|
Àâòîð: Âàëåíòèí Ïîäâûñîöêèé
ÊÎÑÌÈ×ÅÑÊÈÉ ÄÂÈÃÀÒÅËÜ ÒÐÅÒÜÅÃÎ ÒÛÑß×ÅËÅÒÈß!
(ïîëåòû â Ñîëíå÷íîé ñèñòåìå)
Èñïîëüçîâàòü ýíåðãèþ âåòðà è äâèãàòüñÿ ïðÿìî ïðîòèâ âåòðà
ìîæíî, åñëè çàìåíèòü ïàðóñ äâèãàòåëåì òèïà âåòðÿíîé ìåëüíèöû,
êîòîðûé áóäåò âðàùàòü ãðåáíîé âèíò êîðàáëÿ. Ñóùåñòâóåò èçâåñòíàÿ
çàäà÷à ôèçèêà Ï.Êàïèöû î òàêîì íåîáû÷íîì ñóäíå (æóðíàë "Êàòåðà
è ÿõòû",1981,¹1,ñ.25).
Êèíåòè÷åñêóþ ýíåðãèþ âñòðå÷íîãî ïîòîêà ãàçà ìîæíî èñïîëüçîâàòü
äëÿ óâåëè÷åíèÿ ñêîðîñòè ïîëåòà êîñìè÷åñêîãî àïïàðàòà ñ ïîìîùüþ
ðåàêòèâíîãî äâèãàòåëÿ ñ óñëîâíûì íàçâàíèåì ÝÎË (æóðíàë "Èíæåíåð",1992ã,¹1,ñ,39).
Ïðèíöèï äåéñòâèÿ äâèãàòåëÿ ñëåäóþùèé:
èîíèçèðîâàííûé ïîä äåéñòâèåì ìîùíîãî ýëåêòðîííîãî ëó÷à ãàç
(ïëàçìà) çàõâàòûâàåòñÿ ìàññîçàáîðíèêîì è íàïðàâëÿåòñÿ â êàíàë
ÌÃÄ-ãåíåðàòîðà; â ñëåäñòâèè òîðìîæåíèÿ ïëàçìû âûðàáàòûâàåòñÿ
ýëåêòðè÷åñêèé òîê, êîòîðûé ïðèâîäèò â äåéñòâèå ðåàêòèâíûé
äâèæèòåëü è áîðòîâûå ñèñòåìû êîñìè÷åñêîãî àïïàðàòà.
Ñèëà òÿãè ýëåêòðîðåàêòèâíîãî äâèæèòåëÿ ïðåâûøàåò ñèëó òîðìîæåíèÿ
âñòðå÷íîãî ïîòîêà ïëàçìû è êîñìè÷åñêèé àïïàðàò óâåëè÷èâàåò
ñêîðîñòü ïîëåòà, îòáðàñûâàÿ ÷àñòü ñâîåé ìàññû, â ñîîòâåòñòâèè
ñ çàêîíàìè ñîõðàíåíèÿ ýíåðãèè, èìïóëüñà, ìàññû.
Ïðåâûøåíèå ñèëû òÿãè íàä ñèëîé òîðìîæåíèÿ, ñîçäàâàåìîå íà
êàæäûé êèëîãðàìì ìàññû âûáðàñûâàåìîãî èç ýëåêòðîðåàêòèâíîãî
äâèæèòåëÿ ðàáî÷åãî òåëà, íàçûâàåòñÿ óäåëüíîé òÿãîé.  ðåæèìå
óñêîðåíèÿ ìàêñèìàëüíîå çíà÷åíèå óäåëüíîé òÿãè ìîæíî âû÷èñëèòü
ïóòåì óìíîæåíèÿ ïîñòîÿííîé 0,051ñ2/ì íà ñêîðîñòü
èñòå÷åíèÿ ðàáî÷åãî òåëà. Ñêîðîñòü èñòå÷åíèÿ ðàáî÷åãî òåëà
ïðÿìî ïðîïîðöèîíàëüíà ñêîðîñòè êîñìè÷åñêîãî àïïàðàòà îòíîñèòåëüíî
çàõâà÷åííîé ïëàçìû è êîýôôèöèåíò ïðîïîðöèîíàëüíîñòè ðàâåí
0,684 (ïðè êîýôôèöèåíòå ïîëåçíîãî äåéñòâèÿ äâèãàòåëÿ ÝÎË 0,9
- ññûëêà ¹1).
