100 великих тайн космонавтики - Станислав Славин

Для того чтобы сдвинуть астероид, хватит и 10 кг топлива, однако это нужно будет сделать как можно раньше», – подчеркнул Шустов. Технологии подобных операций у ученых уже есть, добавил он.

Еще есть опасение приближения крупной кометы. Ее орбиту рассчитать намного сложнее, чем астероида, ведь масса ледяного ядра все время меняется из-за испарения под солнечными лучами. К тому же комету трудно обнаружить заранее, поскольку она появляется из-за Солнца.

Чтобы отразить кометную атаку, необходимо будет наблюдать за зоной, которая находится по ту сторону Солнца, с помощью космических разведчиков. Они будут подстерегать небесных пришельцев на самых дальних подступах к нашей планете и заблаговременно предупреждать об опасности.

Отвести же угрозу можно будет не только с помощью буксировщиков. Некоторые исследователи предлагают побелить темный астероид, а ледяное ядро кометы, напротив, зачернить с помощью угольного порошка. В итоге небесные тела изменят свою отражательную способность и под давлением солнечных лучей изменят прежнюю орбиту.

Еще одну интересную разработку по этой теме предлагают шотландские ученые из университета Глазго. Метод, предложенный ими, сравнительно дешев и прост. На орбитальные спутники надо установить 20-метровые зеркала, с помощью которых можно будет фокусировать солнечные лучи на определенной точке пространства.

Если направить такое сфокусированное излучение на астероид или комету, лед или даже камень в данном месте расплавится, закипит, и образующиеся при этом газы образуют реактивные силу, которая и уведет небесное тело с опасной орбиты.

Причем, как показывают расчеты, чтобы задать астероиду диаметром около 150 м безопасное направление движения, конструкции из 100 зеркал потребуется всего несколько дней.

Ведутся подобные работы и в нашей стране. Правда, пока эксперименты по развертыванию на орбите зеркальных пленок площадью около 600 кв. м, предпринятые в 2001 и 2005 годах, закончились неудачей. Но исследователи не опускают руки.

И надеются, что уже в ближайшем будущем орбитальные зеркала могу оказаться полезным для многих целей. Скажем, для освещения районов Крайнего Севера долгой полярной ночью. Или для подсветки района будущих боевых действий в темное время суток. Или для отражения атак из космоса…

Но для этого нужны уже полотнища побольше. А если мы развернем на орбите полотнища площадью до 10 кв. км (а именно такие данные значатся в расчетах по созданию орбитальных солнечных электростанций), то полученный энергетический пучок может уже не только осветить, но и ослепить. Или даже выжечь некое пятно в эпицентре, подняв температуру в нем до нескольких сотен градусов!

К запуску орбитальных зеркал готовятся и за рубежом. Один из экспериментов, к примеру, заключается в следующем. Австрийские создатели роботов из Венского технического университета разработали ныне специальных роботов-монтажников, которые должны будут расправлять на орбите солнечные батареи-полотнища, составленные из элементов, доставленных туда ракетой-носителем.

Первые эксперименты по проверке работоспособности роботов-пауков, проведенные в Японии, показали, что по крайней мере одна из представленных конструкций вполне работоспособна.

Дальнейший ход эксперимента видится его инициаторам таким. В космос, на высоту около 200 км, одновременно, одной ракетой, будут запущены сразу пять спутников. Их задача – растянуть в космосе сеть, на которой можно бы было смонтировать солнечные батареи или натянуть зеркальную пленку.

Основной спутник строго одновременно отстреливает четыре дочерних. За ними и тянутся углы сети, которая таким образом должна образовать некий четырехугольник с основным спутником в центре. Тут очень важна синхронность отстрела путников, иначе сеть может провиснуть, перекрутиться и т. д. После того как сеть будет развернута, по ней должны побежать роботы-насекомые, растягивая по сети тончайшую пленку.

В случае удачных испытаний можно будет подумать и о создании как стационарных электростанций на земной орбите, так и о возможности применения орбитальных зеркал в перечисленных выше целях.

Спутник на тросе

Более 100 лет тому назад К.Э. Циолковский, описывая в своих «Грезах о Земле и небе» прототип конструкции орбитальной станции с искусственной тяжестью, полагал, что обеспечить ее можно вращением аппарата. Причем лучше, если вращение это будет осуществляться не вокруг собственной оси, а вокруг общего центра масс системы «аппарат – противовес», соединенной цепью.

