Техника - молодёжи 1995-04, страница 10

миллион раз выше стабильности наилучших современных гироскопических устройств. Главные причины нежелательного дрейфа — действие внешних ускорений и механические погрешности прибора. Резко ослабить эти факторы помогает прежде всего невесомость.

На Земле о нужной стабильности не стоит и мечтать: там на гироскоп действовало бы огромное (сравнительно) ускорение силы тяжести. Правда, и в невесомости, на орбите, оно не падает до нуля. Давление солнечных лучей, а также атмосферное торможение даже на высоте 650 км создают для сателлита средних размеров остаточное ускорение порядка Ю^-7 G. В данном случае и такая помеха совершенно неприемлема: она должна быть еще в тысячу раз меньше! Хотя устранить ее уже нельзя, но зато можно скомпенсировать. Для этого в общий контейнер помещена эталонная масса в виде шара. В невесомости он свободно парит, незначительно смещаясь под действием остаточного ускорения. Эти смещения и служат для внесения поправок.

Но даже победив ускорение, дрейфа не удалось бы избежать, не избавившись от механических погрешностей. Здесь прежде всего вредит несовершенство формы гироскопа, а именно — отклонение его центра тяжести от геометрического центра. Важна, конечно, величина отклонения по отношению к радиусу. Так вот, при земной силе тяжести допустимое относительное отклонение центров составило бы 4x10^-17! Такая точность абсолютно немыслима. Но в невесомости, когда влияние ускорения ослаблено в10¹⁰ раз, пропорционально снижается и требуемая точность. А 4x10^-7 — это уже реально, хотя и на пределе возможностей.

Для изготовления гироскопов был взят специальный высокогомогенный кварц.

3. Оборудование для подвески и вращения гироскопа. Цифрами обозначены: 1 — ввод электрода, обеспечивающего электростатическую подвеску, 2 — электрод, 3 — входной канал для струи гелия, 4 — рабочий зазор для потока гелия, вращающего гироскоп, 5 — канал сброса гелия, 6 — гироскоп (шар из высокогомогенного кварца диаметром 3,75 см), 7 —

разъемный кварцевый корпус.

4. Компоновка измерительной системы "Gravity Probe В". Цифрами обозначены: 1 — телескоп, 2 — эталонная масса, 3 — гироскопы (два из четырех), 4 — местные сверхпроводящие экраны гироскопов, 5 — расширяемый сверхпроводящий экран из свинцовой фольги, 6 — резервуар со сверхтекучим гелием для общего охлаждения установки.

Каждый шар из этого материала (диаметром 3,75 см) отполирован с такой точностью, что если увеличить его до размеров Земли, то самая высокая гора на "кварцевой планете" поднималась бы всего на 2,5 м. Иногда эти изделия называют самыми шарообразными телами — по крайней мере в нашей Галактике, а быть может, и во всей Вселенной...

Во избежание трения такой шар, заключенный в кварцевый корпус, будет поддерживаться только электростатическими силами, причем практически в вакууме: дав

ление окружающей его газовой среды не превысит 10'¹⁰ мм рт.ст. При земной силе тяжести такой способ подвески привел бы к электропробою, так как для "левитации" шаров потребовалась бы высокая напряженность электрического поля. Положение спасает опять-таки лишь невесомость.

Приводить шар во вращение должны струи гелия, направляемые между его поверхностью и корпусом (3).

Поскольку для угловых отсчетов используется магнитное поле, много внимания было уделено защите гироскопов от посторонних магнитных воздействий. С этой целью созданы специальные сверхпроводящие экраны из тонкой свинцовой фольги. Вначале они компактно свернуты, и в таком виде охлаждаются до температуры сверхпроводимости. Затем оболочки расширятся, и за счет увеличения их объема сохранившееся внутри остаточное магнитное поле уменьшится до предела.

Весь эксперимент с начала до конца будет проводиться при температуре сверхтекучего гелия, 1,8 К. Она нужна не только для создания сверхпроводимости, но и для максимальной механической стабильности критически важных деталей, как, например, элементов телескопа.

Этот прибор, кстати, состоит из 20 отдельных частей (также из кварца), скрепленных исключительно за счет "оптичес

ких" контактов. Иными словами, они так тщательно отполированы и пригнаны друг к другу, что их держат вместе одни лишь молекулярные силы.

Поэтому сердце установки — "пробу В" с гироскопами, эталонной массой и телескопом — будет окружать гелиевый резервуар на 1580 л (4).

Уникальный инструмент предполагается вывести на орбиту в августе 1996 г. Там он пробудет полтора года — пока не вынесет окончательный приговор увлекательной возможности путешествий в прошлое. ■

МЕДИЦИНА

ВМЕСТО СЕРДЦА - МИКРОНАСОС

Современные авиакосмические технологии позволяют конструировать устройства, сопоставимые по своим параметрам с живыми органами, созданными природой. Поразительный пример — микронасосные системы, разработанные в Московском авиационном институте. Они не только обеспечивают временную циркуляцию крови у пациентов с сердечной недостаточностью, но и доставляют в организм необходимые лекарства.

Система состоит из канюли, собственно микронасоса, приводимого от электродвигателя посредством гибкого вала, блока дозировки и доставки лекарств, пульта управления.

Канюлю проталкивают через бедренную артерию к сердцу и опускают в левый желудочек. Насос остается за пределами сердца—в аорте. В нее он и гонит кровь из не справляющегося со своей работой желудочка.

Микронасосы созданы по образу и подобию своих "старших братьев", исправно работающих в ракетной технике — подолгу и четко. Тот, что на снимке, способен перекачивать до 3 л крови в минуту с напором в 1200 мм вод.ст. Его диаметр, ограниченный размером бедренной артерии, не превышает 7,5 мм, длина — 15 — 20 мм.

А теперь представьте себе детали такого устройства: рабочее колесо, вал, втулки, шайбы, спрямляющий аппарат и особенно подшипники, в которых предусмотрены пазы для прохождения солевого лекарственного раствора, одновременно служащего своеобразной смазкой!

Отдельного упоминания требует гибкий вал. Чтобы скомпенсировать значительные напряжения кручения на большой длине, он делается двухслойным, причем слои имеют взаимопротивоположную навивку. Для его изготовления было сконструировано специальное устройство. Только такой сверхпрочный вал способен передавать вращение от электродвигателя, развивающего до 35 тыс. (!) оборотов в минуту. Зачем такие скорости? А как еще ежеминутно перекачивать 3 л довольно вязкой жидкости, если диаметр

крыльчатки насоса не превышает 5 мм?

Мало того, что микронасос может непрерывно работать неделю, он сделан так тщательно, что практически не травмирует кровь — не разрушает кровяные тельца. Есть акт (подписанный директором НИИ трансплантапогии и искусственных органов академиком В.И.Шумаковым и заведующим лабораторией "Вспомогательное кровообращение и искусственное сердце" профессором В.Е. Толпекиным), подтверждающий, что микронасосная система, сработанная специалистами МАИ, вполне соответствует задачам кардиохирургов.

Похоже, Россия и впрямь впереди планеты всей — ведь ничего подобного ни в каком зарубежье нет ■

Юрий ЕГОРОВ Фото автора

ТЕХНИКА-МОЛОДЕЖИ

10 ' 9 5