Журнал «Юный техник» - Юный техник, 2004 № 01
Затем, как уже говорилось выше, по разным причинам разработки были прекращены. Но сегодня, похоже, мы переживаем момент ренессанса в ядерной тематике. И новый генеральный директор НАСА Шон О’Кифи, когда приезжал в мае 2003 года в Россию, на вопрос о ядерном двигателе прямо сказал, что иного пути дальнейшего развития межпланетных исследований он просто не видит.
Схемы работы ЯРД, что для ракеты, что для самолета, довольно похожи. Через тепловыделяющую сборку, внутри которой находятся уран-карбид-графитовые элементы, пропускают либо забортный воздух (в случае полета в атмосфере), либо специальный газ (скажем, водород) при полетах в космосе. Газ этот разогревается до температуры свыше 3000 °C. Вытекая через сопло, он создает мощную тягу, благодаря чему летательный аппарат, а в особенности космический корабль, может двигаться с очень высокими скоростями.
Такова схема двигателя так называемой открытой тяги. Она может быть очень эффективна в открытом космосе. Однако для использования в пределах Земли и околоземном пространстве она вряд ли пригодна. И вот почему.
Прежде всего, ЯРД открытой тяги выбрасывает из сопла газ, сильно загрязненный радиацией. И это создает большие сложности уже в процессе наземной отработки подобных двигателей на стендах — нужно думать, как защитить от радиации обслуживающий персонал. Поэтому на практике, наверное, будут использовать ядерные двигатели, работающие по закрытой схеме. В них тот же разогретый водород первичного контура может быть использован для нагрева теплоносителя во вторичном контуре. А уж тот используется для выработки электроэнергии или для нагрева рабочего тела в ракетном двигателе, скажем, электроплазменного типа. Такая схема несколько сложнее, зато и радиоактивной «грязи» от нее значительно меньше.
Разработка электроплазменных двигателей уже ведется, и вполне успешно. За разработку таких двигателей для коррекции и стабилизации орбиты группа сотрудников Центра имени Келдыша, КБ «Факел», НПО прикладной механики, МАИ и некоторых других организаций недавно была удостоена Государственной премии.
Движущая сила здесь возникает следующим образом. В рабочей камере такого двигателя, между анодом и катодом, прикладывается высокое напряжение. И получающийся при этом поток ионов, управляемый магнитным полем, с силой выбрасывается через сопло. Главным преимуществом электроплазменных двигателей является их куда более высокая тяговая эффективность. Скажем, в свое время «Фау-2» — первая ракета, которая практически пошла в дело, — имела двигатель, удельная тяга которого была лишь вдвое меньше, чем у многих нынешних ракет. Между тем, их двигатели уж близко подошли к теоретическому пределу для жидкостных ракетных двигателей (ЖРД). Современные же электроплазменные двигатели создают удельную тягу в 5–6 раз большую. А это очень важно, если учесть, что каждый килограмм груза, выведенного на орбиту, обходится в 20–40 тыс. долларов США.
А поскольку в ЯРД электроэнергию для работы будет давать атомный реактор, не требующий больших запасов топлива, то использование подобных систем намного выгоднее, чем нынешних ЖРД. Это, кстати, уже проверено на практике в ходе экспериментов с ядерными установками типа «Топаз», которые работали в 1987 году на спутниках «Космос-1818» и «Космос-1867».
Позже наши ученые и конструкторы разработали проекты ядерных энергетических установок (ЯЭУ) второго и третьего поколений с электрической мощностью до 100 киловатт и ресурсом работы в 5–7 лет. Эти конструкции опережают лучшие зарубежные проекты, по крайней мере, на десятилетие.
На стендах заводского музея представлены прототипы электроплазменных двигателей.
Кстати, по мнению экспертов, маленький реактор, разработку которого заказало НАСА, будет пригоден для отправки к другим планетам автоматов, но не годится в качестве ядерного ракетного двигателя при организации марсианской пилотируемой экспедиции. Эту проблему, видимо, придется решать общими усилиями специалистов всего мира.
Об этом вице-президент Российского научного центра «Курчатовский институт», академик РАН, председатель научного совета по атомной энергетике Академии наук Н. Пономарев-Степной, руководитель Ракетно-космической корпорации «Энергия» академик В. Семенов и директор Исследовательского центра имени М.В. Келдыша академик А. Коротеев написали в своем письме директору NASA Шону О’Кифу.
