Журнал «Юный техник» - Юный техник, 2000 № 06
Во-первых, наверное, потому, что выполнялся он по заказу не только NASA, но и NRO — Национального отделения средств разведки. Во-вторых, из-за того, что похвалиться его завершением астронавты не смогли: в самый ответственный момент оборвался трос, соединявший два небесных тела, и одно из них было потеряно безвозвратно.
Тем не менее, факт остается фактом: помедлив до осени, NRO впервые за свою 35-летнюю историю все же поведало некоторые подробности проведенных исследований: 400 тыс. долларов были потрачены на то, чтобы убедиться в принципиальной возможности получения электроэнергии в космосе с помощью тросовых систем.
ТРОС В РОЛИ ДИНАМО
Наверное, стоит на время прервать рассказ о заокеанских экспериментах, чтобы напомнить об одной работе российских ученых. В 1990 году доктор физико-математических наук Владимир Белецкий и кандидат физико-математических наук Евгений Левин опубликовали статью, в которой подробно описали возможные применения тросовых систем. Среди прочего речь там шла и о том, что с помощью электропроводящих тросов в космосе можно осуществлять в высшей степени интересные эксперименты по получению электроэнергии.
Как же они будут происходить? Скажем, астронавты откроют люк грузового отсека орбитального космолета. В нем находится лебедка и приемная штанга длиной около 10 м. Субспутник на тросе выпустят вверх. Из него в разные стороны выдвинут электрические датчики «Можно ли пропускать по такому тросу постоянный ток? — продолжали исследователи рассуждения. — Казалось бы, нет. Цепь не замкнута. Но ведь он движется в проводящей ионосферной плазме. Ток, текущий по тросу, может замыкаться через окружающую среду. Для этого на концах троса должны быть установлены специальные контактные устройства».
Прервем цитату, чтобы отметить прозорливость наших исследователей. Все именно так и происходило на самом деле 25 февраля 1996 года, когда челнок «Колумбия» после выхода на орбиту выпустил из своего грузового отсека спутник.
По мере того, как оба искусственных тела расходились друг от друга, между ними возникал электрический потенциал. Дело в том. что когда два тела находятся на разных высотах в ионосфере Земли, то на них в единицу времени падают неравные потоки заряженных частиц ионосферной плазмы и поверхности тел заряжаются по-разному.
В эксперименте удалось получить силу тока 0,5 ампера при напряжении 3500 вольт. Вероятно, эти результаты удалось бы еще улучшить, но, как уже сказано, оборвался трос длиной около 20 км, связывающий челнок и спутник, и эксперимент пришлось прервать. Тем не менее и достигнутого хватило для того, чтобы убедить заказчика провести серию дальнейших опытов. «Тот факт, что измеренная сила тока оказалась втрое больше расчетной, сулит хорошие перспективы применения данного метода для получения энергии на околоземной орбите даже тогда, когда космический аппарат находится в тени планеты и его солнечные батареи работать не могут», — заявил ведущий научный специалист проекта из Центра космических полетов им. Дж. Маршалла Ноби Стоун.
ИСТОЧНИК ЭНЕРГИИ XXI ВЕКА?..
После полета «Колумбии» в космос отправилась ракета-носитель «Титан-4», имевшая на борту в качестве секретной полезной нагрузки уже два спутника. 20 июня 1996 года они отделились от спутника-носителя и вышли на круговую орбиту с высотой 967 км и наклонением 63,4 градуса. В течение 4 минут две концевые массы, соединенные тросом, оказались разведенными на расстояние 3,98 км.
Конечно, это не 20 км, но все-таки… «Трос очень тонкий, и мы хотим знать, сколько недель, месяцев или лет он сможет простоять», — признался начальник отделения малых спутников в NRO полковник Майкл Рустан. И пояснил, что авария с тросом на «Колумбии» далеко не первое происшествие такого рода. По заказу NASA в 1993 и 1994 годах на вторых ступенях ракеты-носителя «Дельта» в космос были доставлены две тросовые системы для испытания их прочности. И если в первом случае результат оказался более или менее удовлетворительным, то во втором — трос, развернутый на длину около 20 км, порвался уже через 5 дней. «Возможно, в результате столкновения с микрометеоритом», — сделали заключение эксперты.
СВЯЗАННЫЕ ОДНОЙ НИТЬЮ...
В заключение заметим, что В. Белецкий и Е. Левин в упомянутой выше работе рассчитали условия, при которых можно не опасаться за целостность тросов и лент, используемых в космосе.
