Помоги проекту - поделись книгой:
Подземные города…
Снова в землянки? Недавно жители городка Хаккертон, что неподалеку от Лондона, решили обзавестись экологическими жилищами.
Вот что рассказал о своем новом доме один из жителей городка Ник Уайт: «Мой дом врыт в косогор так, что прихожая полностью скрыта под землей, в нее надо спускаться, как в подвал. Но с другой стороны дома, из гостиной, где скат понижается, открывается весьма красивый вид на озеро, в пологом береге которого и расположены наши жилища…
Впрочем, строительство землянок – лишь одна из частей плана перейти полностью на натуральное хозяйство. В близлежащем озере новоявленные натуралисты намерены разводить рыбу. На лугах, садах и огородах будут выращивать овощи, фрукты, а также корма для скота. А свои энергетические нужды жители нового поселка намерены удолетворять с помощью ветряной турбины и электрогенератора.
Городской архитектор Дэвид Пиколс приветствует новое направление в строительстве и полагает, что такие дешевые землянки помогут решить проблему обеспечения жильем малоимущих семей. «И это всего лишь начало», – утверждает он.
В самом деле, еще в конце 80-х годов XX века архитектор Эмилио Эмбаш построил в Финиксе, штат Аризона, исторический музей. Он задумывал создать его в стиле хайтек, а получились врезанные в естественный холм комфортные «катакомбы».
И теперь подземных домов в мире уже немало. Жилища, словно позаимствованные у хоббитов, есть в Швейцарии, Германии, Британии, Финляндии…
Автор этих домиков – швейцарский архитектор Петер Ветш, воплощающий в жизнь принципы естественной среды обитания. Земляные экодома не имеют прямых углов – их куполообразная форма идеальна для энергосбережения. «Такой дом прекрасно вписывается в ландшафт и гармонирует с окружающим миром», – считает он. При этом в земляном доме есть все, что нужно для комфортной жизни: кухня, ванная комната, другие удобства. Дома часто многоуровневые, рассчитаны на три – семь комнат, из которых спальня ориентирована на север, а гостиная – на юг.Опыт войны. Тут надо, наверное, вспомнить, что во время Второй мировой войны довольно большое распространение получили подземные укрытия. Это были и просто подземные цитадели, и бункеры со всеми удобствами, подобные тому, в котором отсиживался в последние дни своей жизни Адольф Гитлер, или запасной ставке Верховного Главнокомандующего, ударными темпами отгроханной в Куйбышеве и рассекреченной совсем недавно.
Строители Третьего рейха, кстати, положили начало и еще одной традиции. Они первыми стали размещать под землей целые заводы, на которых выпускали ракеты, самолеты и прочее вооружение.
В годы холодной войны, когда речь шла уже о защите от ядерного удара, в СССР и США тоже были построены подземные предприятия для производства ракетно-ядерного вооружения. А для себя сильные мира сего соорудили настоящие подземные комплексы, снабженные лифтами и даже особыми линиями метро.
А когда холодная война закончилась, эти объекты задумали использовать в мирных целях. Так, бывшие шахты, в которых некогда размещались пусковые установки стратегических ракет, ныне хотят переоборудовать под хранилища вредных отбросов – скажем, ядовитых или радиоактивных.
За годы подземных испытаний ядерных устройств в недрах образовалось немало полостей, словно бы облицованных расплавленными в пекле взрывов горными породами и ставших практически герметичными. Первоначально была идея использовать их как хранилища природного газа или воды, но затем из-за высокой остаточной радиоактивности пород стали склоняться к варианту захоронения в них, как в ракетных шахтах, ядовитых и радиоактивных отходов.
Однако пока это благие пожелания. Чтобы от слов перейти к делу, нужны международные договоренности, разработка безопасной технологии захоронения вредных отходов, наконец, средства на переоборудование бывших ядерных полигонов…Спрячем АЭС? А пока суд да дело, специалисты предлагают локальные проекты. Скажем, АО «Атомподземэнерго» из Санкт-Петербурга готово за 3 месяца и 1,5 млрд долларов упрятать в глубь земли аварийный блок Чернобыльской АЭС. Сооруженный над ним наскоро саркофаг дал течь, и существует опасение, что дождевая влага, постепенно накапливающаяся на дне блока, может в конце концов привести к новому взрыву.
По словам руководителя проекта А. Плугина, сначала под аварийным блоком методом современного метростроения будет возведен подземный бункер с герметичным полом и стенами из особо прочного бетона. Затем по трубам, проложенным под фундаментом аварийного блока ЧАЭС, насосная станция прогонит водяной пар, чтобы размягчить почву. В результате огромная конструкция блока массой в 560 тыс. т начнет проседать под собственным весом и постепенно скроется в бункере. Останется засыпать ее сверху.
Конечно, упрятать под землю сооружение площадью в четыре футбольных поля и высотой с 25-этажный дом непросто, однако расчеты и компьютерное моделирование показывают, что такой проект осуществим. Специалисты «Атомподземэнерго» дают гарантию, что в течение двух столетий аварийный блок причинять беспокойства не будет, а за это время радиационная активность многих элементов снизится практически до нуля, и наверняка будут найдены способы, как обезопасить, использовать или, по крайней мере, надежно утилизировать остальные.
Есть предложения загонять под землю и вновь строящиеся АЭС. Собственно, идея «закопать мирный атом» не нова: ее предлагали еще советские академики П.Капица и А.Сахаров. В Железногорске (Красноярский край) уже 40 лет работает опытная подземная АЭС, и, как отмечают ее сотрудники, за это время не было ни одной нештатной ситуации.
А осенью 2010 года специалист по энергетической безопасности Хуман Пеймани из Национального университета Сингапура предложил размещать в подземелье, на глубине около 50 м, небольшие реакторы (на 30–50 МВт, в ¹⁄₂₀ от мощности стандартных АЭС).
При этом он предлагает использовать преимущества азиатского города-государства, которые заключаются в том, что он расположен в безопасном с точки зрения сейсмической активности районе. А размещение корпуса реактора в слое гранита даст еще и естественную защиту от радиации.
Сотрудники американских компаний Hyperion Power и Terra Power предлагают свои варианты подобных конструкций. Так, реакторный модуль Hyperion настолько невелик, что его вполне можно смонтировать в подвале индивидуального дома. Но так поступать никто не будет по соображениям безопасности. Наглухо запечатанный аппарат должен работать на приличной глубине под землей. Причем помимо стального корпуса Hyperion будет облачен еще и в бетонный футляр. Наружу выйдут лишь несколько труб.
Технические особенности конструкции Hyperion Power Module таковы. Компактная установка, питаемая низкообогащенным ураном, способна выдавать электрическую мощность 25–27 МВт, которых хватит на 20 тыс. среднестатистических домохозяйств или на не слишком крупное промышленное предприятие. Цена «ядерного» электричества от этого устройства составит 10 центов за киловатт-час, что сравнимо с нынешними ценами, обещают разработчики.
Но, может, эти «реакторы будущего» сами по себе баснословно дороги? Нет. Джон Дил, исполнительный директор Hyperion, говорит: «Они будут стоить примерно 25 млн долларов штука. Для сообщества в 10 тыс. домохозяйств это окажется весьма доступным приобретением – всего по 2500 долларов на хозяина. Три завода в разных частях света в период с 2013 по 2023 год способны выпустить 4000 таких установок».
Интересно, что для перегрузки ядерного топлива весь реакторный модуль предполагается демонтировать и транспортировать на завод-изготовитель, а потом (со свежим «зарядом») – обратно. Благо этот реактор легко перевезти на грузовике, самолете или судне. Так безопаснее – для пользователя агрегат будет «невскрываемым ящиком».
Первый экземпляр уйдет на одно из предприятий чешской компании TES, которая уже приобрела 6 реакторов, что называется, «с ватманского листа» и намечает купить еще 12. Интерес к Hyperion проявили и на Каймановых островах, в Панаме, на Багамах…От фантазий к реальности. Архитекторы наших дней также подумывают о том, как бы упрятать под землю многие производственные, служебные и даже жилые помещения.
Интересный проект разработали архитекторы японской корпорации «Тайсэй». «Город Алисы» – так назвали они его, намекая, очевидно, на героиню известной сказки Льюиса Кэрролла, которой пришлось пережить немало приключений, провалившись в кроличью нору.
Однако то, что предлагают японцы, никак не похоже на «нору». На глубине 170 м предполагается установить два гигантских бетонных «стакана» диаметром более 65 м и высотой 87 каждый. Их стенки и будут представлять собой своеобразные «небоскребы наоборот», поскольку не поднимутся над поверхностью земли, а опустятся в глубь нее.
Однако оставленное посредине «окно» обеспечит помещения на любом этаже дневным светом. Лишь в прихожих квартир и служебных помещениях свет будут давать электролампы. Впрочем, при развитой системе световодов и сюда доставить дневной свет не проблема.
На дне каждого «стакана» разместится зимний сад, в котором деревья и кустарники будут зеленеть круглый год. Ниже расположатся оранжереи и прочие помещения жилого комплекса для служб, обеспечивающих его электроэнергией, кондиционированным воздухом, водой, перерабатывающих отходы.
Подземными туннелями-переходами каждый «стакан» будет соединен со сферами-спутниками, в которых разместятся магазины, театры, спортивные залы, офисы, отели…
Не менее амбициозные планы вынашивает и японская корпорация «Симидзу». Согласно ее проекту подземный город будет сообщаться с поверхностью лифтовыми шахтами, каналами световодов и трубами, через которые будет уходить в атмосферу углекислый газ, образующийся при дыхании и некоторых, весьма немногочисленных здесь промышленных процессах. Разветвленная сеть полусфер, связанных подземными переходами, вместит около 500 тыс. человек. Осуществление проекта обойдется в 80,2 млрд долларов.Робот строит дом
Недостатки бетона. Обращали ли вы внимание, что панельных построек нет уже в 150–200 км от ближайшего города. Почему? Да потому, что для изготовления самих плит нужен специализированный завод. Возить же их за тридевять земель – себе дороже. Лучше использовать местные строительные материалы.
Кстати, сырье для производства бетона есть практически в любом месте: песок, гравий и прочие наполнители вовсе не представляют собой стратегических материалов. Остается привезти с завода на место стройки лишь цемент, но его требуется не так уж много.
Были и попытки механизировать, даже автоматизировать бетонные работы. Скажем, лет тридцать тому назад армянские специалисты разработали технологию строительства сейсмостойких зданий начиная с потолка. А в Прибалтике примерно в то же время опробовали метод возведения монолитобетонных жилых домов и производственных зданий с использованием скользящей опалубки.
Однако широкого распространения подобные методы так и не получили. Причины тому – строительство из панелей требует опять-таки специализированного завода; распространению же монолитов мешает наличие опалубки, будь она даже скользящей, то есть перемещаемой с места на место. Уж больно много с нею хлопот – сначала устанавливай, наполняй бетонной смесью, жди, пока она затвердеет, а потом разбирай опалубку, переноси на этаж выше и начинай все сначала.
Причем схватываясь, бетон выделяет так называемое «молочко». Высохнув, оно образует пленку, которая мешает соединению раздельно изготовляемых участков стены в единый монолит. Приходится перед заливкой очередного участка сбивать верхний слой бетона, насекать его, а это опять-таки ручная работа.«Крамола» дизайнера. А нельзя ли вообще обойтись без опалубки? Ведь, в конце концов, она представляет собой чисто вспомогательную деталь, не позволяющую жидкому бетону растекаться, пока он не затвердеет. Но ведь можно изначально использовать достаточно густую смесь…
Поначалу строителям мысль московского дизайнера Сергея Дудина показалась крамольной. По традиции они интересуются бетоном лишь в двух видах – жидком и уже застывшем. Экспериментировать с бетоном в промежуточных стадиях никто, похоже, и не пытался. Во всяком случае, Дудину и его коллегам из ТОО «Ультралайт» пришлось обращаться за консультацией не в строительный институт, а в МХТИ имени Д.И. Менделеева.
Химики, привыкшие работать с разными веществами, вскоре дали заключение: да, можно подобрать такую смесь, усадка конуса для которой будет составлять порядка 8—12 см. В переводе на обыденный язык это означает, что бетон достаточной густоты можно положить слоем сантиметров десять без всякой опалубки. А если еще вертикальные стенки раструба, из которого выходит смесь, сделать с соответствующей обратной конусностью – нижнюю часть чуть меньше верхней, – то стена будет такой же гладкой и ровной, как и при формовке в опалубке.
Таков был первый «камень», заложенный в основание конструкции. За ним последовали другие… Раскладывать густую смесь с надлежащей точностью вручную замаешься. Надо бы приспособить для такого дела механизм. Самый подходящий – конечно же, промышленный робот, только соответствующим образом модернизированный.
Высота его должна быть метров десять, чтобы можно было класть стены 8-метровой высоты (из расчета на два этажа с цоколем). А понадобится выше, пусть робот сам себя подтягивает вверх, подобно тому как Мюнхгаузен за волосы тащил себя из болота, – для этого вполне реально приспособить, скажем, гидравлические подъемники. Манипулятор же робота должен быть в состоянии описывать круг диаметром порядка 16 м (как показывает практика, большинство современных домов представляют собой квадраты или прямоугольники, вписанные в окружность примерно такого диаметра).
Можно ли создать подобную конструкцию? С этим вопросом Сергей обратился в НИИ физико-технических проблем, где как раз и занимаются промышленными роботами. И снова получил положительный ответ: создать подобную конструкцию, математическое обеспечение для компьютера, который будет ею управлять, не составляет особого труда. Так в основание был положен второй «камень»…
И наконец, «камень» третий: можно ли сконструировать автоматизированный бетонно-растворный узел, который будет не только готовить смесь необходимой консистенции, но и обеспечивать бесперебойную доставку ее на расстояние порядка 30 м (именно такую длину имел бетоновод в первом варианте, ныне его удалось сделать короче). И опять-таки специалисты, теперь уже из НИИ железобетона, дали положительный ответ.
Таким образом, дизайнеру Сергею Дудину оставалось соединить вместе несколько узлов, прототип каждого из которых в той или иной мере используется в одной из отраслей промышленности. Что он и сделал с присущим ему блеском. Получился РСК – роботизированный строительный комплекс.Работа для робота. Работать он будет так. На место строительства, к предварительно отрытому котловану подкатывает автотрейлер. Из его чрева бригада монтажников извлекает основные узлы комплекса и быстро соединяет их вместе. Проходит час-другой, и вот уже бригадир монтажников нажимает кнопку пуска. Оживает, будто выходит из летаргии, могучая рука стального великана. Начинает работать бетономешалка, и вот уже готовая смесь широкой струей льется из раструба. Робот, подчиняясь алгоритму, заложенному в компьютер, распределяет ее по периметру будущего фундамента. Причем, пока он делает планомерный обход по кругу, ранее выложенная смесь успевает застыть настолько, что воспринимает на себя нагрузку в виде следующего слоя без деформации. И так слой за слоем, пока не будет готов фундамент.
