Техника - молодёжи 2000-10, страница 36

невозможно хранить, что экологические последствия аварии атомной ракеты непредсказуемы, что тяга электрических двигателей не достигает и нескольких граммов, а для старта с Земли нужны тонны... Это тоже важно, но хуже другое.

Уже реактивная струя со скоростью 4,5 км/с создает серьезнейшие проблемы — например, требует специальных стартовых сооружений с громадными газоотводами (их глубина сравнима с высотой ракет). А в сочетании с требуемой тягой (по крайней мере, на 20% больше стартового веса!) создает запредельное звуковое давление. Последнее страшно не только воздействием на стартовую площадку и ее окрестности, но и тем, что может разрушить ракету, — и ее приходится специально укреплять. Есть даже данные, что американские «Сатурн-5» и «Шаттл», наши Н1 и «Энергия» очень близки к некоему пределу, после которого потери на акустические нагрузки просто не позволят ракете достичь орбитальной скорости!

Да и перечисленные способы разгона отнюдь не совершенны и ограничиваются, опять-таки, теплостойкостью двигателей. Описанные в «ТМ», № 1 за 2000 г., магнитные сопла и им подобные устройства частично решают проблему, но трудности на пути их создания могут оказаться непреодолимыми.

Космический самолет с воздушно-реактивным двигателем представляется весьма сомнительным выходом из этого тупика, и вот почему. Пока абсолютно непонятно, КАК обеспечить работу его силовой установки НА ВСЕХ скоростях, от 0,2 М (число Маха) на взлете — до 10—15 М перед выходом из атмосферы. Только СЕЙЧАС мы начали осознавать, насколько сложна эта техническая задача, причем неизвестно, удастся ли ее вообще решить...

РЕЛЬСЫ УХОДЯТ В БЕСКОНЕЧНОСТЬ.

Сразу оговоримся: излагаемые далее проекты тоже пока очень далеки от реализации Но как знать? Может, они много ближе к ней, чем кажется?

Напомню: чтобы куда-то полететь, нужно разогнаться до определенной скорости, хотя бы орбитальной. Можно ли это сделать без ракеты?

Как ни покажется странным, приоритет здесь также нужно отдать... Константину Эдуардовичу Циолковскому! Что лишний раз показывает: основоположник космонавтики был мудрее и дальновиднее иных руководителей космической отрасли, ракета для него была только средством.

В 1893 — 1895 гг., во времена написания работы «Грезы о Земле и небе и эффекты всемирного тяготения» Циолковскому были известны два способа достижения больших скоростей — пушка и поезд (не забудем, что до первого полета братьев Райт — десять лет). Пушка после элементарных расчетов отпадает из-за запредельных перегрузок внутри снаряда. А поезд?

Чтобы стать искусственным спутником Земли, летательный аппарат должен развивать скорость не менее 7,8 км/с, то есть 28080 км/ч. В 90-х гг. XIX в. была уже вполне вообразима скорость 100 км/ч. В 290 раз меньше требуемой! Но Циолковского это не остановило. Предложенная им идея настолько проста, что заслуживает эпитета гениальной.

Представим, что по экватору проложен непрерывный кольцевой железнодорожный путь. И пусть по нему со скоростью 100 км/ч движется непрерывный кольцевой поезд. А (внимание!) по крышам вагонов проложен еще один путь, по которому в ту же сторону, с той же — относительно пути — скоростью несется еще один такой же поезд. Очевидно, что относительно поверхности планеты он развивает скорость уже 200 км/ч... И так далее, до требуемой скорости, которую достигнет 290-й состав (на самом деле ярусов нужно будет «чуть меньше», поскольку Земля вращается, добавляя к суммарной скорости на экваторе, ни много ни мало, 1670,5 км/ч).

Естественно, для Земли подобный проект в описанной форме достаточно малореален (атмосфера, несферичность поверхности, океаны, границы), и Циолковский об этом тоже пишет. И тут же приводит аналогичные выкладки для Луны, Марса, спутников Юпитера, крупных астероидов... Там, кстати, и атмосферы нет. (Между прочим, отметим: то же относится ко всем проектам, о которых будет рассказано дальше. Все они куда проще реализуются на малых планетах!)

Впоследствии Циолковский открыл для себя ракету, и дальнейшие его космические изыскания связаны с ней. В 1898 г. он начал свой главный труд — «Исследование мировых пространств реактивными приборами», первая редакция которого была опубликована в 1903-м. Однако... Через четверть века, в 1926 г., Константин Эдуардович вернулся к скоростным поездам, подробно исследовав возможность поставить их на воздушную подушку. Такие поезда, как мы знаем теперь, способны двигаться в три—пять раз быстрее, чем обычные. Может быть, основоположник космонавтики все-таки искал и неракетные возможности? Впрочем, не будем додумывать за Циолковского, сам он об этом не писал.

