Техника - молодёжи 1997-04, страница 33

Заметим, что В.Белецкий и Е.Левин рассчитали и условия, при которых можно не опасаться за целостность подвесок, используемых в космосе.

«Так, стальная проволока, если ее подвесить над поверхностью Земли, разрывается уже при длине 20—50 км, — пишут ученые, — углеродные волокна — 100—140 км, волокна кевлара — около 200 км, кварцевая нить — 280 км». О том говорит сопромат. На самом же деле и 280 км — не предел. Дело в том, что ускорение микротяжести (разности между си-лои тяжести и центробежной силой, возникающей при вращении на орбите) неодинаково по всей длине. Если на низких орбитах микротяжесть на конце того же 20-километрового троса составляет 0,9 % от тяжести, то на конце ЮО-километрового — всего лишь 4,5%. Поэтому максимальное натяжение намного меньше его полного веса. А следовательно, его разрывная длина может быть существенно больше. Например, для стальной проволоки она получается равной 300—500 км, для углеродных волокон — 700—800 км, кевларовых — около 1000 км и для кварцевой нити — 1200 км.

Правда, в космосе у длинного тонкого троса есть безжалостный враг — микрометеориты. Как исследователи убедились на печальном опыте, вероятность, что они перебьют его, достаточно велика. Поэтому для надежности придется, видимо, использовать в ряде случаев достаточно широкие ленты, которые сохранят свою прочность, даже пробитые микрометеоритами в нескольких местах.

При такой конструкции, а также налаженной ремонтной службе можно гарантировать долговечность подвески.

В заключение поговорим еще об одном возможном применении тросовых систем. Как писали наши авторы, выведенная в космос связка из двух космических аппаратов обязательно натягивает сцепку, поскольку равно весное состояние существует только в центре масс, где сила притяжения уравновешивается центробежной. Для нижнего тела связки притяжение Земли превосходит центробежную силу, и микротяжесть тянет его вниз. Для верхнего, напротив, центробежная сила преобладает, и его тянет вверх.

Если мы расположим оба тела на орбите произвольно, то через некоторое время они займут строго вертикальное положение, при котором обе силы уравновешиваются.

Это явление гравитационной стабилизации можно, в принципе, использовать для взаимного ориентирования тех или иных космических объектов. Однако такие опыты пока программой не предусмотрены. «Требуется слишком длинный трос, — признали участники пресс-конференции, — и мы боимся за его целостность».

Зато другое теоретическое положение наших авторов было проверено, хотя и невольно, в феврале 1996 г., а именно — «эффект пращи». Когда трос оборвался, система из двух тел перестала функционировать и спутник отбросило вверх. Его орбита из круговой, высотой в 296 км, стала эллиптической с параметрами 425 и 275 км. «Возможно, со временем мы научимся таким образом точно отбрасывать нужные объекты на пару сотен миль,— считают эксперты, — но ныне говорить о подобной практике рано...»

Пока же в ходе опытов, которые продлятся, миниум, два года, предстоит выяснить, как длина троса влияет на угасание маятниковых колебаний, которые искусственные «небесные тела» испытывают при развертывании подвесной системы, определить, насколько она устойчива и, наконец, насколько прочны существующие тросы, годятся ли они для космических целей.

Ну, а там, возможно, дело дойдет и до проверки дальнейших выкладок наших авторов. ■

И

ж

Сергеи АЛЕКСАНДРОВ, аспирант Станислав ЗИГУНЕНКО, инженер

В НОВЫЙ ВЕК

НА НОВЫХ КОСМОПЛАНАХ

предлагают стартовать ученые и инженеры наших дней

АВТО НА ОДНУ ПОЕЗДКУ. Дорогу в космос, как известно, проложили межконтинентальные баллистические ракеты. Предназначались они, понятное дело, отнюдь не для пассажиров и мирных грузов, а потому имеют ряд особенностей, делающих их эксплуатацию далеко не простым делом.

Начать хотя бы с того, что такое изделие, как правило, одноразово. С одной стороны, оно, рассчитанное на работу в течение всего лишь 10 мин, значительно проще и легче «челнока», предназначенного для многократного включения и эксплуатации в течение сотен часов. С другой, все его системы должны быть исключительно надежны. А с этим, как показала хотя бы недавняя авария так и не долетевшего до цели «Марса-8», и поныне проблемы.

Далее, военным неважно, куда падают отработавшие свое ступени — после взрыва боеголовок, такие «мелочи» вряд ли кого заинтересуют. Но в мирное время, когда подобные ракеты используются для научно-исследовательских или коммерческих целей, приходится тщательно выбирать место старта, отводить специальные зоны отчуждения для падения ступеней.