Бетонный узел тут же переходит на другой режим работы – вместо гальки, гранитной или базальтовой крошки теперь в качестве наполнителя в бетон начинают добавлять, скажем, куда более легкий, обладающий отличной тепло– и шумоизоляцией керамзит. По вашему желанию также в смесь можно добавить и какой-либо краситель, стена будет уж не серой, а розовой, голубой или зеленой… А захотите, так в каждую порцию смеси можно добавлять краситель особого цвета – дом получится разноцветным, словно радуга.
По расчетам, готовый остов двухэтажного коттеджа с подвальными помещениями, может быть готов за день – менее чем за 10 часов работы. Остается перекрыть его крышей, вставить окна-двери, произвести внутреннюю отделку… И можно въезжать. Причем стоимость такого дома будет как минимум в 2–3 раза дешевле, чем нынешняя.Продолжение следует… Технология Дудина была предложена еще в 1994 году. Ну а что случилось дальше? А ничего… Нашим строителям так и не удалось найти инвестора, который бы не пожалел миллиона долларов для создания первого робота-строителя. И дело застыло на мертвой точке.
Но ведь не зря же говорят, что мысли витают в воздухе. По странному стечению обстоятельств в том же 1994 году на другом краю Земли, в Лос-Анджелесе, штат Калифорния, случилось очередное землетрясение. И в стене дома профессора Университета Южной Калифорнии Бероха Хошневиса появилась изрядная трещина.
Профессору не оставалось ничего иного, как взять в руки мастерок и самому заделать ее – профессиональные строители в тот момент были нарасхват. Орудуя мастерком, он и задумался: «А нельзя ли создать механическую руку, которая бы выполняла подобную работу вместо человека?»
Будучи по природе человеком настойчивым, профессор стал думать над созданием подобной конструкции. И вот, в конце концов, до чего додумался.
На место очередного землетрясения он теперь предлагает посылать не только бригады строителей, но и специальные конструкции, отдаленно напоминающие портальные краны.
После окончания монтажа машины оживают и начинают двигаться взад-вперед по проложенным рельсам, словно обычные строительные краны. Только вместо крюка каждая стрела заканчивается «хоботом», по которому подается бетонная смесь. А на конце хобота раструб с узкой щелью. Двигаясь вперед и назад по рельсам, они манипулируют «хоботом», из щели которого бетон выдавливается, словно зубная паста из тюбика. Компьютер с помощью телеглаз следит за процессом и контролирует его. И вот уже дома на месте бывшей трагедии начинают расти, словно грибы.
Поскольку профессор, по всей вероятности, ничего не знал о разработке москвичей, то в его конструкции есть свои отличия. Так, например, он предлагает вести строительство не одной, а сразу 2–3 механическими руками. Первая отливает внешнюю и внутреннюю части стены. Когда эти, скажем так, панели затвердеют, то они послужат опалубкой, которая будет держать основную часть бетонной смеси, заливаемой внутрь третьей рукой. А предшествующая ей вторая рука будет монтировать в пока еще пустом пространстве все необходимые трубопроводы и коммуникации.
Управлять же форсунками, выделяющими бетонную смесь, профессор предложил по тем же алгоритмам, которые ныне используются в так называемых 3D-принтерах. Она позволяет печатать не только плоские тексты и рисунки, но и объемные, трехмерные объекты, наращивая их слой за слоем по определенной программе.
Таким образом, по мнению калифорнийских конструкторов, устройство Contour Crafting сможет возвести одноэтажный дом общей площадью 200 кв. м менее чем за сутки! При этом вся работа будет проведена под руководством одного оператора, сидящего у дисплея.Отели в космосе…
Космическое колесо и другие варианты. За годы, прошедшие с момента запуска в космическое пространство корабля «Восток» с Юрием Гагариным на борту, все уже успели привыкнуть к тому, что в космос летают, как правило, великолепно подготовленные, тренированные люди. Однако о путешествиях за пределы земной атмосферы мечтают и обычные представители рода человеческого. И не только мечтают.
Так, согласно данным агентства «Ассошиэйтед Пресс», среди американцев на сегодняшний день насчитывается более 3 млн человек, которые готовы заплатить 100 тыс. долларов за сутки пребывания на околоземной орбите. А всего, по предварительным расчетам, в мире насчитывается более 20 млн потенциальных космических туристов, способных выложить за экскурсию в космос значительные суммы.
Ну а спрос, естественно, рождает предложение. Именно для космических туристов американская фирма «Спейс Айленд Групп» и предложила в 2008 году проект отеля на околоземной орбите. За поддержкой и финансовой помощью в осуществлении проекта фирма обратилась к сети отелей «Хилтон» и ряду крупнейших туристических компаний.
Будущий отель видится проектировщикам как огромное колесо, состоящее из двенадцати отработанных топливных баков ракетоносителей. Ракетные двигатели обеспечат постоянное вращение станции, необходимое для создания минимальной гравитации.
Внутри отеля планируется создать шикарный интерьер, роскошные номера, ресторан и космическое казино. Но главной приманкой для туристов станет возможность побывать в невесомости. В центре-ступице вращающейся колесообразной конструкции расположатся помещения, где будет отсутствовать гравитация. Там любители экзотики смогут вдоволь полетать, полюбоваться панорамой Земли или, уединившись в отдельных каютах, выспаться в невесомости.
Космический отель планирует принимать 350 гостей одновременно, а его персонал составит 50 человек. Вот только до его открытия придется подождать по крайней мере лет двадцать.
Впрочем, может дела пойдут и быстрее. Ведь, кроме «Хилтона», еще три крупнейшие корпорации заявили о начале работы над аналогичными проектами. Так, скажем, японский концерн «Шимицу» запланировал открытие собственного отеля на орбите в период между 2015 и 2025 годами.
Согласно существующим разработкам, конструкция также будет иметь вид колеса диаметром 140 м. Реактивные двигатели, расположенные на корпусе, придадут колесу вращение, за счет чего внутри станции будет обеспечена постоянная сила тяжести. Отель концерна «Шимицу» сможет принять 64 туриста, а стоимость путевки на одного человека составит не менее 50 тыс. долларов.
О серьезности намерений японцев свидетельствует участие в проекте такого промышленного гиганта, как «Кавасаки». По существующей договоренности «Кавасаки» изготовит специальный космический «шаттл» весом 500 т, который будет осуществлять челночные рейсы по маршруту Земля – космический отель – Земля.
Недавно и немецко-американский концерн «Даймлер-Крайслер» также объявил о планировании постройки к 2020 году крупной космической станции-отеля на 224 места. Помимо номеров со всеми удобствами, там будет действовать необычный аттракцион. В центре станции в зале, стилизованном под арабские мотивы, где не будет существовать силы тяжести, туристы смогут летать на специальных коврах-самолетах, подражая героям сказок «Тысячи и одной ночи».Приступим к «надувательству»? Зеркала антенн и телескопов, стены и перегородки космических станций, панели солнечных батарей, даже дома на Луне или Марсе – все это позволяет создать технология, разрабатываемая российскими учеными из Научно-производственного объединения имени С.А. Лавочкина. Вот что рассказал журналистам о ее сути представитель разработчиков, руководитель проекта, главный специалист Научно-исследовательского центра имени Г.Н. Бабакина при НПО имени Лавочкина Сергей Иванов.
Сегодня доставка в космос килограмма полезной нагрузки стоит порядка 10–20 тыс. долларов. Понятное дело, специалисты стараются максимально экономить, делая свои конструкции как можно более легкими и компактными. Но что на свете может быть легче мыльного пузыря? Причем для его получения необходимо самое простейшее оборудование. Вот эта-то простота и подкупила космических специалистов.
Правда, они вовсе не собираются прямо на Земле выдувать некие, особо прочные мыльные пузыри, которые смогут подниматься до космических высот. Нет, операция будет выглядеть куда прозаичнее. На космодром доставят что-то вроде невзрачных влажных мешков в плотных пакетах. На одном, например, будет написано – перегородка номер такая-то жилого отсека. На другом, может быть, рабочий стол. На третьем – зеркало телескопа…
Вариантов масса, и как это будет выглядеть наверняка – пока не так уж существенно. Важно то, что на орбите каждую заготовку надуют с помощью баллончика со сжатым газом. И уже через несколько часов ткань, затвердев за счет специальной пропитки, превратится в жесткую прочную конструкцию – скажем, модуль космической станции или будущей лунной или марсианской базы.
Как это делается, Сергей Иванов продемонстрировал на макете. Взял тонкую трубу из специального синтетического материала и полил ее водой. Через несколько минут материал стал мягким и гибким, она запросто складывается в маленькую гармошку. Именно она и отправится в космос. А там достаточно вдуть в нее сжатый газ, и гармошка расправится, отвердеет и снова станет трубой. Вот так, если объяснять на пальцах, выглядит такое превращение.
Пневмоконструкции позволят на порядок сократить число рейсов на орбиту. Долговечность же их, по словам Иванова, не меньше, чем металлических, – около 15 лет.Мечта Биглоу. Параллельно с нашими конструкторами над подобными сооружениями работают и зарубежные специалисты. Так, 13 июля 2006 года ракета-носитель «Днепр» вывела на околоземную орбиту опытный вариант первого в мире обитаемого космического модуля Genesis-1. Финансирует проект бизнесмен и мультимиллионер Роберт Биглоу, владелец сети малобюджетных гостиниц Budget Suite.
Роберт Биглоу начал мечтать о космосе в 13-летнем возрасте, в 1957 году, когда на орбиту вышел первый советский спутник. Однако подросток решил, что путь к мечте через центр подготовки астронавтов или научную карьеру слишком долог, скучен и ненадежен. Биглоу решил заняться девелоперским бизнесом, заработать побольше, а уж затем вернуться к детской мечте о звездах.
Тридцать восемь лет спустя, в 1995 году, Биглоу вспомнил о своей детской мечте. Еще спустя четыре года предприниматель зарегистрировал в родном Лас-Вегасе компанию Bigelow Aerospace. Как раз в этот момент ему на глаза попалась информация о группе специалистов аэрокосмического агентства NASA, которая во главе с инженером Уильямом Шнайдером с 1997 года занимается разработкой надувных космических модулей. Технология под названием Transit Habitat (TransHab) по замыслу разработчиков позволяет упростить доставку модулей в открытый космос и сделать запуски менее энергоемкими.
К 2004 году были построены и прошли лабораторные испытания первые модели космических модулей, получивших рабочее название Nautilus.
После успешного запуска Genesis-1 Биглоу провел масштабную пиар-кампанию. По его словам, после запуска и успешных испытаний рабочей версии модуля компания планирует наладить их массовое производство и построить несколько орбитальных станций. Затем, уверен предприниматель, можно будет сдавать станции в лизинг научным организациям и крупным частным корпорациям для проведения исследовательских работ, а также космических экскурсий.
А пока суд да дело, фирма Bigelow Aerospace объявила среди космонавтов и астронавтов набор на должности обслуживающего персонала в сети космических отелей, которые, по мнению Бидлоу, будут выведены на орбиту Земли уже в 2015 году. Всего компании требуется пока 44 сотрудника. Планируется, что одна ночь в космическом отеле будет стоить 1 млн долларов.Заселим Луну?.. Поняв, что космическая индустрия набирает обороты, засуетились и представители компании «Хилтон», с упоминания проектов которой начат этот рассказ. Ныне они сделали следующий шаг, объявив о планах строительства отелей на… Луне! Такое решение владельцы фирмы приняли после того, как на Селене была обнаружена вода.
По словам управляющего компанией Питера Джорджа, «Хилтон» надеется стать первым из тех, кто построит на Луне гостиницу. Специалисты компании работают в тесном контакте с экспертами из NASA. На изучение различных предложений и разработок уже израсходовано 170 тыс. долларов.
Британский архитектор Петер Инстон, разработавший этот проект, предложил возвести на Луне 325-метровый комплекс, который станет самым высоким отелем во Вселенной. Предполагается, что в комплексе будет 5000 номеров. Энергию для них обеспечат две солнечные панели.
Внутри всех помещений комплекса, по планам «Хилтона», будет поддерживаться нормальное, земное давление. Посетители, дабы компенсировать недостаток земного притяжения, будут ходить в обуви с магнитной подошвой. Кроме того, проектом предусмотрен собственный космодром, где будут причаливать космические лайнеры, а также система защиты от астероидов.
И это не единственная идея подобного рода. Три японские компании затратили на аналогичные разработки почти 42 млн. долларов. «Симицу» планирует построить комплекс с теннисными кортами и площадками для гольфа. «Нисимацу констракшн корпорейшн» намерена возвести на Луне комплекс «Эскарго-Сити», состоящий из трех 10-этажных башен. Еще одна компания, «Обаяси», работает над проектом по созданию лунной коммуны с населением 10 тыс. жителей. Так что, видите сами, идея развития космического туризма получила весьма мощную поддержку влиятельных компаний.Как вырастить… дом?
Оказывается, эта мысль пришла в некоторые умные головы вовсе не вчера. Еще двадцать с лишним лет тому назад Диана Широкова и ее друзья из Центрального городского клуба биоников г. Горький (ныне Нижний Новгород) задумались над проектом удивительного дома-гриб, который растет не сам по себе, а подчиняясь законам генной инженерии. Управляют процессом с помощью направленных пучков излучения, например ультрафиолета.
Стоит посеять споры такого чудо-гриба в землю, и он начинает развиваться, перерабатывая в строительный материал вещества, которые содержатся в почве, используя свет и воду. Ну а архитекторам-ботаникам надо лишь следить за ростом этого удивительного растения-строения, подправлять по мере необходимости отдельные его элементы, согласно своим замыслам.
На международном конкурсе в Штутгарте (ФРГ) проект ребят занял первое место, о нем много писали в газетах и журналах. Ну да дело это прошлое, хоть и в очередной раз показавшее неуемность ребячьей фантазии. Казалось, на том все и кончится.
Однако оригинальные идеи, сколь бы фантастичны они ни были, дают нередко прекрасные побеги. Так и кажется, что немецкий архитектор Р. Дернах был вдохновлен фантазией наших школьников, работая над своим проектом морского города.
