Станислав Зигуненко - 100 великих достижений в мире техники
Гладко на бумаге… Все этапы научно-исследовательских работ, проектирования и строительства четко расписаны. Так, при соответствующем финансировании уже через два года могут быть получены первые образцы сверхпрочной ленты. Ее испытания, соответствующие доработки и развертывание массового производства займут еще около 3 лет. Строительство отнимет примерно 6 лет. Наконец, еще 2,5 года уйдет на расширение ленты длиной в 100 тыс. км.
Так полагает доктор Эдвардс. Однако многие эксперты не разделяют его оптимизма. Прежде всего, непонятно, удастся ли найти в нынешнем мире столь много свободных финансов. Ведь только на сооружение первого лифта требуется около 10 млрд долларов. А вся программа стоит как минимум вчетверо дороже.
Кроме того, не решены многие принципиальные вопросы. Например, как защитить транспортную ленту от метеоритов и тех обломков, которые в изобилии ныне болтаются на околоземной орбите? Если покрыть ее синтетическим материалом или тонкой металлической броней, то сразу же ее вес многократно увеличится.
Еще одна трудность – мощные порывы ветра. Метровая по ширине лента имеет высокую парусность. А гарантировать, что в данном районе океана сильных ветров вообще не будет, невозможно. Придется также подумать и о защите всего сооружения от ударов молний, океанских штормов и т. д.
Наконец, подобное сооружение – лакомый кусок для террористов. Представьте себе, каков будет резонанс, если в океан ухнет кабина космического лифта…
Тем не менее даже скептики признают чрезвычайную перспективность использования тросовых транспортных систем в космонавтике в будущем. Спор идет лишь о сроках. Так, представитель NASA Роберт Казанова полагает, что первый космический лифт может появиться лет через пятьдесят.
Примерно такие же сроки называет и доктор технических наук, лауреат Государственной премии Георгий Успенский, возглавляющий отделение в Центральном НИИ машиностроения Росавиакосмоса. Он еще в 1989 году опубликовал подобные же расчеты по перспективным космическим транспортным системам.
Ну а дальше вполне возможно продление этой трассы до Луны. Освоение же Луны, строительство на ней ракетодрома откроет возможность путешествий к дальним окраинам Солнечной системы или даже в иные звездные системы.Летящие по струнам
Имя изобретателя А.Э. Юницкого кое-кому, наверное, знакомо. Да-да, это тот самый Анатолий Юницкий, который еще лет тридцать тому назад предложил проект «Вселенский поезд» – сумасшедшую идею, как можно доставлять в космос сразу десятки тысяч тонн грузов без помощи ракет и «челноков».
За прошедшие годы Анатолий Эдуардович еще много чего успел. Сделал еще около сотни других изобретений, два десятка из которых уже исправно работают в строительстве, электронике, химической и электронной промышленности, в других отраслях народного хозяйства, стал академиком Российской академии естественных наук, почетным и действительным членом еще нескольких академий (Республики Беларусь и других стран СНГ). А главное, он за это время создал фонд «Юнитран», при котором существует исследовательский центр, генеральный конструктор которого А.Э. Юницкий свою главную задачу на сегодняшний день видит в претворении в жизнь другого своего изобретения – струнной транспортной системы (СТС).
«Вселенский поезд»?! Сама эта система отпочковалась в свое время от другого проекта, идею которого Юницкий позаимствовал у К.Э. Циолковского. «Вокруг одного из меридианов планеты устроен гладкий путь, и на нем – охватывающий кругом планету и ползущий по ней пояс, – писал основоположник нашей космонавтики в научно-фантастической повести “Грезы о Земле и небе”, – это есть длинная кольцеобразная платформа на множестве колес… На этой платформе тем же способом двигается другая такая же платформа, но поменьше и полегче, на другой – третья и т. д.».
По сути дела, идея Циолковского представляет собой движущийся многоэтажный кольцевой тротуар, на котором, переходя с яруса на ярус, можно достичь первой космической скорости – 7,9 км/с.
Техническое воплощение такого замысла в точности нереально. Где взять материалы, способные длительное время не разрушаться при тысячах и тысячах градусов? (А именно такие температуры возникают при первой космической скорости в результате трения элементов конструкций об атмосферу.)