И судя по первой реакции, американские специалисты прекрасно понимают, какой выигрыш сулит объединение усилий. В этом случае проект отправки первой международной экспедиции на Марс вполне может стать реальным уже к 2016 году…
Владимир БЕЛОВ, Станислав ЗИГУНЕНКО
ДОСЬЕ ЭРУДИТА
Ищут ген… землетрясений
Известно, что птицы и животные начинают беспокоиться перед грядущим несчастьем. Скажем, в китайском городе Найчэн собаки завыли, кошки стали проситься на улицу, а птицы тревожно заметались между деревьями за несколько дней до начала сильнейшего землетрясения. Их поведение настолько поразило специалистов, что они предложили эвакуировать жителей. И когда грянула стихия, от ее ударов пострадали лишь несколько человек, не поверивших «живым приборам» и не покинувших город.
Этот успешный прогноз, сделанный в 1975 году, убедил было специалистов, что животные могут послужить своеобразными «сейсмографами», на показания которых можно положиться. Однако год спустя сильнейшее землетрясение внезапно уничтожило соседний город Тайшань. Погибло не только 650 тыс. человек, но и несчетное количество животных, не почувствовавших беды.
Почему так получилось? В попытках ответить на вопрос ученые пришли к оригинальному выводу. «Животные скорее всего предчувствуют грядущее землетрясение либо по повышению в атмосфере статического электричества, электризующего их шерсть, либо по повышающему уровню электромагнитных сигналов сверхнизкой частоты, которые они могут услышать, — полагает профессор Билл Магвайер из Лондонского университета. — Однако далеко не всем присущ дар замечать эти сигналы»…
Еще один ученый, японский профессор Митицуки Ота, предположил, что в организме особо чувствительных животных присутствует некий «ген землетрясения». Чтобы проверить свою гипотезу, он собрал две группы подопытных животных: одна состояла из кошек и собак, «слышащих» землетрясения, а другая — из нечувствительных к ним.
Теперь исследователь ищет различия в генном аппарате тех и других, надеясь в конце концов выявить «ген землетрясений». Если это ему удастся, появляется надежда вывести породу живых сейсмографов, которые будут исправно предупреждать людей о грядущих сейсмических толчках.
ПОДРОБНОСТИ ДЛЯ ЛЮБОЗНАТЕЛЬНЫХ
Как создавались роботы
Если под словом «робот» понимать механизм, успешно имитирующий поведение человека или животного и при этом еще имеет с ними внешнее сходство, то такие устройства известны людям с незапамятных времен.
Так, древняя китайская легенда рассказывает о механическом человеке, который вел себя столь натурально, что император приревновал к нему свою жену. Описанные в ней события можно отнести к 3–5 тысячелетию до нашей эры.
Подобные «игрушки» существовали при дворе Александра Македонского и императоров Византии. Механических людей и птиц повстречали испанские завоеватели в империи инков.
В результате заката античной цивилизации все ее достижения оказались надолго забыты. Европейские изобретатели смогли приступить к созданию автоматов лишь после того, как были заново изобретены колесные часы. Это сделал итальянский пастух Герберт Аурелиак (940 — 1003), впоследствии ставший римским папой Сильвестром II.
Первые автоматы управлялись при помощи часового механизма и умели лишь повторять одни и те же, хотя порою и достаточно сложные, действия. Так, они могли издавать звуки, ходить, шевелить руками и ногами (рис. 1).
На людей той эпохи они производили совсем иное впечатление, чем, например, на нас с вами. А причина вот в чем.
Долгое время люди не имели ни малейшего представления о строении и принципах действия своего тела. (Даже кровообращение человека и роль сердца были открыты Гарвеем только в XVII веке.) Отличие живого от неживого виделось прежде всего в способности или неспособности двигаться. Поэтому кукла, совершающая движение под действием скрытого в ней механизма, совершенно логично рассматривалась как живая. Не следует удивляться, что при таком толковании механические игрушки порождали легенды.
Рассказывают, что епископ, граф Больштедтский (1193–1280), более известный как философ Альберт Великий (рис. 2), построил автомат, способный двигаться и говорить.