Море, полагает он, предоставляет огромные возможности для градостроительства, надо лишь их умело использовать. В его водах обитают более двух тысяч видов растений и животных, которые со временем покрывают плотной известковой коркой любой предмет, находящийся в воде.
Так отчего же не воспользоваться этим свойством?
Дернах предлагает погружать в море своего рода затравку – каркас той или иной детали из тонкого материала, скажем пластика. В процессе естественного обрастания он покроется крепкой коркой. А когда деталь достигнет необходимых размеров, поднимай ее краном или вертолетом из воды и доставляй на стройку.
Правда, чтобы подобная технология стала реальностью, надо бы получше изучить жизнь обитателей моря, да с помощью генной инженерии стимулировать их деятельность. Ведь пока она не очень продуктивна. Чтобы нарастить на каркасе известный слой толщиной в 3 см, потребуется целый год. Впрочем, это дело вполне по силам науке и технике.
Так что, как видим, фантазия школьников постепенно обретает вполне реальные черты.
Скажем, дом, который собираются построить английские архитекторы, пока не умеет расти подобно живому организму. Стены его и крыша будут сделаны из современных синтетических материалов. Зато во всем остальном новый «экологический» тип жилища во многом повторяет идею горьковских школьников.
Дом этот не будет подключен ни к водопроводу, ни к канализации, ни к электрической сети. По существу, он представляет собой замкнутую экологическую систему, использующую энергию солнца. И воплощает в себе, пусть упрощенную, модель земной биосферы.
Отходы, которые обычно отправляются в мусоропровод и в канализацию, здесь станут поступать в специальный отсек, где под воздействием солнечного тепла в них размножатся одноклеточные зеленые водоросли. Они выделят кислород, который частично окислит органические остатки. Затем сточные воды попадут во второй отсек, где за дело возьмутся специальные бактерии. В результате их деятельности выделится горючий газ метан. Его можно использовать для приготовления пищи на обычной газовой плите. А остатки переработки отходов подаются в оранжерею, где послужат удобрениями для выращивания различных овощей и фруктов.
Потребность в воде будет удовлетворена за счет атмосферных осадков, сбора утренней и вечерней росы. По расчетам специалистов, за сутки таким образом можно получать около 90 л – вполне достаточно для домашних нужд. А плоские стеклянные ящики, установленные рядом с домом, при помощи солнечного тепла нагреют эту воду до 27 °C даже зимой.Чудеса транспорта
Людям не сидится на одном месте, пожалуй, с самого зарождения человечества. Они то и дело ходят, ездят, плавают, летают… И изобрели для ускорения передвижения множество транспортных средств, многие из которых представляют собой настоящее техническое чудо.
Космический лифт
Две силы действуют воедино. В июле 1960 года «Комсомольская правда» опубликовала статью ленинградского инженера Юрия Арцутанова «В космос на электровозе». Именно в ней впервые рассказывалось о принципе действия внеземного подъемника. Потом идею подхватили другие специалисты, а всем известный английский писатель-фантаст Артур Кларк подробно описал ее в своем романе «Фонтаны рая».
Внешне все выглядит вроде бы просто. Главный элемент подъемника – трос, один конец которого крепится на поверхности Земли, другой – теряется в далеком космосе на высоте около 100 тыс. км (это примерно четверть расстояния до Луны). Причем, несмотря на то что второй конец троса может быть попросту оставлен в пространстве, он будет натянут, как струна.
Вся хитрость в том, что, подчиняясь законам физики, трос этот окажется под воздействием двух могучих разнонаправленных сил.
Чтобы понять их природу, вспомним такой опыт. Привяжите к бечевке какой-нибудь предмет и начинайте раскручивать его. Как только предмет приобретет некую скорость, веревка тут же натянется. Почему? Да потому, что на предмет действует центробежная сила. А на саму веревку – сила центростремительная, которая и натягивает ее.
Нечто подобное произойдет и с поднятым в космос тросом. Любой объект на его верхнем конце или даже сам свободный конец будет вращаться, подобно искусственному спутнику нашей планеты. Стало быть, на этот конец будет действовать центробежная сила. Одновременно на тот же трос будет действовать и противоположная сила – земного притяжения. И тем ощутимее, чем ближе его нижний конец находится к Земле. А чем дальше в космос, тем, наоборот, энергичнее проявляется центробежный фактор. При определенных условиях две противоположные силы уравновешивают друг друга. Происходит это, когда центр массы гигантского каната находится на высоте 36 тыс. км, на так называемой геостационарной орбите.
Находящиеся там спутники висят неподвижно над Землей, совершая вместе с ней полный оборот за 24 часа. Вот из этой как бы срединной точки лифтовый канат и должен идти вниз и примерно на такое же расстояние в противоположную сторону. Тогда он будет постоянно занимать строго определенное положение – перпендикулярно земному горизонту, точно по направлению к центру нашей планеты. Используя эту рукотворную вертикаль, можно отправлять кабины в космос и опускать их на Землю.
Трос из углерода? Именно этот способ путешествия в космос и был описан в романе Артура Кларка, вышедшем в свет в 1978 году. Идея Арцутанова таким образом приобрела всемирную известность. Вот только воплотить в жизнь ее почему-то никто не торопился. А все потому, что в схеме есть одно слабое звено. Неизвестно, на чем подвешивать кабину космического лифта. Если использовать обычный стальной трос, то простейший расчет показывал: он порвется под воздействием собственной тяжести уже при длине 50 км.
Артур Кларк в своем романе предложил заменить сталь на легкий и очень прочный кевлар. Однако, во-первых, где взять такое количество дефицитного и достаточно дорогого материала? А во-вторых, и в главных, даже при изобилии кевлара длину каната можно увеличить лишь на сотню-другую километров. На большее и прочности кевлара не хватает…
Это, кстати, понимал и сам писатель. А потому придумал некий сверхпрочный «псевдоодномерный алмазный кристалл», который и стал основным строительным материалом. Один из героев романа, инженер Морган, поясняет, что такой кристалл не есть абсолютно чистый углерод, «тут есть дозированные микровключения некоторых элементов». И добавляет, что производство таких кристаллов возможно только в невесомости, где нет тяжести, нарушающей кристаллическую решетку.
Самое интересное, что Кларк почти угадал. Нынешний этап интереса к проекту строительства космического лифта связан именно с углеродными кристаллами, хотя и несколько иного вида.
В 1991 году японский инженер Сумио Иишима, исследуя графитовую сажу, открыл удивительную разновидность углерода – так называемые углеродные нанотрубки. Это микроскопические, неразличимые невооруженным глазом пленочки графита, свернутые в виде крохотных цилиндров.
Диаметр каждой такой трубки в миллион раз меньше миллиметра, длина – всего нескольких микрон. Казалось бы, какой от них прок? Однако вскоре выяснилось, что цилиндрики могут самостоятельно сплетаться в такие же микроскопические канатики. Изготовленная же из них нить прочнее алмаза. Почти невесомая паутинка из углеродных нанотрубок диаметром в 1 мм может выдержать 20-тонный груз!
Имея такой удивительный материал, можно уже и подумать о строительстве космического лифта в обозримом будущем. Во всяком случае, укороченный образец «космического лифта» успешно испытали в сентябре 2005 года, сообщает PhysOrg.com. Специальный робот сумел подняться и спуститься по 400-метровому «канату», прикрепленному к воздушному шару. Эксперимент провела вашингтонская компания LiftPort, которая намерена использовать будущий «лифт» для коммерческой доставки грузов на орбиту.
Причем осуществление этого проекта грозит обернуться немалой экономией средств. Дело в том, что ныне доставка 1 кг полезного груза в космос обходится не менее 10 тыс. долларов, причем подъем на высокую, геостационарную орбиту обходится даже в 40 тыс. Космический подъемник предполагает снижение стоимости доставки до 100 долларов, то есть в 100–400 раз. И это только на первом этапе…Давайте по порядку. Но пока все это – далекие мечты, осуществление которых зависит от того, как пойдут дела со строительством первого космического лифта. Его концептуальный проект в нынешнем виде содержит достаточно подробные конструкторские разработки. Вот как проясняет некоторые технологические подробности доктор Брэдли Эдвардс из компании Highlift Systems на своем сайте в Интернете.
Прежде всего, ныне он предлагает отказаться от строительства на Земле огромной башни высотой 50 км, как это мыслилось в предыдущих проектах. Сооружение такой Вавилонской башни не только значительно удорожает проект, но и во многом ставит под сомнение его исполнение: ведь ныне ни у кого нет опыта строительства башен, достигающих стратосферы.
Сам Эдвардс предлагает сделать наземной станцией для космического лифта океанскую платформу – наподобие тех, с которых ныне ведут добычу нефти. Ее можно построить в Тихом океане, в таком районе, где практически не бывает гроз.
Вместо троса, как уже говорилось, будет использоваться широкая лента из углеродных нанотрубок. Длина ленты – почти 100 тыс. км (ею можно два с половиной раза обернуть земной шар), ширина – 1 м. Даже при планируемой толщине ленты всего в 2 микрона общая масса, учитывая гигантскую длину этой необычной «дорожки», должна получиться довольно солидной – около 800 т. Тем не менее, как показывает расчет, нанотрубки должны выдержать такую тяжесть.
Схема строительства на сегодняшний день выглядит так. Сначала на геостационарную орбиту обычными ракетами будет доставлено около 40 т ленты шириной от 5 до 11,5 см в ширину и толщиной в микроны. Когда она будет развернута на всю длину и достигнет поверхности Земли, то сможет удерживать полезные грузы весом до 495 кг.
Далее специальные подъемники будут подниматься по первоначальной ленте и постепенно расширять ее. На каждое восхождение уйдет от 3 до 4 дней. Через 2,5 года лента будет готова полностью.
Конструкция подъемника как бы охватывает ленту с двух сторон. Кабину планируется оснастить двумя комплектами роликов или гусениц. Лента будет проходить между ними, обеспечивая плавный подъем или спуск кабины за счет трения.
Для движения подъемника по ленте вверх или вниз предполагается использовать электрические двигатели. Энергия будет передаваться с Земли с помощью лазера или микроволнового излучения. Посланный луч преобразуется в электричество, которое приведет в действие моторы лифта. Скорость движения кабины составит 200 км/ч.Гладко на бумаге… Все этапы научно-исследовательских работ, проектирования и строительства четко расписаны. Так, при соответствующем финансировании уже через два года могут быть получены первые образцы сверхпрочной ленты. Ее испытания, соответствующие доработки и развертывание массового производства займут еще около 3 лет. Строительство отнимет примерно 6 лет. Наконец, еще 2,5 года уйдет на расширение ленты длиной в 100 тыс. км.
Так полагает доктор Эдвардс. Однако многие эксперты не разделяют его оптимизма. Прежде всего, непонятно, удастся ли найти в нынешнем мире столь много свободных финансов. Ведь только на сооружение первого лифта требуется около 10 млрд долларов. А вся программа стоит как минимум вчетверо дороже.
Кроме того, не решены многие принципиальные вопросы. Например, как защитить транспортную ленту от метеоритов и тех обломков, которые в изобилии ныне болтаются на околоземной орбите? Если покрыть ее синтетическим материалом или тонкой металлической броней, то сразу же ее вес многократно увеличится.
Еще одна трудность – мощные порывы ветра. Метровая по ширине лента имеет высокую парусность. А гарантировать, что в данном районе океана сильных ветров вообще не будет, невозможно. Придется также подумать и о защите всего сооружения от ударов молний, океанских штормов и т. д.
Наконец, подобное сооружение – лакомый кусок для террористов. Представьте себе, каков будет резонанс, если в океан ухнет кабина космического лифта…
Тем не менее даже скептики признают чрезвычайную перспективность использования тросовых транспортных систем в космонавтике в будущем. Спор идет лишь о сроках. Так, представитель NASA Роберт Казанова полагает, что первый космический лифт может появиться лет через пятьдесят.
Примерно такие же сроки называет и доктор технических наук, лауреат Государственной премии Георгий Успенский, возглавляющий отделение в Центральном НИИ машиностроения Росавиакосмоса. Он еще в 1989 году опубликовал подобные же расчеты по перспективным космическим транспортным системам.
Ну а дальше вполне возможно продление этой трассы до Луны. Освоение же Луны, строительство на ней ракетодрома откроет возможность путешествий к дальним окраинам Солнечной системы или даже в иные звездные системы.Летящие по струнам
«Вселенский поезд»?! Сама эта система отпочковалась в свое время от другого проекта, идею которого Юницкий позаимствовал у К.Э. Циолковского. «Вокруг одного из меридианов планеты устроен гладкий путь, и на нем – охватывающий кругом планету и ползущий по ней пояс, – писал основоположник нашей космонавтики в научно-фантастической повести “Грезы о Земле и небе”, – это есть длинная кольцеобразная платформа на множестве колес… На этой платформе тем же способом двигается другая такая же платформа, но поменьше и полегче, на другой – третья и т. д.».
По сути дела, идея Циолковского представляет собой движущийся многоэтажный кольцевой тротуар, на котором, переходя с яруса на ярус, можно достичь первой космической скорости – 7,9 км/с.
Техническое воплощение такого замысла в точности нереально. Где взять материалы, способные длительное время не разрушаться при тысячах и тысячах градусов? (А именно такие температуры возникают при первой космической скорости в результате трения элементов конструкций об атмосферу.)
Стало быть, идея Константина Эдуардовича – пустая трата времени? Да, если пытаться претворить ее «в лоб». Оригинальную задумку калужского мечтателя мог спасти лишь подход нетривиальный – на уровне редкого творческого озарения. Его нашел и детально проработал тогда еще молодой сотрудник Гомельского института механики металлополимерных систем Академии наук Белоруссии А. Юницкий.
Представьте: вдоль экватора сооружается эстакада. Легкая, изящная, отдаленно напоминающая пешеходный переход над железнодорожными путями. Особой массивности нет – эстакаде предстоит держать, в пересчете на каждый погонный метр, не такой уж большой груз. Эстакада не обязана быть очень «гладким путем» – она вполне может следовать перепадам рельефа. В океане дорога будет опираться на заякоренные плавучие понтоны, размещенные ниже поверхности воды с тем расчетом, чтобы не препятствовать проходу судов. На эстакаде размещается вакуумная разгонная система. Из чего она состоит? Прежде всего это прочная, диаметром несколько десятков сантиметров металлическая труба длиной в окружность Земли – 40 тыс. км. Через специальные окна в нее на всю длину помещают другую трубообразную конструкцию, начиненную контейнерами с полезной нагрузкой. Это ротор. Он также равен длине экватора.
