Техника - молодёжи 2005-08, страница 59

Продолжение. Начало на странице 22.

Расскажу о технических новинках, которые могут удешевить проекты освоения космоса, о том, что сделано или задумано в России. Нужен двигатель с большой скоростью реактивной струи. Двигатели на химическом топливе, которые используются сегодня, обеспечивают скорость струи всего 4,5 - 5 км/с. Двигатель состоит из камеры сгорания, в которой и происходит реакция горения. При горении углеводородного топлива образуется углекислый газ С0₂ (молекулярный вес А = 44) и водяной пар Н₂0 (А = 18). Продукты сгорания поступают в сопло и образуют реактивную струю. Давление — силу тяги — воспринимает торцевая стенка камеры сгорания.

Для увеличения скорости струи надо резко уменьшить молекулярный вес А. Радикальное решение — использовать плазму — смесь ядер и легких электронов. Для водородной плазмы при полной ионизации А=1/2. Плазма это необычное вещество, оно может существовать только если температура электронов очень велика - больше 10000°. Высокая температура тоже увеличивает скорость струи. Но не будем углубляться в физику плазмы и перейдем к описанию конструкции.

Плазма получается с помощью электрического разряда в газе. Так как плазма при контакте с электродом немедленно охладиться, то должен быть использован высокочастотный разряд, для которого электроды не нужны. Двигатель был описан в статье Михаила Батарцева «Ракета без сопла» (см. «ТМ» №1, 2000 г.). Он содержит короткую тонкостенную трубу с торцевой диэлектрической стенкой, через которую и подается мощность высокой частоты. При ограниченной электрической мощности на борту космического аппарата высокую электронную температуру можно получить, только если газ будет иметь малую плотность. Для работы двигателя нужно уметь управлять местом, где выделяется энергия. Для этого можно

использовать постоянное во времени и неоднородное по пространству магнитное поле. Если частота обращения электрона по окружности в магнитном поле совпадает с частотой поля высокой частоты, то имеет место резонанс. Положением поверхности, где происходит резонанс, можно управлять. Магнитное поле создается либо сверхпроводящим соленоидом, либо постоянными магнитами. В лабораторном эксперименте проверялось поглощение высокочастотной энергии в такой системе, использовалось более дешевое решение — обычные соленоиды в режиме длинных импульсов с перерывом на охлаждение. Поглощение достигало 80%.

Еще один вопрос - как быть с боковыми стенками трубы. При контакте плазмы с ними плазма может потерять энергию, а стенки - просто сгореть! Это опасение проверялось математическим моделированием, после чего оно отпало: там, где плазма в струе горячая, стенки просто не нужны. Боковое расширение струи не мешает работе двигателя. Плазма в районе торцевой диэлектрической стенки будет холодной.

Теперь поговорим о бортовом источнике электроэнергии. Сначала сформулируем конкретные полетные задачи, которые надо решать для системы защиты Земли от падения астероидов:

■ полеты в дальнем космосе на расстоянии 2-3 астрономических единиц от Солнца - в 2 — 3 раза дальше, чем орбита Земли;

■ вахта на дальних околоземных орбитах в течение 10 — 30 лет и маневрирование - переход с одной орбиты на другую;

■ обеспечение энергией линий связи для обмена большим количеством информации между разными космическими аппаратами с командным пунктом на Земле.

Традиционный путь обеспечения электроэнергией в космосе — солнечные батареи. Читатели видели фотографии спутни

ков с панелями солнечных батарей, спутник похож на бабочку. Основное преимущество солнечной батареи по сравнению с атомным источником - нет радиоактивности и не нужна защита полупроводниковой радиоаппаратуры от излучения реактора Однако солнечная батарея выдает постоянный ток небольшого напряжения. Поэтому возникает и недостаток солнечных батарей: при большой мощности источника будут большие токи и шины, по которым течет ток, которые должны иметь большое сечение. Это масса, и солнечная батарея должна иметь жесткую раму, а это тоже масса. В.М. Мельников и В.А. Намиот предложили красивое решение («Наука и технология в России» №№ 2 и 3, 2004 г.): на каждой секции солнечной батареи установлен маломощный транзисторный генератор дециметрового диапазона. Дециметровые волны распространяются в вакууме почти без потерь и не требуют проводов. Если сделать так, чтобы различные генераторы имели бы нужную фазу, то их можно сфокусировать и тем самым сложить мощности непосредственно в двигателе. В 1997 г. академик Л.Д. Бахрах и его ученики опубликовали статью, в которой описали электронный метод настройки фазы, при котором генераторы расположены в пространстве произвольно и могут двигаться произвольно. Тем самым рама может быть сделана легкой. Об этом более подробно в другой раз

Можно ли таким методом организовать передачу энергии СКЭС с орбиты на Землю и существенно уменьшить массу СКЭС? Думаю, что можно, но пока остаются политические трудности, обсуждать технические вопросы - рано. Я попытался перечислить те насущные задачи, которые люди должны решить, чтобы человечество выжило. К сожаленью, сегодня нет ясности по срокам — сколько времени дано людям на борьбу с глобальным потеплением. Для успеха нужны единые действия всего человечества, пока этого нет. на

«Радиоконструктор» (выходит с 1996 г.) — журнал для радиолюбителей и специалистов разного уровня подготовки. В каждом номере не менее двадцати реальных проверенных конструкций. Любители радиосвязи здесь найдут описания самодельных радиостанций разного уровня сложности, связных и радиовещательных приемников, различных устройств и приспособлений. Для любителей хорошего звука (и изображения), - самодельные усилители разной сложности, самодельные акустические системы, различные устройства и схемы для оптимизации, доработки, ремонта телевизоров и видеотехники. Любительские конструкции источников питания, зарядных устройств, а так же необычные схемы и интересные идеи Современное жилище не возможно без электроники (в 21-м веке живем!). В журнале множество идей для евроремонта жилых и офисных помещений, разводка сетей, светильники, регуляторы, переключатели, автоматы, управляющие домашней техникой, системы дистанционного управления и т.д., полезные самоделки. Установка охранных сигнализаций, кодовых замков, домофонов. Самодельные и заводские конструкции. Интересные идеи, датчики, каналы связи, «антишпионы» . Личный автомобиль, - вот где простор для творчества, - сигнализации, датчики, индикаторы, различные приспособления, а так же, автомобильные усилители НЧ, акустика. Но, чтобы все это сделать, нужны приборы, и нужно уметь ими пользоваться, поэтому в журнале много места уделено самодельным измерительные приборам. Описываются различные способы измерений и налаживания электронных схем, рассматриваются конкретные случаи, приводятся радиотехнические расчеты и формулы, справочные данные на элементную базу. Для тех, кто занимается ремонтом (или просто интересуется) - схемы современной электронной техники, режимы, осциллограммы, перечни типовых неисправностей и методов их устранения, сервисные инструкции. Не забываем начинающих, это для них, - «Радиошкола», «Простые схемы», «Школа телемастера».

И это еще не все. Издательство «Радиоконструктор» постоянно выпускает приложения к журналу «Радиоконструктор» на компакт-дисках, электронные книги, справочники, сервисные инструкции (более 3000 наименований).

Подписку можно оформить на почте по каталогу «Роспечать. Газеты и журналы» (№78787). Все вопросы - radiocon@vologda.ru

( ТМ 2005'8