Çàõâà÷åííàÿ ìàññîçàáîðíèêîì ïëàçìà ïðîõîäèò ÷åðåç ñêâîçíîå
îòâåðñòèå êàíàëà ÌÃÄ-ãåíåðàòîðà è âûòåêàåò ñî ñêîðîñòüþ, êîòîðàÿ
ðàâíà ñêîðîñòè èñòå÷åíèÿ ðàáî÷åãî òåëà. Òàêèì îáðàçîì, âåëè÷èíà
óäåëüíîãî èìïóëüñà ðåàêòèâíîãî äâèãàòåëÿ ÝÎË ïðÿìî ïðîïîðöèîíàëüíà
ñêîðîñòè ïîëåòà êîñìè÷åñêîãî àïïàðàòà è êîýôôèöèåíò ïðîïîðöèîíàëüíîñòè
ðàâåí 0,0349.
Èç-çà ñëèøêîì ìàëîé ïëîòíîñòè ìåæïëàíåòíîé ñðåäû ýêðàíû ìàññîçàáîðíèêà
ëó÷øå âñåãî "ñòðîèòü" èç ìàãíèòíûõ ïîëåé. Àâòîðû
êíèãè "Ðàêåòû áóäóùåãî" äîêòîðà òåõíè÷åñêèõ íàóê
Â. Áóðäàêîâ è Þ. Äàíèëîâ ïîëàãàþò, ÷òî ìîæíî ñîçäàòü ìàãíèòíóþ
âîðîíêó äèàìåòðîì îêîëî 1000 êèëîìåòðîâ. Ïî èõ ìíåíèþ, ïðè
ñêîðîñòè ïîëåòà 100 êì/ñ òàêàÿ âîðîíêà îáåñïå÷èò åæåñåêóíäíî
ïîñòóïëåíèå 1êã ïëàçìû. Ìîùíîñòü ïîòîêà ïëàçìû ñîñòàâèò 5ìëí
êÂò.
 ýòèõ óñëîâèÿõ ðåàêòèâíûé äâèãàòåëü ÝÎË îáåñïå÷èò êîñìè÷åñêîìó
àïïàðàòó ìàññîé 1000 òîíí óñêîðåíèå ìèíèìóì 0,031ì/c2.
 îïòèìàëüíîì ðåæèìå (êðèòåðèé îïòèìàëüíîñòè - ìàêñèìàëüíîå
çíà÷åíèå óäåëüíîé òÿãè) óäåëüíàÿ òÿãà ñîñòàâèò 3490ñ, çàòðàòû
ðàáî÷åãî òåëà 0,925êã/ñ, ñêîðîñòü èñòå÷åíèÿ ðàáî÷åãî òåëà
68,4êì/ñ, ñèëà òÿãè ïðåâûñèò ñèëó òîðìîæåíèÿ íà 3230êã. Óâåëè÷åíèå
ñèëû òÿãè ïðèâîäèò ê íåçíà÷èòåëüíîìó ñíèæåíèþ óäåëüíîé òÿãè.
Òàê, ïðè óâåëè÷åíèè çàòðàò ðàáî÷åãî òåëà íà 100% - äî 1,850êã/ñ,
óäåëüíàÿ òÿãà óìåíüøèòñÿ ëèøü íà 5% è ñîñòàâèò 3320ñ. Ïðåâûøåíèå
ñèëû òÿãè íàä ñèëîé òîðìîæåíèÿ âîçðàñòåò íà 90% è ñîñòàâèò
6140 êã, à óñêîðåíèå êîñìè÷åñêîãî àïïàðàòà 0,060ì/c2.
Íåîáõîäèìîñòü â ýêñòðåííîì óñêîðåíèè êîñìè÷åñêîãî àïïàðàòà
(çà ñ÷åò ñíèæåíèÿ óäåëüíîé òÿãè) âîçíèêàåò ïðè èñïîëüçîâàíèè
ëþáûõ âðåìåííûõ áëàãîïðèÿòíûõ îáñòîÿòåëüñòâ.
Òàê, ïðè ïðîõîæäåíèè ÿäðà êîìåòû âáëèçè Ñîëíöà â ìåæïëàíåòíîì
ïðîñòðàíñòâå îáðàçóåòñÿ ãàçîâî-ïûëåâîå îáëàêî. Ãàçû, èç êîòîðûõ
îíî ñîñòîèò, èîíèçèðóþòñÿ ïîä äåéñòâèåì ñîëíå÷íûõ ëó÷åé è
ìîãóò áûòü çàõâà÷åíû ìàãíèòíîé âîðîíêîé äàæå áåç äîïîëíèòåëüíîãî
"îáñòðåëà" áûñòðûìè ýëåêòðîíàìè ñ áîðòà êîñìè÷åñêîãî
àïïàðàòà. Êðîìå òâåðäîãî ÿäðà ðàçìåðîì 10 - 50 êì, â ñòðîåíèè
êîìåò âûäåëÿþò ãàçîâî-ïûëåâóþ îáîëî÷êó, åå ðàçìåðû äîñòèãàþò
èíîãäà 2 ìëí êì è õâîñò (îí ïðîñòèðàåòñÿ èíîãäà íà 150 ìëí
êì). Åñëè áîëüøèå è ìàëûå ïëàíåòû âðàùàþòñÿ âîêðóã Ñîëíöà
â îäíîì íàïðàâëåíèè, òî êîìåòû íå ïðèäåðæèâàþòñÿ íèêàêèõ ïðàâèë.