По окончании загрузки из большего трубопровода с помощью высокопроизводительных насосов откачивается воздух, между трубами создается чрезвычайно высокое разрежение, почти полный вакуум.
Вдоль вакуумированной трубы на эстакаде идет статор линейного электродвигателя. Здесь же специальная магнитная система, при включении которой ротор-кольцо с полезным грузом, предназначенным для выведения в космос, отрывается от стенки трубы и зависает в ее центре. Эта система магнитного подвеса и удержания – подобная тем, что испытываются на современных поездах на магнитной подушке, – исключает возможность касания ротором стенок трубы на участках ее изгиба; например, когда эстакада пересекает впадину или возвышенность.
Теперь давайте посмотрим, как такая удивительная машина работает. Кольцо ротора, как мы помним, своеобразным поясом плотно охватывает поверхность Земли. А теперь предположим, что длина окружности кольца начнет увеличиваться. Что при этом произойдет? Соответственно начнет расти и диаметр, кольцо начнет отрываться от поверхности Земли, тем дальше удаляясь от нее, чем больше разница в длинах окружностей.
«Но ведь кольцо стальное, не резиновое, – резонно скажете вы. – Как же может оно растягиваться? Какая сила его растянет?..»
Верно – не резиновое. Но ведь растягиваться может и сталь. И не так уж мало – на 12–35 % от своей первоначальной длины. Расчет же показывает: чтобы каждая точка планетарного кольца удалилась от его поверхности на 100 км, вполне достаточно, если длина его окружности возрастет всего лишь на 1,6 %. А растянуть кольцо могут центробежные силы, которые появятся, если его раскрутить.Ожерелье для Земли? Теперь, когда мы немного разобрались в теории, давайте посмотрим, как все это может выглядеть на практике.
Корпус ротора надо сделать двойным: наружный слой – из металла высокой проводимости: меди, алюминия, а еще лучше – из сверхпроводящего материала; внутренний – из стали или другого прочного материала.
Статором же этого всепланетного электродвигателя, как мы говорили, послужит эстакада. Именно на ее обмотки будет подан переменный ток, который породит бегущее вдоль ротора магнитное поле. Оно наведет в его наружном слое поперечные электрические токи, взаимодействующие с бегущим магнитным полем статора. В результате возникнет сила, направленная по продольной оси ротора. Находящееся в вакууме кольцо придет в движение.
Каждый его погонный метр, согласно расчету, имеет вес 20–30 кг; стало быть, общая масса разгоняемого кольца составляет около миллиона тонн. Поэтому время разгона «вселенского поезда» до первой космической скорости будет не так уж мало: в зависимости от мощности источников электропитания, оно может составить от нескольких дней до 2–3 недель.
Представим, нужная скорость достигнута. Притяжение Земли и центробежные силы уравновешены; для ротора-кольца наступила невесомость. Однако линейные электродвигатели продолжают разгон. Центробежные силы растут, ротор стремится к подъему, но система магнитной центровки продолжает удерживать его от касания – теперь уже с верхней частью трубы.
Давление по мере дальнейшего разгона все нарастает. И вот, наконец, достигнута стартовая скорость – 10 км/с! Отключаются источники электропитания, отходят в сторону державшие вакуумированную трубу замки, и она, с несущимся внутри кольцом, отрывается от эстакады и начинает уходить вверх, движимая центробежными силами.
«А если электропитание отключилось? – спросите вы. – Тогда магнитный подвес перестает работать, ротор рвется кверху, касается трубы и – авария; мгновенно плавятся стенки, нарушается вакуум!..»
Нет, этого не случится. Чтобы излишне не загромождать техническое описание разгонной системы, мы намеренно опустили одну деталь. Кроме ротора, в большей трубе – на ее внутренних стенках – имеется устройство автономного магнитного подвеса. Его питание происходит за счет частичного торможения ротора в процессе подъема всей конструкции: кинетическая энергия трансформируется в электричество. Так что центровка продолжает сохраняться.
И вот планетарных размеров «бублик», растягиваясь, продолжает удаляться от земной поверхности. Но герметичность его сохраняется – ведь удлинение конструкции, как мы помним, относительно небольшое, чуть больше процента, и никаких перенапряжений вакуумная оболочка не испытывает, воздух в нее не проникнет.
Когда же атмосфера остается внизу, срабатывают пирозаряды, оболочка раскрывается, подобно двустворчатой ракушке, и ее фрагменты опускаются на парашютах для повторного использования. Освобожденный ротор, растягиваясь далее, продолжает набирать высоту.
По своей конструкции он состоит из отдельных участков-контейнеров, соединенных друг с другом специальными стержнями. Когда ротор достигает расчетной высоты, разрывные силы превысят прочность соединяющих стержней и кольцо разъединится на фрагменты. Цепочки контейнеров начнут, так сказать, самостоятельную жизнь – на орбите появится множество спутников, каждый груз используется по своему назначению. А можно, в принципе, оставить и все кольцо в целости. И тогда вокруг Земли появится своеобразное ожерелье – бывший вселенский поезд превратится в кольцеград. А рядом с ним со временем появится другой, третий… В космосе смогут жить и работать множество людей. Работы же для них – непочатый край.С неба на землю. Как видите, проект еще в те далекие годы был основательно проработан. Однако не осуществлен до сих пор. Почему? Причина до банальности проста, та же, что в свое время помешала строительству Вавилонской башни…
Сами понимаете, одной нашей стране, да еще в нынешнем состоянии, такой проект не потянуть. Да и трасса пойдет отнюдь не только по территории России, так что все равно надо договариваться всем миром, а потом уж строить. Людям же все время что-то мешает. Деньги на войну находятся, а вот на что-нибудь путное их нет…
Поэтому А.Э. Юницкому пришлось спуститься с небес на землю и трансформировать свою первоначальную разработку вот каким образом.
В России, как говаривал еще Салтыков-Щедрин, две главные проблемы. Ну, о дураках мы поговорим как-нибудь в следующий раз. А вот о дорогах порассуждать тут самое место. Точнее – об их отсутствии.
Если вы посмотрите на карту нашей страны, то увидите, что дорожной сетью более-менее регулярно покрыта лишь европейская часть нашей страны, да и то в центральной и южной части. А чем севернее, тем дорог все меньше, вплоть до полного их отсутствия где-нибудь по полуострове Канин. И до мыса Канин Нос и одноименного поселка на нем можно добраться лишь морем или по воздуху. А по земле разве что на оленях или на каком-нибудь супервездеходе. Да и то нет уверенности, что он где-нибудь не канет в болотистой тундре.
Аналогичная картина, только в еще больших масштабах, в Якутии, Восточной и Западной Сибири, на Чукотке, Камчатке и в большинстве районов Дальнего Востока.
Причем строить в этих местах хоть железную дорогу, хоть асфальтированное шоссе – гиблое дело. История БАМа – тому лишнее свидетельство.
Что же делать? Развивать нетрадиционную транспортную сеть. Одни предлагают использовать транспорт на воздушной подушке, другие – дирижабли… А вот Юницкий предлагает… тянуть струну.Как устроен путь? Эта идея пришла ему в голову, как уже говорилось, когда изобретатель проектировал свой «вселенский поезд». Чтобы он смог разогнаться, нужно подготовить ему соответствующую трассу. А как ее проложить не только по суше, но и по морям-океанам?..
Перебирая множество различных вариантов, Анатолий Эдуардович в конце концов и пришел вот к какой идее.
«Однопутная трасса СТС, – пишет он в своей монографии, – представляет собой два специальных токонесущих рельса-струны (изолированные друг от друга и от опор), по которым движется четырехколесный высокоскоростной электромодуль».
Если же мы перейдем с языка технического на обыденный, то получится примерно такая картина. Представьте себе, что по той же тундре протянулась цепочка анкерных опор. По своему внешнему виду, да и по конструкции они во многом напоминают опоры высоковольтных линий электропередачи. Только провода между ними протянуты не совсем обычные.
«Рельс-струна с точки зрения строительной механики представляет собой жесткую нить, включающую балку (пустотелый рельс специальной конструкции) и размещенные внутри с провесом несколько прочных стальных канатов, – продолжает свои рассуждения автор. – Если эти канаты потом натянуть с суммарным усилием в несколько сотен тонн, то получится весьма прочная конструкция. Останкинская башня – тому свидетельство. Даже после пожара, когда часть канатов лопнула, а другая – ослабла, она продолжает стоять и не упала, вопреки многочисленным прогнозам»…
Говоря иначе, рельс-струна сочетает в себе свойства гибкой нити и жесткой балки. Ближайшим аналогом этой конструкции является предварительно напряженная железобетонная балка моста. Только в данном случае в качестве связующего вещества вместо тяжелого бетона лучше использовать эпоксидную смолу или иной подходящий полимер.
Как показывают расчеты, такая конструкция оказывается прочнее и легче железнодорожного рельса. И в изготовлении не представляет собой ничего особого сложного. Сам рельс в сечении напоминает обычный швеллер, а струна представляет собой пучок стальных проводок, подобных тем, что ныне выпускаются для канатов, корда автомобильных шин и т. д.
Два таких рельса-струны и образуют путь, по которому может двигаться вагон-модуль.
Чем такой путь лучше традиционного железнодорожного? По многим критериям. Во-первых, под стальные пути обязательно надо класть «подушку». А ее стоимость в болотистой местности может в десятки раз превосходить стоимость самого пути. Во-вторых, в районах вечной мерзлоты есть опасность, что в жаркое лето даже многометровая подушка все-таки «поплывет», а вместе с нею разрушится и путь.
Анкерные же опоры ЛЭП уже в настоящее время научились ставить, практически не затрагивая вечную мерзлоту. Она не мешает, а, напротив, укрепляет сооружение.
Далее, зимой в северных регионах нашей страны железнодорожные пути то и дело заносит снегом, их приходится постоянно чистить, расходуя на это немало сил, средств, времени и энергии. Струну же чистить не надо – на ней снег попросту не держится.
Не надо ее и особо охранять – редкий дурак полезет на многометровую высоту, да еще зная, что рельс-струна находится под напряжением. А вот гайки с обычных рельсов в нашей стране принято свинчивать еще со времен Чехова…
Прогиб же под весом вагона-модуля, как показывают расчеты, составит не более 1 %. В переводе на обыденный язык это означает, что вагоны могут мчаться по идеально ровному, действительно натянутому, словно струна, пути со скоростью до 500 км/ч!
Ну а для большей безопасности между основными опорами поставят еще и дополнительные, вспомогательные. Кроме того, внутри каждого рельса-струны проходят три многожильных троса. Так что вероятность обрыва сразу их всех одновременно равна практически нулю.
Есть также варианты установки опор в различных климатических и географических условиях, в том числе и над морем. При большей же глубине океана трасса может быть проведена в туннелях-трубах, проложенных либо по дну, либо в толще воды с расчетам обеспечения нулевой плавучести.
Предлагая свой проект вниманию общественности, А.Э. Юницкий и его коллеги просчитали все до мелочей. И уж конечно, особое внимание они обратили на экономическое обоснование проекта.
Так вот расчеты показали, что километр усредненной обустроенной двухпутной трассы СТС при серийном производстве будет стоить порядка 1–2 млн долларов на равнине, от 2 до 4 – в горах, и 5—10 млн при размещении в трубе, проложенной в толще моря. Для сравнения укажем, что километр современной высокоскоростной железной дороги обходится где-то в 10–15 млн долларов, а километр автобана в средней полосе стоит от 3 до 10 млн долларов.
Выводы, как говорится, делайте сами. Юницкий же заверяет, что стоимость проезда на таком транспорте будет не дороже, чем в плацкартном вагоне обычного поезда. И это при самолетной скорости движения!Частники в космосе
Полет на 101 км. В июне 2004 года группа инженеров, возглавляемая Бартом Рутаном, осуществила первый в мире частный суборбитальный полет. Самолет SpaceShipOne под управлением космонавта-любителя Майкла Невилла поднялся на высоту свыше 100 км и благополучно приземлился на аэродроме в Калифорнии. Таким образом командой Рутана сделан еще один шаг к завоеванию приза в 10 млн долларов, который был учрежден в 1996 году Питером Диамандисом, предпринимателем из Сент-Луиса, штат Миссури, и должен был достаться тому, кто первый доставит в космос хотя бы одного туриста.
По условиям конкурса претенденты должны были стартовать до 1 января 2005 года. В космической гонке приняли участие свыше двух десятков коллективов из Аргентины, Канады, России, Англии и США. Правда, достижения большинства были сомнительны с самого начала…
Иное дело – команда Барта Рутана. Конструктор прославился еще в 1986 году, когда построил самолет «Вояджер», на котором его брат Дик Рутан вместе с Джейн Игер совершил беспосадочный полет вокруг земного шара за девять суток.
В апреле 2003 года Барт продемонстрировал транспортную систему SpaceShipOne, состоящую из самолета и ракетоплана, способного, по заверению конструктора, доставить людей в космос. Затем было совершено несколько испытательных полетов, которые показали, что самолет-ракетоносец «Белый рыцарь» и ракетоплан в принципе готовы к штурму высоты.
Схема такова: высотный самолет «Белый рыцарь» поднимает небольшой ракетоплан на высоту 13–14 км. Затем тот стартует и, преодолев еще 87 км на собственных двигателях, дальше движется по инерции до высоты примерно 100 км, описывая параболу. При этом его экипаж пребывает в невесомости 3–4 минуты, а затем возвращается на землю, спланировав на крыльях ракетоплана, которые разворачиваются в рабочее положение на высоте 24 км.
Барт Рутан предложил для этой схемы ряд новшеств. Например, работа ракетного двигателя основана на жидкой окиси азота, которая проходит через пустотелый резиновый цилиндр. Жидкость представляет собой мощный окислитель, благодаря которому резина сгорает с повышенной интенсивностью, создавая при этом тягу. Таким образом, система сочетает безопасность ракетного двигателя на жидком топливе (при помощи клапана его можно быстро отключить) с простотой твердотопливного ракетного ускорителя.
Однако раньше на подобной гибридной тяге в космос никто не летал. И были опасения, что при прохождении окиси азота через резиновую оболочку могут образоваться ударные волны, что приведет к потере стабильности. Тем не менее все обошлось…
Имелись и другие трудности. Например, аэродинамику своего корабля Рутан тщательно смоделировал на компьютере, но испытаний в аэродинамической трубе не проводил. Он рассчитывал проверить пригодность проекта сразу в реальном полете, навесив аппарат на «Белого рыцаря». А это – известный риск.
Тем не менее Рутан был уверен в надежности своих технологий. И в самом деле, в начале октября 2004 года команде создателей SpaceShipOne удалось выиграть этот приз.
