Юный техник, 2002 № 08 - Журнал «Юный техник»

Как сегодня земляне могут попасть в космос? На этот вопрос несложно ответить — с помощью реактивных ракет типа «Протон» или «Сатурн». Сам по себе реактивный двигатель представляет дорогостоящее сооружение, да и работает на топливе чрезвычайно агрессивном и дорогом. Но не это главное. Как правило, все космические аппараты, запускаемые с Земли, — одноразового пользования. Вот почему стоимость доставки только на околоземную орбиту одного килограмма груза превышает 20 000 долларов США. А доставить на Луну, Марс или Венеру дороже в десятки раз. Потому и возникает вопрос: а есть ли иной двигатель, причем многоразового действия?

Чтобы понять суть работы Евгения, придется коснуться азов квантовой физики. Согласно квантовой теории магнитное поле — форма пространственно-энергетического состояния физического вакуума. Материальными носителями силового взаимодействия в нем выступают виртуальные фотоны — короткоживущие кванты энергии Систему, в которой взаимодействуют магнитные силы, физики не считают замкнутой.

Она постоянно взаимодействует с физическим вакуумом, ограничить который нельзя никакими барьерами. Вот почему электромагнитные силы Ампера и Лоренца не бывают только внутренними, они постоянно взаимодействуют с внешним энергетическим полем, которое есть всюду — на Земле, Луне, на Марсе, в безбрежных просторах Вселенной. Вот только как это почувствовать?

И Евгений Тихонравов предлагает рассмотреть принцип действия необычного двигателя космического аппарата будущего. Посмотрите на его принципиальную схему. Представим себе, что по периметру космического аппарата дискообразной формы размещен кольцевой проводник. С помощью множества соленоидов в нем создается радиальное магнитное поле.

Если внутрь всех соленоидов одновременно ввести железные сердечники, начнет действовать сила Лоренца, направленная перпендикулярно его плоскости. Взаимодействуя с внешним полем она создаст тягу, способную перемещать космический аппарат.

Встает вопрос: а сколь велика эта сила? Из курса физики известно, что ее величина зависит от длины проводника и силы тока. Для модели диаметром всего в 1 метр, силой тока 2 А, модулем вектора 4 Тесла, зарядом в 5 кулон и скоростью упорядоченного движения частиц в проводнике 50 оборотов в секунду, сила Лоренца может достигать 1000 Н.

Это уже кое-что! А можно ли на нее как-то влиять, управлять ею?

Можно, считает Евгений, если проводник сделать сверхпроводником. Тогда, не опасаясь его перегрева, силу тока можно увеличить в миллионы раз. При таких параметрах аппарат сможет легко преодолеть притяжение планет-гигантов. Но самое главное то, что тягой двигателя можно легко управлять и по направлению, и по величине — нужно только менять величину силы Лоренца на отдельных участках проводника и величину силы тока.

Какими же преимуществами будет обладать необычный космический аппарат Тихонравова? Отвечая на вопрос, Евгений загибает пальцы руки: первое — большая сила тяги, второе — многоразовое применение. Третье — отказ от гигантских космодромов, четвертое — невысокие материальные затраты и пятое — высокая маневренность и регулируемая сила тяги в любой точке космического пространства.

«ДОН» ОСВАИВАЕТ МАРС

В этом столетии наверняка начнется более активное освоение Луны, Марса, Венеры. И без участия вездеходов-планетоходов тут не обойтись. Какой же видит эту машину Александр Горбатенко, член кружка космического моделирования Клуба юных техников Новочеркасского завода синтетических продуктов?

Его аппарат предназначен не только для продвижения по исследуемой планете. Он способен доставлять грузы, самостоятельно производить погрузочно-разгрузочные работы и буровые операции.

Для вездехода Александр выбрал традиционный для земли гусеничный движитель. Его выбор обусловлен прежде всего тем, что на фотографиях, полученных с космических станций «Венера-9, 10, 13 и 14», совершивших посадку в экваториальных областях Венеры, просматриваются каменистые пустыни. Это свидетельствует о том, что на поверхности планеты происходят процессы формирования верхних слоев грунта за счет химического выветривания и дробления частиц грунта.