Систему, как мы знаем, практически не воссоздали и по сей день. Однако она послужила отправной точкой для дальнейших рассуждений. В 1910 году Ф.А. Цандер рассчитал конструкцию лунного «космического лифта». Трос, протянутый с Луны в сторону Земли, должен был обеспечить функционирование космического лифта, способного переправлять грузы с Луны на Землю и обратно.

«Джемини-11» готовится к полету

Однако за неимением лучшего материала Цандер провел расчеты по сопромату с лучшими в то время сортами стали и… был разочарован – трос оказался не способен выдержать и собственную тяжесть. Однако, во-первых, он не учел, что такой трос можно делать переменного диаметра – чем дальше от планеты, тем толще; а во-вторых, возможность появления новых, куда более прочных и легких материалов.

Все это учел в своей разработке ленинградский инженер Юрий Арцутанов. В 1960 году он предоставил редакции «Комсомольской правды» описание и расчеты нового космического лифта. Статья «В космос на электровозе» была напечатана, вызвала большой общественный резонанс в нашей стране.

А вот за океаном «Комсомолку», по-видимому, читали далеко не все. И в 1966 году в журнале «Нейчур» появилось подробное описание подобной конструкции, принадлежащее перу американца Джона Айзекса и его соавторов.

Правда, до поры до времени интерес к подобным конструкциям проявляли разве что писатели-фантасты. Так, скажем, всем известный Артур Кларк использовал идею космического лифта в своем романе «Фонтаны рая», написанном в середине 70-х годов. Причем сам автор подошел к чужим идеям достаточно творчески. Будучи инженером по образованию, Кларк понял и доказал теоретически, что трос вовсе не обязательно тянуть с Земли до самой Луны. Достаточно протянуть его лишь на половину расстояния, и он все равно будет натянут центробежными силами вращения планеты настолько, что по нему можно будет пускать кабины с грузами для околоземной орбиты.

Нашел он и подходящий материал для такого троса – кевлар, прочнейшее по тому времени волокно на Земле. Правда, даже в этом случае рассчитывать на скорейшее претворение такого грандиозного проекта в жизнь рассчитывать не приходится. Двигаться приходится шаг за шагом.

Пожалуй, первым опытом использовании тросовой связки на практике в космосе был эксперимент, проведенный в 1960 году на американском спутнике «Транзит-1В». Вспомните, как фигурист на льду может менять скорость вращения вокруг собственной оси, то раскидывая руки, то прижимая их к груди. Аналогичным образом, выбросив на тросе груз, удалось замедлить и вращение спутника вокруг продольной оси.

В 1966 году космические корабли «Джемени-11» и «Джемени-12» связывались тросами длиной по 30 м с ракетной ступенью «Анджена». Так, впервые в мировой практике в космосе был создан первый орбитальный комплекс. Аналогичный эксперимент планировал в последние годы жизни и С.П.Королев, но не успел…

Восемь лет спустя научный сотрудник Смитсоновской астрофизической лаборатории при Гарвардском университете (США) Джузеппе Коломбо разработал концепцию привязного зонда. Со спутника или космического корабля, летящего в безвоздушном пространстве, можно спускать вниз на тросе зонды для исследования верхних слоев атмосферы или камеры для фотографирования земной поверхности в более крупном масштабе. Если просто запустить спутник на столь низкую орбиту, он тут же затормозится о верхние слои атмосферы, опустится еще ниже и вскоре сгорит…

Впрочем, как показали дальнейшие расчеты, тросовые системы можно использовать не только для стабилизации полета зонда на определенной высоте. Как уже говорилось, в 1966 году в космосе соединялись тросами корабли «Джемени» с ракетной ступенью «Анджена». При этом выяснилось, что соединение двух и более небесных тел приводит к их стабилизации друг относительно друга растянутым тросом, занимающим вертикальное положение. Так происходит вот почему.

Равновесное состояние существует только в центре масс связки, где сила притяжения в точности уравновешивается центробежной. Для нижнего тела связки притяжение Земли превосходит центробежную силу, и микротяжесть тянет его вниз. Для верхнего тела, наоборот, преобладает центробежная сила, и его тянет вверх. Таким образом, система уравновешивается, когда трос принимает положение на прямой, проходящей через верхнюю точку системы и центр Земли. Любое другое положение оказывается неустойчивым, и система в конце концов обязательно стабилизируется именно таким образом.