Впрочем, сама по себе награда не так уж дорога. Рутан потратил на проект более 25 млн долларов, полученных им от спонсоров, которых, видимо, больше привлекает возможность заработать на космических туристах.
По плану их собирались возить в космос по три человека в неделю. Каждый заплатит порядка 80 тыс. долларов. Согласитесь, это намного меньше 20–40 млн долларов, которые тратят на полет нынешние космические туристы.
А если построить аппарат, способный взять на борт сразу 15 человек, то цена за место и еще упадет. Тем не менее инициаторы проекта рассчитывают зарабатывать ежегодно до миллиарда долларов. То есть куда больше обещанных 10 млн долларов…
Наши конструкторы тоже попытались было участвовать в этом заочном соревновании. И продемонстрировали прототип ракетоплана С-XXI, похожего на уменьшенный «Буран». Создала его частная «Суборбитальная корпорация» под руководством Сергея Костенко.
В проекте участвовало и КБ имени Мясищева, создавшее стратосферный самолет М-55 «Геофизика», который и должен поднять С-XXI с экипажем в три человека на высоту 17 км на своей «спине». Для этого М-55 оснастят двумя дополнительными ракетными ускорителями. Далее С-XXI, по идее, полетит самостоятельно. И, совершив суборбитальный полет, вернется на аэродром на своих крыльях.
По словам главного конструктора проекта Валерия Новикова, С-XXI позволит совершить своего рода революцию в астронавтике, поскольку приведет к появлению нового поколения космических носителей многоразового использования – куда более дешевых и надежных, чем нынешние. Однако пока готов лишь макет нового космоплана, на большее нет денег – наши миллиардеры предпочитают покупать футбольные и баскетбольные команды, дорогие яхты и недвижимость за рубежом, нежели вкладывать деньги в космические проекты.Вторая попытка. Барт Рутан и его команда тем временем не остановились на достигнутом. Они спроектировали и построили SpaceShipTwo. В отличие от своего предшественника он может нести на борту до 8 человек (6 пассажиров + 2 пилота), стал крупнее и комфортнее. Улучшены и полетные характеристики. Максимальная высота полета теперь 140 или даже 320 км, что позволит увеличить время в невесомости до 6 минут.
Первый тестовый полет состоялся в марте 2010 года. Всего запланировано порядка 100 тестовых полетов. Начало коммерческой эксплуатации – не ранее 2012 года.
При этом Барт Рутан и его коммерческий партнер Ричард Брэнсон, основавший предприятие Virgin Galactic, сами собираются участвовать в первых полетах SpaceShipTwo, чтобы показать всем свою уверенность в надежности конструкции.
Всего планируется построить пять космолетов SpaceShipTwo и два самолета-носителя White Knight Two. Планируется, что помимо туристических задач SpaceShipTwo будет выполнять исследования атмосферы. Часть приборов будет размещена на самолете-разгонщике WhiteKnightTwo с целью регулярного измерения содержания газов (метана и углекислого газа) на высотах 8—15 км, а также получение проб воздуха с этих высот. При помощи самого SpaceShipTwo будут проводиться изучение ионосферы на высотах 100–110 км и более.
7 декабря 2009 года Virgin Galactic продемонстрировала миру готовый корабль. На официальном сайте компании можно забронировать билеты стоимостью в 200 тыс. долларов каждый.
Кстати, среди первых 300 туристов, полностью оплативших будущий полет, есть и россияне. Среди российских космических туристов, имена которых уже озвучил Virgin Galactic, в основном фигурируют представители крупного бизнеса – президент рекламного агентства Orange Игорь Куценко, его коллега по бизнесу Сергей Тяглов и его родители, а также экс-совладелец «Евросети» Тимур Артемьев с супругой.
15 июля 2010 года челнок SpaceShipTwo совершил пробный 6-часовой полет с экипажем на борту в атмосфере. Полет челнока над калифорнийской пустыней Мохаве был совершен в пристыкованном состоянии к самолету-платформе White Knight Two.
21 августа 2010 года при очередном приземлении на аэродроме в пустыне Мохаве (штат Калифорния) произошла авария самолета-носителя White Knight Two; у четырехмоторного самолета было повреждено левое шасси.
Поломку исправили, и 10 октября 2010 года на том же аэродроме Мохаве состоялся первый испытательный полет самого ракетоплана. Аппарат был поднят самолетом-носителем на высоту 15 км, после отделения от самолета-носителя и 15-минутного свободного полета совершил посадку.
4 мая 2011 года над пустыней Мохаве суборбитальный самолет впервые продемонстрировал эффективность уникального хвостового оперения, которое позволяет аппарату безопасно входить в атмосферу. За 45 минут носитель поднялся на высоту 15,7 км и сбросил SpaceShipTwo. Хвостовое оперение впервые было повернуто вверх на угол 65°. В этой конфигурации аппарат пролетел 1 минуту 15 секунд и почти вертикально спустился на 4,7 км. Суборбитальный самолет показал отличную устойчивость и управляемость. На высоте 10 км пилоты повернули оперение в обычный, «самолетный» режим и спустя 11 минут 5 секунд после сброса с борта WhiteKnightTwo приземлились на взлетно-посадочную полосу.
Таким образом подготовка к началу коммерческих суборбитальных полетов идет полным ходом. «Мы хотим, чтобы наша программа стала началом новой эры космического туризма», – заявил сэр Брэнсон.Датская самодеятельность. Тем временем на передний план неожиданно выдвинулась Дания – страна, ранее как будто никогда не строившая космических планов. Тем не менее в октябре 2010 года мировые СМИ поместили сенсационное сообщение. Кристиан фон Бенгтсон – глава компании Copenhagen Suborbitals – объявил об испытании космической ракеты HEAT 1-Х.
И все мировое сообщество стало следить за датским экстремальным экспериментом. Ведь в случае успеха Кристиана фон Бенгтсона Дания стала бы четвертой страной мира, самостоятельно запустившей в космос человека. И первой, сделавшей это в рамках негосударственного коммерческого проекта.
Разработка этого экстравагантного носителя началась в 2004 году. Причем удивительно уже то, что его создатели довели проект до «железа» – ведь компания финансируется исключительно частными спонсорами и добровольными меценатами из числа астрономов-любителей. Носитель работает на жидком кислороде и отличается небольшими размерами – 9 м в длину и 64 см в диаметре. Разгонный блок работает лишь 60 секунд, обеспечивая необходимое ускорение менее чем в 3g. Успешное тестирование его прошло зимой и весной 2010 года.
Капсула ракеты Tycho Brahe способна взять на борт всего одного человека и предоставляет ему широкий обзор через прозрачный купол. При старте он должен находиться в ракете в положении стоя, оставляя место для дополнительного оборудования, необходимого для полета, решения научных и коммерческих задач. А первым пилотом этого корабля хочет стать Питер Мэдсен (тоже датчанин).
Ракета должна подняться на высоту 30 км и, после отделения ступеней, сбросить в море на парашюте капсулу с находящимся внутри манекеном. Питера Мэдсена пока решили поберечь, хотя его жена дала добро на его подвиг, заявив: «Пусть летит куда хочет».
Первый испытательный запуск ракеты HEAT 1-Х проходил в Балтийском море. Испытание, которое двое датских конструкторов с юмором назвали «краш-тест», закончился полным провалом. Ракету с капсулой, названную в честь датского астронома Тихо Браге, первоначально должны были запустить с подводной лодки в окрестностях острова Борнхольм. Но когда обратный отсчет добрался до нуля, из нижней части аппарата повалил дым, как из старинного паровоза. Инцидент объяснили замерзанием клапана, контролирующего подачу жидкого кислорода.
Проанализировав причины неудачи, датчане подготовили второй запуск, который и состоялся в начале июня 2011 года. Первая в мире самодельная космическая ракета была успешно запущена с плавучей платформы близ острова Борнхольм в Балтийском море.
Испытательный старт опять-таки состоялся не сразу. Поначалу были проблемы с зажиганием, но разработчики быстро все исправили, и ракета массой 2000 кг взлетела. На борту ракеты вместо человека находился манекен, который вскоре был благополучно выловлен из воды.
Спонсировали проект около 20 компаний, а также власти Дании. В будущем конструкторы рассчитывают отправить в космос первого датчанина. Таким образом, Дания может стать четвертой космической державой в мире после России, США и Китая.«Русь» и другие. Впрочем, не желают упускать своего первенства и признанные лидеры полетов в космос – Россия и США.
У нас вместо оказавшегося не очень удачным проекта «Клипер» ныне ведутся разработки над космическим кораблем, известным под предварительным названием «Русь». Работы над проектом нового корабля ведутся в строгой секретности, его эскизы – полная тайна РКК «Энергия».
Все, что о нем известно: корабль будет иметь форму конуса. Ведь конус – оптимальная форма для прохождения плотных слоев атмосферы. «Космический аппарат, который с первой космической скоростью влетает в нашу атмосферу, нагревается до 2–2,5 тысячи градусов. Никакие материалы, никакие стали, металлы подобное выдержать не могут. Поэтому мы вынуждены отказаться от развитой поверхности. Это будет комбинация различных систем приземления – то есть парашютная и реактивная», – пояснил президент Ракетно-космической корпорации «Энергия» Виталий Лопота.
Новые корабли смогут выводить на околоземную орбиту до шести членов экипажа и перевозить не менее 500 кг груза. На окололунную орбиту они будут способны доставить четырех космонавтов и 100 кг груза.
Руководитель пилотируемых программ Роскосмоса Алексей Краснов отметил, что первые запуски будут проведены с космодрома Байконур, но позже все старты будут осуществляться с космодрома Восточный, который должен быть построен в Амурской области.
«Корабль должен летать успешно как на околоземную орбиту, то есть к МКС, к другим станциям такого же типа, к будущему сборочному комплексу на околоземной орбите, так и иметь возможность полета на орбиту вокруг Луны, находиться не менее 30 суток в автономном полете», – уточнил он.
В Роскосмосе на эту программу – большие надежды. Вероятно, новый аппарат станет частью марсианской программы. Будущий межпланетный комплекс соберут на так называемой низкой орбите Земли. Его вес может быть до 500 т. В собранном виде конструкцию постепенно поднимут на высоту 200 тыс. км, и на это понадобится несколько месяцев. Экипаж марсианской экспедиции доставят в последний момент перед стартом, чтобы космонавты не получили дополнительную дозу солнечной радиации, и уже с высокой орбиты комплекс стартует в сторону Красной планеты.
О необычной задумке разработчиков корабля рассказал гендиректор и главный конструктор Научно-производственного предприятия «Звезда» Сергей Поздняков.
«Есть идеи посадить космонавтов, которые не принимают участие в управлении кораблем, в герметичные капсулы вместо скафандров. Космонавт входит в такую капсулу, закрывает гермомолнию и на опасных этапах полета сидит в ней, как в яйце», – описал конструкцию гермокапсул Поздняков. Он подчеркнул, что пока новая концепция существует только на уровне идеи. Детальные разработки могут начаться после того, как в «Звезду» поступят требования к системам жизнеобеспечения экипажа, в частности информация о параметрах перегрузок и времени полета в случае разгерметизации кабины.
Примерно по такому же принципу пошло американское NASA, создавая свой будущий корабль «Орион». Его первый полет запланирован на 2014 год.
А осенью 2010 года совершил первый испытательный полет космический корабль Dragon компании SpaceX; он успешно приземлился с помощью парашютной системы, будучи сброшен с самолета-носителя. Космический корабль Dragon и ракета-носитель Falcon 9 компании SpaceX были выбраны NASA в качестве транспортного средства для доставки грузов на борт Международной космической станции.
Dragon – это первый и довольно успешный опыт создания космического корабля частной компанией. С помощью NASA инженерам SpaceX удалось создать относительно недорогой, простой и весьма надежный космический аппарат. Имея все достоинства российского «Союза-ТМ» (это основной транспорт МКС), Dragon на одну тонну легче, имеет вдвое больший объем герметичного отсека (10 куб. м) и может спустить на землю куда больший груз – 2,5 т.Кто охотился за луноходом?
Кто придумал лунную танкетку? Долгое время имена инженеров, сконструировавших и построивших «Луноход-1» и «Луноход-2», держались в секрете. Правда, теперь мы знаем – первое транспортное средство для Луны было создано в конце 60-х годов XX века в бывшем «почтовом ящике», что базируется в подмосковных Химках, под руководством Г.Н. Бабакина.
А вот изобретено оно было еще раньше, в середине 50-х годов прошлого столетия. Звали человека, придумавшего луноход, Юрий Сергеевич Хлебцевич. Во время войны работал в засекреченном конструкторском бюро. А потом перешел на работу в Московский авиационный институт, где у него появилась возможность заняться проектами не только сегодняшнего, но и завтрашнего дня.
В ту пору журнал «Знание – сила» предложил своим авторам, среди которых был и Хлебцевич, посмотреть на мир как бы из года 1974-го. Вот тогда в печати и появилось первое упоминание о луноходе.
Появилось и… вскоре исчезло. Все публикации о «танкетке Хлебцевича» были изъяты из свободного доступа. Почему? Об этом ныне остается лишь догадываться. Скорее всего, запрет последовал потому, что где-то в недрах «королевского хозяйства» примерно в то время были начаты работы по созданию реальных луноходов. И шум в прессе на эту тему прекратили во избежание случайных утечек информации. У нас же любят всяческие секреты.
Но если это так, почему не пригласили к сотрудничеству самого Юрия Сергеевича? Объяснение этому может быть такое: Хлебцевич был не «из той системы». Возможно, С.П. Королев даже хотел привлечь специалиста, но сделать этого без согласия «компетентных органов» он не смог. И поручил освоение Луны Георгию Николаевичу Бабакину.
Кстати, в музее Научно-производственного объединения, которое ныне носит имя Г.Н. Бабакина, вам могут показать уникальный в своем роде экспонат – «Луноход-3». Два первых лунохода, как известно, остались на Луне. А вот «Луноход-3» туда не долетел. Потому как был спроектирован совсем для другой цели. Если бы на Луну, как намечалось, ступили наши космонавты – Валерий Быковский или Алексей Леонов, – они бы не только ходили, но и катались на специализированном транспорте. Для этого на «Луноходе-3» предусматривалась площадка, на которую мог стать человек в скафандре подобно тому, как располагаются водители на электрокарах. Однако советская лунная программа была свернута, и «Луноход-3» отправился в музей.
