Но главную роль здесь сыграют электронагреватели — провода, проложенные вдоль сифона. Может случиться, что перед транспортировкой жидкость придется подогревать или размораживать. И опять без электронагревателей не обойтись. Для питания всего этого да и другого электрооборудования ничто не мешает частично использовать энергию, вырабатываемую турбогенераторами.

Поскольку любой космический

сифон способен работать лишь на сравнительно небольшом небесном теле, окруженном космическим вакуумом, то он представляет собой герметически закрытую систему, в которой впуск и выпуск жидкости происходит по шлюзовому принципу. Ее (как и лед перед расплавлением) будут вводить в нижний резервуар сифона с помощью специального шлюза.

Наполнение эластичных баллонов жидкостью на вершине космического сифона (если по каким-то причинам предпочтительна отправка ее потребителю именно в жидком виде) может происходить следующим образом. Особое автоматическое устройство сначала надевает «горло» баллона на патрубок выходного отверстия из резервуара-накопителя, затем снимает, причем при смене баллонов отверстие герметически закрывается клапаном, а «горло» баллона перехватывается зажимом. Переливание жидкости из накопителя в баллон происходит самотеком под действием направленной вверх центробежной силы.

ПЛЮС НАСОСЫ

Конечно, заманчиво было бы установить космический сифон на планетах-гигантах, почти целиком состоящих из водорода и гелия, которые в основном находятся в жидком состоянии. При этом якорь сифона с заборным устройством плавал бы как поплавок на поверхности или в верхних слоях огромного шара-океана.

Если бы такое предприятие >да-лось, жидкие водород и гелий с Юпитера и Сатурна пошли бы самотеком на орбиты для последующего использования в космических поселениях. А большой космический сифон, закрепленный на дне земного океана в районе экватора, смог бы подавать на орбиты любые количества воды...

Оценки, однако, показывают: планетный сифон невозможен — слишком мала удельная прочность жидкостей на разрыв. Все же и здесь дело не кажется совершенно безнадежным — на помощь могут прийти турбонасосы.

Итак, рассмотрим еще одну схему вертикального трубопровода-электростанции, который позволит транспортировать жидкости на орбиты (с одновременным получени-

СМЕЛЫЕ ПРОЕКТЫ