ВЗЛЕТЕТЬ, ОСТАВАЯСЬ НА МЕСТЕ. Как

же мешает космонавтике атмосфера нашей планеты! Нет, хорошо, конечно, что она есть, иначе и летать-то было бы некому, да и аппараты при посадке она тормозит, но в остальном... И, кстати, все высокоимпульсные двигатели тоже хороши в безвоздушном пространстве. Вот выбраться бы хоть туда...

Несколько цифр. Как известно, большинство пилотируемых космических кораблей летают на высоте около 300 км. Примерно на той же высоте летают большинство фоторазведчиков, экспериментальных спутников. Значит, атмосферы там, практически, уже нет? Прекрасно. Теперь представьте себе два жестких кольца. Одно огибает Землю по экватору, а второе — в 300 км над ним. На сколько второе кольцо длиннее первого? Примерно на 2000 км, то есть — на 5%!

Итак, если охватывающее Землю по экватору кольцо удлинить всего на одну двадцатую, оно окажется уже в космосе. В этом и заключается идея ОТС — «Общепланетного транспортного средства», предложенного в 6-м номере нашего журнала за 1982 г. изобретателем Анатолием Юницким.

Разумеется, технически все очень сложно. ОТС представляет собой гигантский кольцевой статор, в котором, на магнитной подвеске, в противоположные стороны вращаются два кольцевых маховика с одинаковыми моментами инерции. Маховики нужны

ТЕХНИКА-МОЛОДЕЖИ 10 2000

34

как для поддержания формы ОТС (представьте себе мостовой пролет длиной более 40 тыс. км), так и для разгона конструкции до орбитальной скорости. Выглядит все это следующим образом.

На лежащий на поверхности Земли (на специальных опорах) статор навешиваются грузы, которые необходимо вывести на околоземную орбиту. Затем маховики разгоняются в противоположные стороны, после чего ОТС удлиняется на эти самые 5%. Самое интересное — ЦЕНТР МАСС системы остается на месте! А сам обруч оказывается на 300-километровой высоте.

После этого один из маховиков начинает тормозиться, а статор, соответственно, разгоняться — до орбитальной скорости. Затем ОТС разгружается — и загружается тем, что нужно вернуть на Землю. После чего статор, посредством манипуляций с маховиками, встает неподвижно относительно поверхности Земли и — укорачивается на 5%. Все, транспортный цикл закончен. Оставленный на низкой экваториальной орбите «рой» полезных грузов растаскивается по «рабочим местам» космическими буксировщиками, к двигателям которых предъявляются уже совершенно другие требования.

Атмосфера ОТС абсолютно не мешает, поскольку скорость подъема-спуска, то есть удлинения-укорачивания, может быть сколь угодно малой. Другое дело — погод-но-климатические воздействия. Но тут нам поможет сама масштабность сооружения — и соответствующим образом профилированный обтекатель.

Серьезнее другая проблема: центр масс Земли, точнее, системы Земля — Луна не совпадает с геометрическим центром нашей планеты, да и не стоит на месте относительно ее поверхности Во всяком случае, в моменты «взлета» и «посадки» ОТС это обстоятельство придется учитывать.

«ВАВИЛОНСКАЯ БАШНЯ»... РОДОМ ИЗ

«ТМ». Да, именно «Техника — молодежи» (№ 4 за 1977 г. и № 4 за 1979-й) в свое время рассказала об идее ленинградского инженера Юрия Арцутанова, развитой Георгием Поляковым, и именно в нашем журнале (в 1980 г.) был опубликован научно-фантастический роман Артура Кларка «Фонтаны рая», посвященный ее реализации. А в самом деле, так ли уж утопична мечта построить башню до неба?

Напомню, что искусственный спутник должен иметь на уровне Земли скорость 28080 км/ч и облетать планету за 86 мин Сама же поверхность нашей планеты имеет, как уже говорилось, на экваторе скорость 1670,5 км/ч и полный оборот совершает за сутки. Но орбитальная скорость уменьшается обратно пропорционально корню квадратному из радиуса орбиты. Это с одной стороны. С другой — с ростом радиуса орбиты увеличивается и путь, который нужно пройти спутнику для завершения полного витка. В результате на некоторой высоте УГЛОВАЯ скорость спутника, летящего над экватором, сравнивается с угловой скоростью вращения планеты. То есть космический аппарат повисает над одной точкой поверхности.

Для Земли это происходит на высоте около 36 тыс. км, и эта орбита называется геостационарной. Так почему бы не протянуть со спутника в «наземную точку» под ним не виртуальный «канат» радиоканала, а реаль-