Однако мы несколько забежали вперед…В поход, луноход! Сам же «Луноход-1» под руководством Бабакина был разработан в рамках секретной программы и представлял собой герметичный приборный отсек, смонтированный на 8-колесном самоходном шасси, изготовленном во ВНИИ «Трансмаш».
Как рассказывали мне конструкторы, были опробованы различные варианты шасси – на гусеницах, даже на механических ногах, но остановились, в конце концов, на привычных колесах с «баллонами» из металлической сетки. Хотя общая опорная площадь колес составляла всего 0,25 кв. м, а весил «Луноход-1» на Земле 756 кг, в условиях лунного притяжения, которое в 6 раз меньше земного, они обеспечили достаточную проходимость по лунному грунту.
Исследовательская аппаратура требовала поддержания температурного режима от 0 до 40 °C. Выдерживать его, когда на лунной поверхности –150 °C ночью и +120 °C днем, было непросто. Поэтому верхняя часть открывающейся крышки приборного отсека использовалась как радиатор охлаждения. В качестве испарителя применялась вода, а в воздушном контуре – азот. Источником же тепла служил ядерный подогреватель, работавший на изотопах. А электричество давала солнечная батарея, которая могла поворачиваться под разными углами для точного ориентирования на Солнце.
В передней части «космического джипа» располагались датчики и оптико-механические телекамеры для управления движением и фотографирования лунной поверхности.
Управляло «Луноходом-1» специальное подразделение Центра дальней космической связи в Крыму. В оперативную смену входило пять офицеров: водитель лунного аппарата, штурман, инженеры, следившие за работой антенны и бортового оборудования, а также командир расчета. Вместе с техническими специалистами и научными консультантами одна рабочая смена командования «Луноходом» составляла 30 человек.
Сложность управления заключалась в долгом прохождении радиосигнала; оператор наблюдал обстановку с опозданием в 2 секунды. Кроме того, из-за слишком низкой установки телекамер дальность видения «лунной трассы» составляла только 8 м, а потому скорость движения «Лунохода» не превышала 140 м/ч.
Тем не менее программа исследований лунной поверхности была успешно выполнена. Вместо запланированных трех месяцев «Луноход-1» проработал на Луне десять с половиной. За это время он проехал расстояние в 10 540 м и исследовал площадь в 80 тыс. кв. м.
Опыт создания и эксплуатации «Лунохода-1» затем пригодился для «Лунохода-2», а также был использован и на Земле. Во время ликвидации последствий взрыва на Чернобыльской АЭС позарез оказался нужен аппарат, способный работать в условиях жесткой радиации. В кратчайшие сроки специалисты из ВНИИ «Трансмаш» изготовили на основе лунохода безотказного робота, благодаря которому остались в живых многие ликвидаторы аварии.Кому нужен «лунный джип»? Нынешний виток интереса к луноходам связан не только с приближающейся знаменательной датой, но и некоторыми примечательными фактами в истории луноходов.
Вспомним хотя бы, как в повести «Омон Ра» Виктор Пелевин рассказал жуткую историю о безногих камикадзе, которые, пройдя тренировки в подвалах Лубянки, отправились на Луну прямо в своих ватниках и катались там на луноходах, пока хватило сил. И воздуха…
Только улегся шум, поднятый этой фантастической историей, как по страницам СМИ прокатился очередной «девятый вал». Дескать, луноходы и впрямь оказались транспортом для прогулок. Только не людей, а тех «зеленых человечков», которые издавна приглядывают за нами с Луны. Ведь Селена-то на самом деле внутри полая и издавна служит им базой.
Именно лунатики, дескать, и содержат наши луноходы в идеальном порядке. В чем американцы недавно убедились с помощью новейшего лунного зонда Lunar Reconnaissance Orbiter, с высоты 50 км рассмотревшего, что «космический джип» в полной исправности стоит на поверхности Селены.
Правда, на снимках «Луноход-1» выглядит всего лишь как некая букашка величиной меньше муравья. А потому о том, что это именно наш «джип», профессор Том Мерфи и его студенты из Калифорнийского университета определили лишь с помощью уголкового отражателя – этакой открытой коробочки с тремя металлическими зеркалами, закрепленными перпендикулярно друг другу. Особенность отражателя состоит в том, что лазерный луч, попавший на зеркала, отражается в ту точку, из которой был выпущен.
На нашем самоходном аппарате был установлен французский уголковый отражатель. И первые эксперименты с его помощью были проведены в 1971 году одновременно в СССР и во Франции. Потом долгое время луноходом никто не интересовался. А когда три года назад американцы из NASA попытались его отыскать, то сразу сделать этого не смогли.
Дело в том, что точное местоположение лунохода было неизвестно ученым – в 70-х годах навигационная техника была развита хуже, чем сейчас. И отыскать аппарат, размер которого сравним с автомобилем «Ока», на расстоянии в 384 тыс. км – задача посложнее, чем отыскать иголку в стоге сена.
Все изменилось в 2009 году, когда американцы запустили аппарат Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO), оснащенный камерой LROC, специально предназначенной для фотографирования объектов размером до нескольких метров. На одном из присланных им снимков специалисты и заметили подозрительный светлый объект. Определить, что пятнышко, которое запечатлела камера, – это автоматическая станция «Луна-17», помогли уходящие от объекта колеи. Их мог оставить только «Луноход-1». И, проследив, куда ведет след, ученые обнаружили аппарат.
Нужен же он оказался исследователям не более и не менее как для проверки теории относительности! Собственно, сам луноход как таковой специалистов не интересует. Единственная деталь, ради которой они годами разыскивали аппарат, – это установленный на нем уголковый отражатель.
Причем «Луноход-1» – не единственный аппарат на Луне, снабженный уголковым отражателем. Еще один установлен на «Луноходе-2», а три других были доставлены на спутник в ходе 11, 14 и 15-й экспедиций «Аполлон».
Мерфи и его сотрудники в своих исследованиях регулярно использовали их все пять отражателей. И ныне для проведения полноценных экспериментов ученым не хватало именно отражателя «Лунохода-1». Как объяснил Мерфи, все дело в местоположении аппарата, которое идеально подходит для проведения опытов по изучению характеристик жидкого ядра Луны и определения ее центра масс. Жидкие же «внутренности» Луны влияют на характер движения спутника (попробуйте вращать на столе вареное и сырое куриные яйца, и вы сразу увидите, как проявляется это влияние), и поэтому для получения точной картины необходимо выяснить, как именно Луна отклоняется из-за особенностей своего ядра.
Исследователям повезло – они «попали» в отражатель лунохода со второй попытки. К удивлению Мерфи и его команды, пришедший от «Лунохода-1» сигнал был очень интенсивным – в 2,5 раза сильнее, чем сигналы второго лунохода.
Таким образом, история «Лунохода-1», прервавшаяся 40 лет назад, получила неожиданное продолжение в наши дни. Такое вот техническое чудо…Вместо «челнока» – «летающая тарелка»?!
Преимущества термоплана. По первому впечатлению термоплан «Россия» весьма похож на «летающую тарелку». И это сходство не случайно. Как вы помните, слабое знание аэродинамики приводило в 30-х годах XX века к тому, что первые дирижабли-гиганты под действием ветра переламывались пополам. Дело в том, что их рассчитывали, исходя из равномерного распределения нагрузки по длине корпуса, тогда как она прилагалась больше к корме и носу. И эта ошибка частенько приводила к трагедиям.
Поэтому создатели термоплана и отказались от традиционной формы: не «сигара», а «чечевица», или, если хотите, «летающая тарелка» диаметром от 180 до 300 м и более, – вот, считают они, наилучшая форма современного дирижабля. При такой конфигурации сила воздействия бокового ветра уменьшается в несколько раз, а кроме того, создается дополнительная аэродинамическая сила.
Основную же подъемную силу, как уже говорилось, создает легкий газ гелий, заключенный в нескольких герметичных отсеках, распределенных по объему «чечевицы». Другие отсеки негерметичны, в них обычный воздух, который нагревают до температуры 150–200 °C газовыми горелками – примерно такими же, что используют в современных монгольфьерах.
Надо взлететь – включают горелки. Суммарная подъемная сила термоплана увеличивается, он плавно поднимается вверх. А потребовалось совершить посадку, горелки гасят, воздух постепенно остывает, подъемная сила уменьшается, и аппарат плавно идет на снижение.
Если экипаж видит, что условий для мягкой посадки нет – скажем, кругом тайга, – термоплан может зависнуть на высоте, а вниз на тросах уйдут лишь грузовые платформы, выполняя роль своеобразных лифтов. А приземлившись, аппарат будет надежно «притерт» к земле с помощью своеобразного вакуумного «якоря». Под платформой у земли возникает эффект присоски, и аппарат как бы прилипает к поверхности. Конечно, сегодня трудно определить весь круг обязанностей, который смог бы выполнять термоплан в народном хозяйстве. Но основные направления их использования прослеживаются уже достаточно четко. Еще в 1978 году специальная экспертная комиссия, например, заключила, что аппараты подобного класса могут взять на себя до 12 % грузоперевозок России. Причем, по подсчетам специалистов, тонно-километр такой перевозки обойдется в 6 раз дешевле, чем использование, скажем, автомобиля-вездехода в условиях Заполярья. К тому же автомобильный транспорт в тех районах используется, как правило, лишь на «зимниках». Весной и летом он безнадежно вязнет в болотах…
Заместитель «шаттла»? Создатели термоплана между тем придумали вот какую интересную штуку. Как показали продувки в аэродинамической трубе, «летающая тарелка» имеет свойства крыла-диска. То есть, как уже говорилось, при движении с достаточно высокой скоростью к аэростатической подъемной силе добавляется еще и аэродинамическая. При этом удельная нагрузка на крыло в 15–20 раз меньше, чем, например, у всем известного «шаттла», снятого ныне с полетов.
У «челноке» тут мы вспомнили совсем не случайно. Какая у него главная обязанность? Правильно, выводить в космос коммерческие нагрузки. Так вот маевцы подсчитали, что термоплан может быть использован и в качестве первой ступени системы, которая будет осуществлять подобные транспортные операции в 2–3 раза дешевле, чем «шаттл».
Выглядеть все это будет примерно так. Термоплан берет прямо со двора завода, КБ или иного предприятия полезную нагрузку, представляющую собой ракету-носитель вместе со спутником связи, модулем строящейся международной орбитальной станции и т. д. Все это на внешней подвеске буксируется дирижаблем в экваториальную зону, где запускать ракеты, как известно, выгоднее всего, поднимается на высоту в несколько десятков километров, где и производит пуск ракеты-носителя из контейнера. Таким образом, как минимум мы экономим одну ступень ракеты-носителя.
А можно, в принципе, и вообще обойтись без нее. Термоплан ведь вовсе не случайно напоминает «летающую тарелку». И если сделать оболочку достаточно жесткой, прикрепить к нему реактивные двигатели и ракетные ускорители, то можно добиться, что, разогнавшись, наш термоплан сам выйдет на околоземную орбиту.Выдуем… космолет?!
Сплошное надувательство. Было это уж лет тридцать тому назад, вспоминал Николай Хлебников. Работал он тогда в Казахстане, в г. Лисаковске, на станции юных техников. И готовился вместе с ребятами к очередному, тогда еще всесоюзному конкурсу «Космос». Юные техники строили модель очередного звездолета, и лишь один хитрован – Иван Варфоломеев – затеял мыльные пузыри пускать.
«Ваня, – сказал ему руководитель. – Ты что – маленький? Займись-ка делом…»
«А я делом и занимаюсь», – ответил тот. И развил такую идею.
Лишь в неспокойной земной атмосфере мыльные пузыри живут недолго. А вот в космосе, в условиях невесомости и абсолютного покоя, такой пузырь будет куда более долговечен. В особенности если вместо обычного мыла и воды использовать для его изготовления специальный пластик, твердеющий после выдувания в условиях космического пространства.
Тут уж всеобщая мысль заработала. И за несколько минут в результате спонтанного мозгового штурма ребята накидали с десяток идей по доработке первоначального предложения. Вот хотя бы некоторые из них.
Если внутри первого шара выдуть еще второй и третий, то получится многослойная конструкция, которой, вероятно, будут не страшны даже микрометеориты: несколько слоев подряд пробить не так-то просто.
Если перед тем, как надувать оболочку, ее заготовку поместить внутри какого-то объема (скажем, куба, грани которого сделаны из проволоки или иного материала), то и шар получится уже не круглым, а кубичным. Аналогично можно получить оболочку в виде параллелепипеда, цилиндра, конуса и т. д.
Если сделать необходимое количество отдельных модулей, «врезав» в их стенки переходные люки, тамбуры и т. д., можно затем собрать их в соответствующую конструкцию: хотите – орбитальную станцию, хотите – космический корабль…
Если отправиться на таком корабле, скажем, к Марсу, то можно продолжить возведение подобных конструкций и на самой планете. Купола, надежно прикрепленные, приклеенные к почве, сделанные из прочного пластика, способного противостоять марсианским бурям, послужат первым прибежищем для марсианских колонистов.
«В общем, размечтались мы, расфантазировались, – вспоминал Хлебников. – Разрисовали все покрасивее, сделали даже модель “пузырчатого” корабля, представили на конкурс. И тут нас словно холодной водой облили. “Не занимайтесь надувательством, – сказали нам. – Где это вы видели такую пластмассу?..” И отвергли наш проект как беспочвенный…»
Честно сказать, не понимаю членов того жюри. Ребячью идею стоило поддержать даже и в том случае, если бы в ней действительно было маловато здравого смысла. Помните, что говорили великие: только из сумасшедших идей получается что-то стоящее. А тут… В общем, отбили людям руки, охоту заниматься данным проектом дальше.
Правда, упорный Хлебников как-то при случае поинтересовался у химиков: можно ли создать пластик, удовлетворяющий предъявляемым требованиям. «В принципе, химия все может, – сказали они. – Только заявок на подобные разработки пока не поступало…» Таким образом, круг замкнулся. Идея не может быть реализована, потому что нет пластика. А пластика нет, поскольку его никто не заказывал…Тем временем в Америке… В общем, получилось как всегда. Нет пророков в нашем Отечестве… Но вот что интересно. Американцы лет двадцать пять тому назад запускали экспериментальный спутник «Эхо-1». Он представлял собой огромный шар из тонкой металлизированной пленки, отражающей лучи радара. Эксперимент прошел удачно, спутник просуществовал в космосе заданный срок, исполнив свою миссию.
Полученный опыт не забыт и сегодня. В проектах космической станций будущего может стать следующее. Специалисты NASA подумывает о его замене обычных жилых модулей облегченными надувными домами – так называемыми «трансхабами». (Название составлено из первых слогов двух слов «транс» – транспортировка и «хабитата» – жилище.) Он может стать основной квартирой для жильцов орбитальной станции.