Проект струнного транспорта А.Э. ЮницкогоСтало быть, идея Константина Эдуардовича – пустая трата времени? Да, если пытаться претворить ее «в лоб». Оригинальную задумку калужского мечтателя мог спасти лишь подход нетривиальный – на уровне редкого творческого озарения. Его нашел и детально проработал тогда еще молодой сотрудник Гомельского института механики металлополимерных систем Академии наук Белоруссии А. Юницкий.
Представьте: вдоль экватора сооружается эстакада. Легкая, изящная, отдаленно напоминающая пешеходный переход над железнодорожными путями. Особой массивности нет – эстакаде предстоит держать, в пересчете на каждый погонный метр, не такой уж большой груз. Эстакада не обязана быть очень «гладким путем» – она вполне может следовать перепадам рельефа. В океане дорога будет опираться на заякоренные плавучие понтоны, размещенные ниже поверхности воды с тем расчетом, чтобы не препятствовать проходу судов. На эстакаде размещается вакуумная разгонная система. Из чего она состоит? Прежде всего это прочная, диаметром несколько десятков сантиметров металлическая труба длиной в окружность Земли – 40 тыс. км. Через специальные окна в нее на всю длину помещают другую трубообразную конструкцию, начиненную контейнерами с полезной нагрузкой. Это ротор. Он также равен длине экватора.
По окончании загрузки из большего трубопровода с помощью высокопроизводительных насосов откачивается воздух, между трубами создается чрезвычайно высокое разрежение, почти полный вакуум.
Вдоль вакуумированной трубы на эстакаде идет статор линейного электродвигателя. Здесь же специальная магнитная система, при включении которой ротор-кольцо с полезным грузом, предназначенным для выведения в космос, отрывается от стенки трубы и зависает в ее центре. Эта система магнитного подвеса и удержания – подобная тем, что испытываются на современных поездах на магнитной подушке, – исключает возможность касания ротором стенок трубы на участках ее изгиба; например, когда эстакада пересекает впадину или возвышенность.
Теперь давайте посмотрим, как такая удивительная машина работает. Кольцо ротора, как мы помним, своеобразным поясом плотно охватывает поверхность Земли. А теперь предположим, что длина окружности кольца начнет увеличиваться. Что при этом произойдет? Соответственно начнет расти и диаметр, кольцо начнет отрываться от поверхности Земли, тем дальше удаляясь от нее, чем больше разница в длинах окружностей.
«Но ведь кольцо стальное, не резиновое, – резонно скажете вы. – Как же может оно растягиваться? Какая сила его растянет?..»
Верно – не резиновое. Но ведь растягиваться может и сталь. И не так уж мало – на 12–35 % от своей первоначальной длины. Расчет же показывает: чтобы каждая точка планетарного кольца удалилась от его поверхности на 100 км, вполне достаточно, если длина его окружности возрастет всего лишь на 1,6 %. А растянуть кольцо могут центробежные силы, которые появятся, если его раскрутить.Ожерелье для Земли? Теперь, когда мы немного разобрались в теории, давайте посмотрим, как все это может выглядеть на практике.
Корпус ротора надо сделать двойным: наружный слой – из металла высокой проводимости: меди, алюминия, а еще лучше – из сверхпроводящего материала; внутренний – из стали или другого прочного материала.
Статором же этого всепланетного электродвигателя, как мы говорили, послужит эстакада. Именно на ее обмотки будет подан переменный ток, который породит бегущее вдоль ротора магнитное поле. Оно наведет в его наружном слое поперечные электрические токи, взаимодействующие с бегущим магнитным полем статора. В результате возникнет сила, направленная по продольной оси ротора. Находящееся в вакууме кольцо придет в движение.
Каждый его погонный метр, согласно расчету, имеет вес 20–30 кг; стало быть, общая масса разгоняемого кольца составляет около миллиона тонн. Поэтому время разгона «вселенского поезда» до первой космической скорости будет не так уж мало: в зависимости от мощности источников электропитания, оно может составить от нескольких дней до 2–3 недель.
Представим, нужная скорость достигнута. Притяжение Земли и центробежные силы уравновешены; для ротора-кольца наступила невесомость. Однако линейные электродвигатели продолжают разгон. Центробежные силы растут, ротор стремится к подъему, но система магнитной центровки продолжает удерживать его от касания – теперь уже с верхней частью трубы.