 ÷àñòíîñòè, êîìåòà Ãàëëåÿ äâèæåòñÿ ïðàêòè÷åñêè íàâñòðå÷ó
Çåìëå. Âî âðåìÿ î÷åðåäíîãî ïðîõîæäåíèÿ êîìåòû Ãàëëåÿ âáëèçè
Ñîëíöà â ìàðòå 1986 ãîäà àâòîìàòè÷åñêèå ìåæïëàíåòíûå ñòàíöèè
"Âåãà-1" è "Âåãà-2" ïðîëåòåëè íà ðàññòîÿíèè
âñåãî íåñêîëüêî òûñÿ÷ êèëîìåòðîâ îò ÿäðà ÷åðåç ïëîòíóþ ãàçîâî-ïûëåâóþ
îáîëî÷êó ñî ñêîðîñòüþ îêîëî 80 êì/ñ.
Äëÿ óâåëè÷åíèÿ êîíöåíòðàöèè ãàçà â ìåæïëàíåòíîì ïðîñòðàíñòâå
ìîãóò èñïîëüçîâàòüñÿ èñêóññòâåííûå èñòî÷íèêè. Îïûòû ñ èñêóññòâåííîé
êîìåòîé óæå ïðîâîäèëèñü ñ öåëüþ èññëåäîâàíèÿ ìàãíèòíîãî ïîëÿ
Çåìëè.
Ñïóòíèê ÈÐÌ, ñîçäàííûé èíñòèòóòîì èì. Ìàêñà Ïëàíêà, âûïóñòèë
íà âûñîòå 110 òûñÿ÷ êèëîìåòðîâ îáëàêî çàðÿæåííûõ ÷àñòèö áàðèÿ.
Îáëàêî ñíà÷àëà áûëî çåëåíûì, à ÷åðåç ïîëìèíóòû ñòàëî ôèîëåòîâûì
áëàãîäàðÿ èîíèçàöèè ïîä äåéñòâèåì ñîëíå÷íûõ ëó÷åé. ×åðåç 8
ìèíóò îò îáëàêà ïðîòÿíóëñÿ õâîñò íà 20 òûñÿ÷ êèëîìåòðîâ, à
ñêîðîñòü ÷àñòèö áàðèÿ ïîä äàâëåíèåì ñîëíå÷íûõ ëó÷åé äîñòèãëà
íåñêîëüêî äåñÿòêîâ êì/ñ.
Äëÿ ýôôåêòèâíîé ðàáîòû ðåàêòèâíîãî äâèãàòåëÿ ÝÎË íåîáõîäèìàÿ
ñêîðîñòü ìîæåò ñîîáùàòüñÿ êîñìè÷åñêîìó àïïàðàòó ïðè ïîìîùè
ìàíåâðîâ áàëëèñòè÷åñêîãî óñêîðåíèÿ ñ èñïîëüçîâàíèåì ñèëû òÿãîòåíèÿ
ïëàíåò è Ñîëíöà. Ïðåäïîëîæèì, êîñìè÷åñêèé àïïàðàò äâèæåòñÿ
ïî ãåëèîöåíòðè÷åñêîé îðáèòå ðàäèóñîì 150 ìëí êì ñî ñêîðîñòüþ
30 êì/ñ. Óìåíüøèâ ïðè ïîìîùè ìàãíèòíîé âîðîíêè ñâîþ ñêîðîñòü
äî 14 êì/ñ ïî âûòÿíóòîé ýëëèïòè÷åñêîé òðàåêòîðèè îí çà 77
ñóòîê ïðèáëèçèòñÿ ê Ñîëíöó íà ðàññòîÿíèå 19 ìëí êì (ïåðèãåëèé).
Äî ýòîãî ìîìåíòà ñêîðîñòü êîñìè÷åñêîãî àïïàðàòà áóäåò âîçðàñòàòü
ëèøü ïîä äåéñòâèåì ñèëû òÿãîòåíèÿ Ñîëíöà è äîñòèãíåò 112 êì/ñ.