Вместо металлического корпуса «трансхаб» будет состоять из облегченной сердцевины, изготовленной из композитных материалов. Она будет окружена коконом из гибкой, но прочной материи – из такой ныне делают пуленепробиваемые жилеты.
Если конструкция выдержит испытания, то такие же «трансхабы» можно будет использовать в качестве жилых модулей на Луне, Марсе и других планетах Солнечной системы, полагают разработчики этой конструкции из Центра имени Джонсона в Хьюстоне. «Мы проектируем надувное космическое жилище, которое будет надежнее, дешевле и качественнее своих предшественников, – сказала руководительница проекта Донна Фендер. – Мы не проектируем оборудование специально для Марса, но думаем, что наше надувное жилище можно будет использовать без существенной переделки и на Красной планете».
В грузовом отсеке космического «челнока» или иного космолета такой модуль будет находиться в компактном состоянии – его внешнюю оболочку обернут вокруг сердцевины. Получится этакий кокон диаметром чуть более 3 м. В космическом пространстве «трансхаб» расправится под действием поданного внутрь воздуха, раздуется до 7,5 м в диаметре. Длина кокона составит порядка 8 м.
Так в пространстве будет развернуто нечто вроде 3-этажного дома, в котором с удобствами смогут разместиться 6 человек. При весе 5 т такой модуль будет вдвое легче того, который пытались спроектировать специалисты «Боинга», используя традиционные технологии. А поскольку он будет еще и втрое объемнее, то астронавты при таком раскладе смогут получить не только комфортабельные помещения для работы и отдыха, но и собственный спортивный зал. Кроме того, появится возможность значительно усилить радиационную защиту модуля от космических излучений за счет дополнительного экрана.
Проектировщики предлагают окружить центральную часть модуля, где большую часть времени и будет находиться экипаж, водяной рубашкой толщиной 12–15 см. Она преградит путь радиоактивным частицам, входящим в состав космического излучения, и потокам ионов, вылетающих при солнечных вспышках.
Такой щит в особенности понадобится при полете к Красной планете и на самом Марсе. Ибо эта планета, в отличие от Земли, практически лишена магнитосферы, защищающей нас от вредного излучения.Надувная башня. И «трансхаб» – не единственынй способ использования надувных конструкций в космических целях. Давно уже идут разговоры о том, что нынешний способ доставки грузов на орбиту с помощью ракет, стартующих с наземных космодромов, – далеко не идеален. А потому ныне транспортировка всего одного килограмма груза на орбиту обходится в 10–20 тыс. долларов, а то и более. Специалисты хотели бы снизить стоимость до 200, а еще лучше до 20 долларов за килограмм.
«Традиционный способ – создание более дешевых ракет-носителей, – рассказывает эксперт центра NASA в Кливленде Джефри Лендис. – Однако наш анализ показывает, что этот способ себя практически исчерпал. Пытаясь модернизировать его, специалисты предлагают запускать ракеты не с земли, а, например, с борта самолета-носителя, который поднимается на высоту 10–12 км. Таким образом, удается сэкономить по крайней мере одну ступень».
Впрочем, нынешние самолеты позволяют поднять сравнительно небольшие, легкие носители, которые, в свою очередь, способны транспортировать на орбиту сравнительно компактные и немассивные грузы. Для выведения на орбиту крупных спутников и модулей орбитальных станций Дж. Лендис и его коллеги предлагают модернизировать… сам космодром.
«Надо оснастить стартовую площадку высокой башней, а еще лучше – одновременно перенести ее на какую-нибудь высокую гору, – говорит Лендис. – Наши расчеты показывают, что старт ракеты с высоты в 15 км позволяет увеличить полезную нагрузку в 1,5 раза, а с 20 км – вдвое»…
Эксперты NASA полагают, что современные композитные материалы на основе углерода позволят в скором будущем соорудить «вавилонскую башню» высотой в 25 км. С ее вершины полезную нагрузку можно бы было выводить в космос с помощью всего одноступенчатой ракеты, а не трехступенчатой, как ныне. И если ныне полезная нагрузка составляет примерно 2 % от стартовой массы всего носителя, то с помощью высотных запусков этот показатель удастся существенно повысить.
Строительство же подобного сооружения обойдется примерно столько же, как и возведение обычного небоскреба где-нибудь на Манхэттене.
Кстати, подобную же идею изобретатель из Самары, специалист по ракетно-космической техники В.Н. Пикуль предложил еще в конце 90-х годов прошлого века.
«Особенность моего способа состоит в медленном разгоне особой платформы с ракетой на борту по широколейному железнодорожному спуску (точнее, в данном случае – подъему), – рассказывал он. – По мере возрастания скорости, подъем становится все круче, и, наконец, ракета стартует практически вертикально, используя мощь собственных двигателей».
В свою очередь, Пикуль опирался на идею К.Э. Циолковского, красочно описанную Александром Беляевым в научно-фантастической повести «Звезда КЭЦ».
Причем строить подобные космодромы оба исследователя предлагают где-нибудь в гористых, малонаселенных местах. Горы, как уже говорилось, дают природный выигрыш в высоте – ведь вершины некоторых пиков находятся на высоте 8 км над уровнем моря.
Наконец, еще одни оригинальный подход к строительству космодромов нового поколения предлагают канадские исследователи из Университета Йорка. Они предлагают построить надувную башню высотой около… 15 км! Такая же башня, собранная из модулей, могла бы достичь и высоты в 20 км, если ее возвести на горе.
Ученые полагают, что 15-километровая башня может состоять из 100 модулей, а те из надувных труб двухметрового диаметра, сделанных из композитного материала – кевлар-полиэтилена. Каждый модуль 150 м в высоту и 230 м в диаметре, а весить вся конструкция будет около 800 тыс. т. Надуть ее предлагается гелием или другим легким газом. Сохранять вертикальное положение и противостоять порывам ветра структуре должны помочь гироскопы и системы активной стабилизации в каждом модуле.
Внутри же башни на тросах, сделанных не из сверхпрочных нанотрубок, стоящих ныне бешеных денег, а из более традиционных и дешевых материалов, может курсировать космический лифт, доставляющий части ракетной конструкции, грузы и астронавтов, а также любопытных туристов на вершину башни.
Интересно, что идея канадцев напоминает надувную же 160-километровую башню, придуманную известным нашим специалистом профессором Г.И. Покровским еще в 1959 году.Полет фоссета вокруг света
Вслед за «Вояджером». Накопив достаточно денег на Чикагской бирже, где он первую половину жизни проработал брокером, Фоссет стал думать, как бы ему поинтереснее потратить приобретенное состояние? И не придумал ничего лучшего, как начать путешествовать. Но не обычно, как то делают миллионы состоятельных туристов, а, так сказать, эксклюзивно.
Сначала он совершил кругосветное путешествие на яхте. Потом в 2002 году после ряда неудачных попыток попал в Книгу рекордов Гиннеса, облетев земной шар в одиночку за 14 суток. И наконец, решил осуществить такое же путешествие на самолете.
Сначала он попытался купить и переоборудовать для этой цели списанный сверхзвуковой пассажирский самолет «Конкорд». Однако сделка не состоялась. Одни говорят, так получилось потому, что продавцы запросили за старый самолет слишком большую цену. Другие – что, поразмыслив, Фоссет отказался от покупки сам – такую махину пилотировать в одиночку сложно; да и уж больно прожорлив этот авиагигант.
И тогда он пошел проторенным путем. Как известно, в 1986 году беспосадочный полет вокруг земного шара за 9 суток уже совершил экипаж в составе Джины Игер и Чака Рутана. Вот к Чаку и обратился Стив Фоссет. И попросил того познакомить со своим братом Бартом Рутаном – конструктором рекордного самолета «Вояджер». А встретившись с ним, спросил, нельзя ли переделать «Вояджер» для одиночного полета.
Поразмыслив, Барт Рутан от идеи переделки отказался, сославшись на то, что одному человеку невозможно будет выдержать более чем недельный перелет. И предложил создать новый, более скоростной самолет, который бы смог совершить подобный перелет в 2–3 раза быстрее.От цифровой модели к «железу». Обговорив детали контракта, партнеры ударили по рукам. Интересно, что каждая из сторон при этом решила подстраховаться. Фоссет на всякий случай сговорился со своим приятелем и старинным напарником по полетам на воздушных шарах сэром Ричардом Брэнсоном – основателем, генеральным директором и президентом фирмы Virgin Atlantic, что он будет запасным пилотом, а к тому еще и спонсором проекта. А Барт Рутан, занятый подготовкой к первому в мире частному суборбитальному полету на высоту более 100 км, перепоручил новое задание своему заместителю Джону Каркову, который и стал ведущим конструктором проекта.
Конечно, работал он не один. Аэродинамик Джон Ронц разработал профили для крыла (он делал это и для самолета «Вояджер»), Джо Рудди проектировал планер, Чак Колеман разрабатывал системы самолета, а Боб Морган сконструировал шасси…
В процессе разработки, по словам Каркова, группа не раз меняла саму концепцию самолета. Сначала разработчики хотели было совсем устранить фюзеляж и посадить летчика в одну из балок, соединивших крыло с хвостовым оперением. Но это привело бы к серьезным аэродинамическим проблемам, связанным с дальностью полета и летными качествами самолета. Была рассмотрена и обычная схема самолета, но из него уж за прошедшие десятилетия конструкторы выжали все, что могли. В итоге оптимальной была признана схема тримарана – такая конфигурация самолета позволяет обеспечить дальний полет на большой высоте при сильном ветре.
Современная компьютерная техника позволяет инженерам изучить поведение конструкции, используя теорию динамики жидких течений. Помещая цифровую модель самолета «Глобалфлайер» в виртуальную аэродинамическую трубу, конструкторы оптимизировали его форму, еще даже не приступая к постройке.
На это ушло около двух лет. И лишь убедившись, что лучшего они добиться уж не смогут, создатели Clobal Flayer («Всемирного летуна») приступили непосредственно постройке летательного аппарата.
(Заметим в скобках, что изначально самолет назывался «Козерог», поскольку маршрут полета намечалось проложить вдоль тропика Козерога вместо экватора, что несколько сокращало дистанцию, но позволяло не нарушить требований Международной авиационной федерации (FAI), предъявляемых к маршруту. Но Ричард Брэнсон предложил переименовать проект, напомнив, что «Козерогом-1» в одном из фантастических фильмов назывался космический корабль, на котором экипаж должен был лететь на Марс, но так и не попал туда.)
Не удалось купить и тот двигатель, на который поначалу рассчитывалась конструкция. Оказалось, что таких двигателей промышленность уже не выпускает. Пришлось остановить свой выбор на турбовентиляторном двигателе FJ44—3 фирмы Williams, который оказался менее экономичным. Тем не менее расчеты показали: если проложить трассу перелета с умом и толком горючего должно хватить на облет всего земного шара с посадкой в исходной точке.
Сборка самолета началась в сентябре 2002 года. При этом единственными металлическими конструкциями на самолете (не считая электроники и двигателя) оказались алюминиевые стойки шасси и моторама. Все остальное было изготовлено из углепластика и прочих композитов. В итоге 83 % веса пришлось на топливо. (К слову, «Вояджер» имел весовую составляющую топлива 72 %.)Смелым иногда везет. Пока шли летные испытания самолета, к полету готовился и сам Стив Фоссет. Во-первых, несмотря на свои 60 лет, он каждое утро пробегал до 8 миль, поддерживая физическую форму, а также регулярно совершенствовал летное мастерство. Во-вторых, по его заказу диетологи разработали для полета специальное меню, состоявшее в основном из шоколадно-белкового витаминизированного коктейля, сухую смесь которого надо было в полете разводить молоком. В кабину был поставлен биотуалет размером с ящик письменного стола, а само пилотское кресло раскладывалось так, что большую часть пути пилот мог управлять полетом лежа. Не был забыт, конечно, и автопилот, который мог самостоятельно вести самолет, запрашивая свои координаты у системы GPS и корректируя маршрут таким образом, чтобы попутные ветры позволяли увеличить скорость полета на 90—180 и более км/ч.
И вот 3 марта 2005 года Стив Фоссет осторожно разогнал «летающий бак» по 5-километровой взлетной полосе аэродрома Салина в Калифорнии и поднял перегруженную машину в воздух. Самая опасная фаза полета была преодолена.
Дальше было уже легче. Хотя тоже не обошлось без неприятностей. То навигационная система забарахлила, то расход горючего оказался больше расчетного (1180 кг вообще непостижимым образом куда-то исчезли – возможно, испарились через микротрещины в баке)… Так что последние сутки пилот совсем не спал. Говорят, он даже принимал специальные медикаменты, чтобы поддерживать свой организм в тонусе. Но на последних литрах горючего все же дотянул до той же самой полосы, где и стартовал, закончив свой полет спустя 67 часов и 2 минуты после старта.
В дальнейшем Фоссет намеревался совершить кругосветный перелет на планере, совсем без горючего. Были также идеи проложить маршрут перелета строго по экватору или, напротив, по меридиану через оба полюса. Однако сбыться им было не суждено – в одном из тренировочным полетов Фоссет погиб. А другого такого смельчака пока не нашлось…Современные суперсамолеты
МС-21 просится в небо. Сокращение МС-21 расшифровывается очень просто: «магистральный самолет 21-го века». Проект под таким названием предусматривает создание целого семейства самолетов, конкурентоспособных на мировом уровне. Прежде всего, они предназначены на замену уже уходящему Ту-154, а также самолетам Ту-204 и Ту-214.
Вместимость каждого из перспективных авиалайнеров колеблется от 150 пассажиров (МС-21—200) до 181 (МС-21—300) и 212 (МС-21—400). Причем для каждой модификации предусмотрены версии как с обычной (3500 км), так и увеличенной до 5000 км дальностью. «В дальнейшем могут появиться и дальнемагистральные версии самолетов, способные летать и на 7000 км без посадки», – предполагают конструкторы корпорации «Иркут», которая координирует эту разработку, в которой принимают участие лучшие силы нашей страны и зарубежные корпорации.
Достижение требуемых экономических и экологических характеристик самолетов семейства МС-21 возможно только при использовании силовых установок нового поколения, близких по требованиям к двигателям, которые, по прогнозам, могут появиться к 2013–2014 годам, полагают специалисты. Создатели МС-21 планируют снизить расход топлива по сравнению с нынешними аналогами по крайней мере на 20 %.