Стальная проволока, если ее подвесить над поверхностью Земли, разрывается уже при длине 20–50 км, писали ученые, углеродные волокна — 100–140 км, волокна кевлара — около 200 км, кварцевая нить — 280 км. Так говорит сопромат. На самом деле и 280 км — не предел.
Дело в том, что ускорение микротяжести неодинаково по всей длине. На низких орбитах, например, микротяжесть на конце троса длиной в 20 км составляет 0,9 % от земной тяжести, на конце 100-километрового троса всего лишь 4.5 %. Поэтому его максимальное натяжение намного меньше полного веса троса. И стало быть, его разрывная длина может быть существенно больше. Так, для стальной проволоки она получается равной 300–500 км, для углеродных волокон — 700–800 км, для кевлара — около 1000 км и для кварца 1200 км.
Правда, в космосе у длинных тросов есть безжалостный враг — микрометеориты и частицы космического мусора. Исследователи уже убедились на печальном опыте: вероятность, что такая частица перебьет тонкую нить, достаточно велика. Поэтому для надежности придется, видимо, в ряде случаев использовать не просто нити, но достаточно широкие ленты, которые будут сохранять свою прочность, даже пробитые микрометеоритами в нескольких местах. При такой конструкции и налаженной ремонтной службе можно гарантировать долговечность такого троса в течение многих лет.
…Но это все пока мечты. Возвращаясь же к нашей действительности, к вышесказанному вынуждены добавить следующее. Руководитель космических полетов Виктор Благов считает, что эксперимент «Трос» удастся провести на «Мире» уже в 2000 году. Но состоится он, скорее всего, лишь в том случае, если космонавты будут работать на «Мире» до осени.
Максим ЯБЛОКОВ
У СОРОКИ НА ХВОСТЕ
ПОРА ВЫБРАСЫВАТЬ «ВИДАК»? Российские электронщики правильно поступили, когда прекратили заниматься изобретением отечественных видеомагнитофонов. 2000 год может стать последним в их истории. В лабораториях «Филипса» уже разработан и вот-вот будет выпущен в продажу прибор, который совершит революцию в видеотехнике и отправит все нынешние видеомагнитофоны на свалку.
Он будет способен автоматически фиксировать передачи, которые вам нравятся, и круглые сутки сканировать телеканалы, записывая в элементы памяти все то, что соответствует вашему вкусу. Никаких видеокассет не понадобится. Вместе с тем устройство настолько просто в обращении, что с ним сможет справиться даже младенец.
Первые модели могут хранить 16 часов записи, но уже разработаны приборы, где время удвоено, а в недалекой перспективе запись и хранение 1000 часов видеоинформации. Предполагается разработать модели, управляемые голосом и записывающие несколько разных передач одновременно. Кроме того, существует технология, позволяющая автоматически отсеивать при записи надоевшую всем рекламу.
КАК ДАВИД ПОБЕДИЛ ГОЛИАФА? Медицинское трактование известному библейскому мифу попытался дать израильский невропатолог, профессор Университета Бен-Гуриона Владитр Бергииер. Он провел историко-медицинскую экспертизу канонического текста и пришел к выводу, что великан Голиаф ростом в 2,9 м («о шести локтей и пяди») страдал акромегалией — гормональным нарушением, вызвавшим не только быстрый рост, но и сильное ослабление зрения. Так что, не исключено, Голиаф попросту не видел своего противника.
Если это так, то победа Давида сильно обесценивается. Поэтому сообщение ученого вызвало замешательство в среде знатоков Библии в Вечном городе, где сам верховный понтифик любит время от времени вспоминать знаменитый миф.
ШПИОНЫ СТАНОВЯТСЯ АСТРОНОМАМИ. Началось все с того, что несколько молодых астрономов Юго-Западного исследовательского института в Техасе прошли летную подготовку на авиационной баге в Эвардсе (штат Калифорния) и перешли к полетам на переоборудованном двухместном истребителе Ф-18 «Хорнет». В результате этих полетов выяснилось, что из кабины истребителя намного удобнее вести наблюдения за астероидом 2308 «Поликсо», поскольку в верхних слоях атмосфера намного меньше мешает астрономическим наблюдениям. Теперь вошедшие во вкус астрономы пытаются приспособить для своих целей и знаменитый самолет-шпион У-2, способный подниматься на высоту до 23 км.
В то же время выяснилось, что подобные полеты обходятся дешевле, чем запуски специальных астрономических спутников или эксплуатация самолетов-лабораторий, созданных на базе «Боинга-707» или «Боинга-747».