Да и вообще, что вы, интересно, сказали, если бы вам предложили автомобиль на одну поездку. Кому такой нужен?..

Поэтому с самого начала космической эры специалисты предлагали варианты многоразовых космических носителей. В конце 50-х гг. сотрудники Ленинградской военно-воздушной инженерной академии им. А.Ф.Можайского сформулировали основные требования к такой конструкции. По их расчетам получилось, что она станет рентабельной, как только скорость истечения газов из ракетных дюз достигнет 5— 10 км/с, а масса топлива составит не менее 90% стартовой...

Увы, даже лучшие сегодняшние «движки» могут обеспечить скорость истечения газов порядка 4,2 км/с, а отношение стартовой массы к конструкционной как 9:1 удается добиться лишь для одноразовых ракет. Многоразовые носители, требующие еще двигателей и запаса топлива для орбитального маневрирования, теплозащиту аппарата при аэродинамическом торможении, наличия системы посадки и т.д., в столь жесткие нормы пока не укладываются.

«А как же «шаттлы»?» — наверняка спросите вы. К ответу на этот вопрос мы сейчас и переходим.

ЛЕГЕНДА ОБ ЭКОНОМИЧНОМ «ЧЕЛНОКЕ». Оказывается, мастера рассказывать научно-технические сказки есть не только в нашей стране. Вспомним, при каких обстоятельствах закладывалась программа «Space Shuttle». Соединенные Штаты в те годы воевали с Вьетнамом, а война — дорогое удовольствие даже для очень богатой страны. Отчасти поэтому конгресс закрыл финансирование национальной программы создания сверхзвукового пассажирского самолета, предоставив возможность тратить деньги на то СССР, Англии и Франции. Была свернута и программа «Apollo», политическая цель которой — доказать всему миру превосходство американской техники — была уже достигнута; люди высадились на Луну. NASA требовалось срочно предпри

нять нечто, чтобы показать правительству свою значимость, добиться от конгресса финансирования на очередной год. В этих условиях и была запущена «деза» об экономической целесообразности «шаттла».

Впрочем, полеты на воздушно-космическом самолете (ВКС) должны, по идее, действительно оказаться таковыми, когда проект будет доведен до логического завершения с включением в него не только флота полностью многоразовых кораблей, но и межорбитальных буксиров, постоянно функционирующей орбитальной станции, базы на Луне и т.д. Но что вышло в действительности? Получив ассигнования от конгресса, эксперты NASA очень скоро пришли к выводу, что на такие деньги настоящий ВКС не сделаешь. И тогда стали делать то, что можно,— некую гибридную конструкцию, включавшую многоразовый «челнок» и одноразовую стартовую систему для него. При этом постарались не выпячивать ее низкую рентабельность, сомнительную безопасность полетов.

Чем все обернулось, вам хорошо известно: гибель экипажа «Челленджера» повергла в шок не только Америку. Почему после это го программа не была свернута, а лишь подверглась модернизации? Во-первых, в США к тому времени практически прекратили поиск одноразовых ракет-носителеи Во-вторых, недаром говорят: один миф порождает другие... К тому времени американцам стало известно, что наши конструкторы тоже ведут работу над аналогичной системой. О чем, естественно, тут же было доложено президенту и конгрессу, которые нашли деньги на дальнейшее совершенствование «шаттла».

Возможно, реакция Белого Дома была бы совершенно иной, знай за океаном, как у нас разворачивалась программа строительства «Бурана». В свое время, как мы уже писали (см., например, «ТМ», № 2 за 1996 г.), перед «Бураном» у нас было, по крайней мере, четыре параллельные разработки, предназначавшиеся для военных целей. Но ни одну иэ них не довели до конца. Логика советского руководства была проста: раз у американцев нет ничего подобного, значит, и нам такого не нужно. Аналогичная реакция последовала и на предложение создать летательный аппарат, который бы стартовал со «спины» самолета-матки и мог выходить за пределы атмосферы на космическую высоту, возможно, даже на орбиту. «Не будем заниматься фантастикой», — решил тогдашний министр обороны А.А. Гречко.

Спохватились лишь, когда за океаном начали запускать «шаттлы». Стратеги переполошились: если американцам вдруг придет в голову сбросить на Кремль «подарок» мегатонн на десять, перехватить супостата нечем.

Однако и в этом случае никто не вспомнил о собственных разработках. Действовали по рецепту, опробованному еще И.В.Сталиным. Помните, когда А.Н.Туполев предложил сделать бомбардировщик — носитель атомной бомбы — лучший, чем у американцев, вождь ответил: «Лучше не надо. Сделайте такой же...» И «летающая крепость» была скопирована до последней заклепки.

ТЕХНИКА-МОЛОДЕЖИ

31

4 ' 9 7