 ïåðèãåëèè ðåàêòèâíûé äâèãàòåëü ÝÎË ñîîáùèò êîñìè÷åñêîìó
àïïàðàòó óñêîðåíèå è îáåñïå÷èò âûõîä â ëþáóþ òî÷êó Ñîëíå÷íîé
ñèñòåìû.
Ìîæíî îáðàòèòüñÿ ê èñïûòàííîìó íà ïðàêòèêå áàëëèñòè÷åñêîìó
óñêîðåíèþ. Ñìûñë åãî çàêëþ÷àåòñÿ â òîì, ÷òî êîñìè÷åñêèé àïïàðàò,
ïðîõîäÿùèé â ñôåðå äåéñòâèÿ ãðàâèòàöèè ïëàíåòû (ïîçàäè íåå
îòíîøåíèþ ê íàïðàâëåíèþ åå ñîáñòâåííîãî äâèæåíèÿ), óñêîðÿåò
ñâîå äâèæåíèå. Íàèáîëüøèé èíòåðåñ äëÿ òàêèõ ýâîëþöèé â Ñîëíå÷íîé
ñèñòåìå ïðåäñòàâëÿþò ñîáîé ïëàíåòû-ãèãàíòû. Òàê, çà ñ÷åò Þïèòåðà
ïðèðàùåíèå ñêîðîñòè ìîæåò äîñòèãàòü 40 êì/ñ.
Äëÿ ôîðìèðîâàíèÿ â ìåæïëàíåòíîì ïðîñòðàíñòâå äâèæóùèõñÿ
ñ áîëüøîé ñêîðîñòüþ ïîòîêîâ ïëàçìû
ìîæíî èñïîëüçîâàòü ýëåêòðè÷åñêèå ðàêåòíûå äâèãàòåëè (ÝÐÄ),
êîòîðûå óñòàíàâëèâàþòñÿ íà êîñìè÷åñêèõ îáúåêòàõ åñòåñòâåííîãî
èëè èñêóññòâåííîãî ïðîèñõîæäåíèÿ. Ðàêåòíûå äâèãàòåëè îòíîñÿòñÿ
êî âòîðîìó êëàññó ðåàêòèâíûõ äâèãàòåëåé, êîòîðûå íå èñïîëüçóþò
äëÿ ðàáîòû îêðóæàþùóþ ñðåäó. ÝÐÄ ñîñòîÿò èç äâóõ îñíîâíûõ
÷àñòåé:
1) ñèëîâàÿ óñòàíîâêà, êîòîðàÿ âûðàáàòûâàåò ýëåêòðè÷åñêèé
òîê çà ñ÷åò ÿäåðíîé, õèìè÷åñêîé èëè ñîëíå÷íîé (ññûëêà ¹2)
ýíåðãèè;
2) ðåàêòèâíûé äâèæèòåëü, â êîòîðîì ñ ïîìîùüþ ýëåêòðè÷åñêîãî
òîêà ðàçãîíÿåòñÿ ðàáî÷åå òåëî.
ÝÐÄ ïîäðàçäåëÿþò íà òðè îñíîâíûå ãðóïïû:
1) â ýëåêòðîòåðìè÷åñêèõ ýëåêòðè÷åñêèé òîê ïðîñòî íàãðåâàåò
ðàáî÷åå òåëî äî î÷åíü âûñîêîé òåìïåðàòóðû, â ñëåäñòâèè ÷åãî
ñêîðîñòü èñòå÷åíèÿ ìîæåò ñîñòàâëÿòü äåñÿòêè êì/ñ;
2) â ýëåêòðîìàãíèòíûõ (èëè ïëàçìåííûõ) ñêîðîñòü èñòå÷åíèÿ
ðàáî÷åãî òåëà ñèëüíî íàãðåòûé è ïîòîìó ýëåêòðîïðîâîäíûé ãàç
ïðè ïîìîùè ýëåêòðîìàãíèòíîãî ïîëÿ ðàçãîíÿåòñÿ äî ñêîðîñòè
ñîòíè êì/ñ;
3) â ýëåêòðîñòàòè÷åñêèõ (èëè èîííûõ) íàãðåâàíèå ðàáî÷åãî òåëà
ìîæåò áûòü íåçíà÷èòåëüíûì èëè ñîâñåì îòñóòñòâîâàòü, ñíà÷àëà
ïðîèñõîäèò èîíèçàöèÿ ðàáî÷åãî òåëà êàêèì-ëèáî ñïîñîáîì, à
ïîòîì óæå ïîòîê èîíîâ ðàçãîíÿåòñÿ â ýëåêòðîñòàòè÷åñêîì ïîëå
äî ñêîðîñòåé äåñÿòêè è ñîòíè êì/ñ.
|
