Юный техник 1994-12, страница 23

Дело в том, что используемые сегодня технические средства, космонавтики имеют некоторые принципиальные ограничения с точки зрения физики.

Удельное содержание энергии в химическом топливе не может превысить 12 миллионов джоулей на килограмм Обычно оно значительно меньше. Поэтому скорость истечения продуктов его сгорания не превышает 5,8 км/с. Чтобы разогнать космический корабль до нужной скорости, топливо, как правило, размещают в нескольких ступенях. Казалось бы, что мешает, увеличивая число, ступеней, разогнать ракету до практически любой скорости? Мешает акустика. Акустическое (звуковое) воздействие на корпус ракеты от работающих двигателей растет гораздо быстрее, чем ее размеры и масса. Поэтому ракета массой более 20 ООО тонн вообще не сможет выйти на орбиту — otea может быть только баллистической. Предельный вес корабля, ускоряемого до первой космической скорости, ограничен величиной 500 тонн. Если ускорять этот корабль дальше до третьей космической скорости (скорости убегания от Солнца) 16,7 км/с, используя топливо с максимальной скоростью истечения продуктов сгорания, то вес корабля уменьшится до 50,5 тонны. После окончания ускорения по мере удаления от Земли за счет преодоления ее притяжения скорость корабля относительно нее будет уменьшаться и на значительном расстоянии, например, за орбитой Луны, составит около 12,4 км/с. При приближении к другой планете топливо тратится на торможение, во время которого сказывается различие в орбитальных скоростях движения ее и Земли. Поэтому при движении по кратчайшей трактории полета после посадки корабля на Марс, Венеру или

I ГИПОТЕЗЫ, РЕШЕНИЯ.-

спутник Юпитера его вес уменьшится очень значительно и составит 9 тонн, 5,8 тонны и менее 3 тонн соответственно. Если двигаться снова по кратчайшей траектории, корабль не сможет вернуть группу космонавтов на Землю. Поэтому осуществимы только проекты с меньшими скоростями полетов и по вытянутым траекториям, на которых различие в скоростях Земли и планеты уменьшат относительную скорость корабля и небесного тела, к которому он движется. Корабль выводится на орбиту вокруг планеты, посадку на которую осуществляет посадочный модуль.

Сходный недостаток и у ядерных ракет. В них зону реактора охлаждают жидким водородом, который при этом нагревается, расширяется и с силой выбрасывается из сопла, создавая тягу. К сожалению, жидкий водород не может забрать у реактора тепла больше, чем 10 миллионов джоулей. И если у корабля на химическом топливе не хватит для возвращения топлива, то при ядерном двигателе — не хватит рабочего тела.

Не могут выручить и существующие плазменные и ионные двигатели, питаемые электричеством от ядерной энергоустановки. На этот раз возникают ограничения, обусловленные проблемами охлаждения реактора, только теперь они носят другой характер. В этих устройствах тепло отдается в космическое пространство в виде теплового излучения нагретых микроскопических капелек жидкого металла. Капельки используются для того, чтобы максимально увеличить поверхность, излучающую тепло, при неизменном весе охлаждаемого материала. Они формируются из нагретого в реакторе теплоносителя, выбрасываются в окружающее пространство, испускают тепловые фотоны, охлаждаются при этом, затем собираются и снова поступают в реактор.

21