Предполагается, что на Марсе заметную часть могут составлять глинистые частицы, которые приводят к цементации верхнего слоя грунта. А сильные ветры способствуют развитию дюнно-барханных образований. Все перечисленные формы рельефа могут быть представлены в виде чередующихся спусков и подъемов, перемежающихся относительно ровными участками. Основной характеристикой этих форм может служить величина преодолеваемого уклона. Для преодоления каменистых осыпей и завалов в конструкции машины предусмотрено изменение клиренса. Для его увеличения использованы четыре гидравлические опоры-подъемника. В обычных режимах передвижения они служат дополнительными амортизаторами. Для увеличения устойчивости при сильных ветрах у планетохода расширена база.

Понятно, что работать в автономном режиме длительное время вездеход сможет только обладая ядерной энергетической установкой (ЯЭУ). С принципиальной схемой ее вы можете познакомиться на рисунке. Выделяемая ЯЭУ тепловая энергия преобразуется в электрическую по так называемому циклу Брайтона. Схема такой ЯЭУ может быть трехконтурной, с выносом тепла из реактора жидкометаллическим теплоносителем, и двухконтурной, с выносом тепла из реактора рабочим газом. Данный тип ЯЭУ с газодинамическим преобразователем был выбран неслучайно, ведь отношение массы установки к массе радиационной защиты у него самые низкие.

Расчеты показали, что для планетохода массой 25 тонн мощность ЯЭУ не будет превышать 250 кВт. Корпус планетохода предполагается изготовить из магниевого сплава — он обеспечивает достаточную прочность и легкость. А его плоское днище послужит как радиатор-охладитель в системе терморегулирования.

В корпусе планетохода размещены системы обеспечения жизни экипажа из двух человек. Это резервные хранилища для кислорода, воды и пищи, системы терморегулирования, регенерации и кондиционирования воздуха с поглотителями углекислого газа, санитарное устройство. Предусмотрены на борту приемо-передающие радио- и телеустановки, панорамные телефотокамеры, приборы для определения механических свойств грунта и химического состава окружающей среды.

Управление планетоходом осуществляется из кабины. На пульте управления размещены спидометр, индикатор дифференциала и крена, индикатор курса, панель аварийной сигнализации разгерметизации кабины, рукоятки управления ходом. Управление краном и буром осуществляется дистанционно, из кабины планетохода.

ЯЭУ планетохода «ДОН».

Цифрами обозначены:

1 — реактор; 2 — контур с жидкометаллическим теплоносителем; 3 — теплообменник для подвода тепла к газу; 4 — турбина; 5 — генератор; 6 — компрессор; 7 — теплообменник для отвода тепла; 8 — холодильник излучателя; 9 — контур отвода тепла; 10 — насос для протяжки теплоносителя; 11 — теплообменик-регенератор; 12 — контур с газотурбинным преобразователем.

ПО ПАТЕНТУ ПРИРОДЫ

А вот Анна Михайлович из подмосковного Королева, член кружка ракетно-космической техники, считает, что осваивать соседние планеты придется вездеходам, перемещающимся как живые гусеницы. Это создание способно преодолевать любые препятствия, было бы за что зацепиться крючкам ее многочисленных члеников.

Каким же видит вездеход-планетоход Анна? Упрощенно корпус аппарата можно представить как длинный ряд рам, составленных из четырех звеников (см. рис.), каждый из которых имеет по два подвижных элемента. При изменении их длины корпус в вертикальной и горизонтальной плоскостях может изгибаться под любым углом. А многочисленные присоски, зацепы или лапы, сцепляющиеся с грунтом особым клеем, обеспечат ему безопасное передвижение даже по вертикальным стенкам.

В подтверждение своих выводов Анна изготовила модель, которая прямо в руках легко изгибалась, словно это была огромная живая гусеница. А чтобы наглядно продемонстрировать оригинальный способ передвижения, она выполнила программу и в анимационной форме продемонстрировала на экране компьютера способы преодоления препятствий на горках, каменистых впадинах и завалах.

Перевел груки Генрих ВАРДЕНГА

КАК НАВОДИТЬ МОСТЫ

Сучок ты увидел в глазу у соседа?