По своей компоновке и внешнему виду МС-21 мало отличается от уже летающего самолета Sukhoi SuperJet 100. Это говорит о том, что создатели нового авиалайнера не собираются отказываться от того лучшего, что накоплено за предыдущие десятилетия.
Летающий образец МС-21 появится не раньше 2014 года, а серийный выпуск самолета начнется еще два года спустя. Однако уже ныне появились первые покупатели на будущие самолеты. Так, например, подписан контракт с малайзийской компанией Crecom Burj Resources о поставке 50 машин на сумму более 3,4 млрд долларов.Самолет «Судного дня», или Тайны «борта № 1». Особенности устройства техники, предназначенной для первых лиц того или иного государства, как правило, стараются держать в секрете. Тем не менее на борту президентских самолетов бывают журналисты, своими достижениями иной раз не прочь блеснуть специалисты, так что постепенно тайное становится явным.
Так, скажем, о некоторых особенностях нового президентского самолета не так давно кое-что рассказал журналистам генеральный директор Государственной транспортной компании «Россия» Н.В. Шипиль. По его словам, в серийный самолет Ил-96—300 на Воронежском авиационном заводе постарались добавить все технические новинки, которые появились за последние годы.
В особенности это касается авионики – приборов и электронных устройств, обеспечивающих взлет и посадку самолета практически при любых погодных условиях. Частично она отечественного производства, частично – зарубежного, поскольку, к сожалению, по части электроники и вычислительной техники наша промышленность во многом утратила главенствующие позиции в мире.
А вот двигатели, несмотря на разные слухи, у самолета отечественные, марки ПС-90А, построенные на Пермском производственном объединении. Они доведены до такой кондиции, что никакие ограничения по шуму и выхлопу, принятые в зарубежных аэропортах, нашей технике уже не страшны.
Есть и некоторые заимствования из лучшего зарубежного опыта. Так, скажем, на новом лайнере – встроенный нижний трап, как и на «Боинге-747—200» американского президента. Так что теперь к самолету не нужно подкатывать в аэропорту трап.
Наибольшие отличия от серийного самолета можно заметить в салоне. На нижней палубе, как обычно, располагаются багажно-грузовые отсеки, а вот верхняя, пассажирская, подверглась кардинальной переделке. Вместо рядов пассажирских кресел тут есть специализированный салон для отдыха экипажа. Дело в том, что с президентом довольно часто летают два экипажа, сменяющие друг друга во время рейса. Ведь иной раз бывает, что президентский самолет летает чуть ли не сутками, а человек за штурвалом не должен быть чересчур уставшим – это отражается на безопасности полета. Интересная деталь: экипажи заслуженных пилотов России С.Е. Анциферова и Г.Н. Белодеда летают не только с президентом. В их составе могут быть и пилоты и стюардессы, которые накануне возили обычных пассажиров.
Далее, на «борту № 1» имеются рабочий кабинет президента, спальня с ванной и туалетом. Есть конференц-зал, где прямо во время полета могут проходить рабочие совещания. Имеются также и помещения для сопровождающих президента лиц, которым тоже созданы нормальные условия для работы и отдыха.
Кроме того, на борту есть место для обслуживающего персонала и охраны, отсеки для спецаппаратуры связи. Словом, с борта самолета президент продолжает руководить страной точно так же, как и из любой другой своей резиденции.
Есть, конечно, своя бортовая кухня, кладовые и холодильники с продуктами. А вот баров и тренажерных залов, вопреки слухам, на борту президентского самолета нет. Ни у нас, ни у американцев. Единственное, что по требованию президента Буша ему ставили «бегущую дорожку», позволяющую размять ноги во время длительных полетов.
В кино иногда показывают, что на борту спецсамолета имеется специальная аварийная капсула с парашютом, куда в случае возникновения нештатной ситуации помещают «пассажира № 1» и эвакуируют его из самолета. Говорят, что такие капсулы действительно имеются на борту американских спецсамолетов. Что же касается наших, то у нас подобная информация считается закрытой.
Зато известно, что вся электроника на борту имеет устройства спецзащиты, не позволяющие хакерам или шпионам вмешаться в работу тех или иных компьютеров, подслушать какие-то переговоры. Говорят также, что в оборудование спецсамолета обязательно входят средства, защищающего его от любого, в том числе и ракетного, нападения.
Самолетом же «Судного дня» журналисты окрестили новый самолет, сконструированный американскими инженерами для президента Барака Обамы. Считается, что он сможет защитить главу государства ото всех мыслимых и немыслимых катастроф, включая метеоритный дождь, ядерную войну и даже Апокалипсис.
Технические его характеристики таковы. Спецборт E-4B, построенный на базе «Боинга-747», способен оставаться в воздухе на протяжении нескольких суток без дозаправки. Он способен развивать скорость до 997 км/ч, что на 65 км/ч больше обычной модели. Кроме того, на самолете установлена постоянная связь с землей и даже с подводными лодками военного флота США.
Капитан «борта № 1» Скотт Райдер сказал на пресс-конференции: «Мы находимся в полной боевой готовности 24 часа в сутки, семь дней в неделю, 365 дней в году. Самолет способен подняться в воздух в считаные минуты. Он не нуждается в дозаправке в течение нескольких дней».
Самолет для президента обошелся правительству США 223 млн долларов. И все же журналисты нашли в нем два недостатка, сразу бросающиеся в глаза: у самолета нет иллюминаторов и отсутствуют душевые кабины.
К сказанному остается добавить, что президентский самолет любой страны, как правило, не летает в одиночестве. Вместе с ним в ту или иную точку земного шара вылетает запасной самолет, а также несколько транспортных авиагигантов, груженных лимузинами, вертолетом (а то и двумя), оружием, транспортом и спецсредствами для охраны и т. д.
В общем, любой президентский вояж – это довольно хлопотное мероприятие, в котором так или иначе задействованы сотни, а то и тысячи людей. Не случайно у американцев каждый полет президента приравнивается к военной операции.
Тем не менее время от времени случаются ЧП и с президентскими самолетами. Скажем, в 60-х годах прошлого века во время визита Н.С. Хрущева в США уже на американской земле обнаружились микротрещины на борту лайнера № 1. Пришлось ему воспользоваться запасным самолетом. Впрочем, и первый, считавшийся аварийным самолет тоже совершил благополучный перелет через океан.
В 1972 году при вылете из Внуково-2 в Киев президента США Ричарда Никсона не запустился один из двигателей. Президента пересадили на резервный самолет. В феврале 1999 года при заруливании на стоянку был поврежден столкновением с другим самолетом лайнер премьер-министра Италии. Из людей никто не пострадал, но руководителю правительственного авиаотряда пришлось уйти в отставку.
А у самолета бывшего президента Дмитрия Медведева в одном из первых же полетов обнаружились неполадки с шасси и двигателями.
Кроме президентов стран, персональными самолетами пользуются также премьер-министры, министры и некоторые другие госслужащие высокого ранга. Кроме того, частные самолеты есть у многих арабских шейхов, бизнесменов-миллиардеров, владельцев крупных фирм и т. д.Прозрачный аэробус. И в заключение этой главки давайте поговорим о совсем уж фантастичной идее. Европейский авиаконцерн Airbus выступил с идеей создания пассажирского самолета с полностью прозрачным фюзеляжем. Пассажиры, находящиеся внутри такого самолета, смогут во время полета видеть обычное или звездное небо, под ногами наблюдать ландшафты и огни городов.
«Когда вы будете находиться на высоте 12 тысяч метров над Римом или Лондоном, Берлином или Парижем или над Нью-Йорком и Токио, Concept Plane станет прозрачным изнутри: электронные импульсы сделают невидимым фюзеляж, построенный из специальной гиперрезистентной керамики. Вы увидите каждую звезду, каждый огонек городов», – рассказал на пресс-конференции глава исследовательского подразделения Airbus Аксель Крейн.
При пропускании через фюзеляж электрического поля заданной поляризации корпус становится прозрачным, тогда как ток обратной поляризации вновь делает его привычным. Прозрачность обшивки может меняться в зависимости от обстоятельств – днем пропускать поменьше света, зато ночью пассажиры смогут любоваться ночным звездным небом через практически невидимые панели.
Впрочем, новый материал интересен не только подобной экзотикой. Сенсоры, расположенные по всей поверхности самолета, позволят Concept Plane чувствовать любую самую мелкую трещинку, «уставший» фрагмент фюзеляжа или структуры самолета, который сам себя вылечит при помощи разбрызгивания наноклея. Кроме того, уникальные датчики позволят Airbus будущего заранее чувствовать приближение зон турбулентности, или воздушных ям, чтобы избежать их или же сделать полет даже в этих условиях максимально комфортным для своих 300 пассажиров.
Нанотехнологии позволят также проводить автоматическую чистку сидений и кабины после каждого полета без необходимости привлечения персонала и использования типичных, загрязняющих окружающую среду спреев. А сами пассажирские кресла, сделанные из полностью экологичных материалов, будут способны не только самостоятельно очищаться от пыли и грязи, но и принимать форму тела пассажира.
Сами же пассажиры получат удобства, немыслимые сегодня. У них будут не только эксклюзивные кровати и ванные комнаты, но каждый также сможет трансформировать свою кабину в кабинет, спальню или даже виртуальную спорт-площадку, где можно сыграть, например, в гольф.
Concept Plane будет потреблять меньше горючего, чем его предшественники: крылья и фюзеляж будут единым целым, двигатели окажутся полускрыты в фюзеляже, они уже не подвешены к гондоле, потому что они революционные, очень тихие и экономичные, отпадет необходимость иметь к ним постоянный доступ для технического обслуживания. Наконец, самолет будущего будет улавливать человеческое тепло пассажиров, чтобы накапливать его и вновь использовать, экономя таким образом энергию.
Нынешнее разделение интерьера лайнера на салоны первого, бизнес– и эконом-класса будет заменено на разграничение по иному принципу – на зоны «vitalising», «interactive» и «smart tech».
В первой зоне пассажирам обеспечат максимальную релаксацию, воздух насытят витаминами и антиоксидантами, кресла время от времени будут делать массаж, а вентиляция включать систему ароматерапии.
Второй, интерактивный отсек позволит пассажирам погружаться в виртуальную реальность, рассматривать передвижение лайнера на огромной подвижной карте или даже становиться героями трехмерных компьютерных игр.
В «умном салоне» разместятся пассажиры, настроенные больше на деловой лад. Голографические экраны и системы связи позволят им провести время в пути с большей пользой. Таким образом, при желании на борту лайнера можно будет продолжать делать все то, чем каждый из пассажиров занимался бы на земле.
По словам Акселя Крейна, технически создать описанный в концепции самолет будет возможно к 2020 году, но в реальности в воздух такой самолет сможет подняться в воздух примерно к 2050 году. В компании также говорят, что прозрачный самолет – это лишь одна из идей, представленных в рамках концепции The Future by Airbus, когда инженерам предложили просто помечтать, каким бы они хотели видеть авиалайнер будущего.Сверх звука, но без грохота…
Шум давит шум? Одна из причин, почему до сих пор не получили широкого распространения сверхзвуковые пассажирские авиалайнеры – производимый ими гром среди ясного неба. Сверхзвуковому «Конкорду» было разрешено проявлять свою прыть лишь над пустынными районами Атлантики. Иначе создаваемая им даже на 20-километровой высоте ударная волна могла оказаться настолько интенсивной, что у людей на земле полопались бы барабанные перепонки, а из окон повылетали стекла.
Новый же лайнер, не создавая подобного грохота, будет способен за 90 минут перекрыть всю территорию США со скоростью 3М, то есть втрое превышающей быстроту распространения звука в воздухе. «Такие самолеты, – говорит Грин, – быстро вытеснят обычные авиалайнеры с дальних трасс, поскольку намного сократят продолжительность полетов». Однако хитрый изобретатель и словом не обмолвился в своем сообщении, каким же образом ему удалось справиться со своей задачей.
Первое, что приходит на ум, – Грину удалось как-то удалось справиться с шумом двигателей. Звоню приятелю в ЦИАМ – Центральный институт авиационного моторостроения. Когда-то, теперь уже лет двадцать с лишним тому назад, мы вместе принимали участие в испытаниях воздухозаборников для нашего «сверхзвуковика» Ту-144.
«Ну ты оптимист, – смеется в трубку приятель, ставший за прошедшие годы доктором наук. – Ничего принципиально нового за прошедшие годы так и не придумали. Если не считать, конечно, системы активного шумоподавления. Но и она еще не вышла за пределы лаборатории. Ни у них, ни у нас»…
Если все осталось по-прежнему, значит, шум авиационных реактивных двигателей уменьшают прежде всего за счет их многоконтурности. «Хотя рев самых больших из них не превышает 100 децибеллов, – отмечалось в свое время, – по удельной мощности они почти вдвое превышают обычные одноконтурные».
А происходит так вот почему. Вместо одного компрессора – самого шумного агрегата – в двигателе теперь ставят несколько. Причем режимы их работы подбирают так, чтобы шумы от механизмов в какой-то мере компенсировали, а не усиливали друг друга. Оказывается, может быть в технике и такое – шум давит шум. Именно на такую, активную систему шумоподавления и намекал мой приятель.
Суть ее работы, так сказать, в чистом виде можно объяснить следующим образом. На выходе работающего и, соответственно, шумящего агрегата ставят микрофон. Записанные им шумы подвергают специальной обработке. Весь спектр разлагается на синусоидальные составляющие, каждая из которых затем сдвигается с таким расчетом. чтобы при наложении на составляющие исходного шума «горб» каждой налагаемой кривой оказывался на месте «провала» исходной. Согласно законам физики при этом должна происходит интерференция акустических волн и их взаимное погашение.
Так гласит теория. Однако на практике достаточно чуть не угадать с наложением, и шумы, вместо того чтобы погасить друг друга, лишь усилят общую какофонию. До сих пор никому не удалось разработать столь точно и быстро действующие анализаторы, которые были бы способны производить точное наложение синусоидальных составляющих друг на друга. Так что даже частичное подавление шумов взаимным влиянием уже можно считать достижением.
В основном же авиационным конструкторам приходится пока обходиться традиционными средствами шумоглушения. Они ставят на диффузоре и сопле двигателя глушители, используют шумо– и вибропоглощающие прокладки и покрытия моторных гондол… Однако за это приходится расплачиваться суммарным уменьшением тяги. Так что если даже предположить, будто Леонарду Грину действительно удалось сконструировать глушитель, на 100 %; снимающий шум, это всего лишь означало бы, что и тяга такого двигателя равна практически нулю! А кому он такой нужен?..
Нет, разгадку «фокуса» надо, наверное, искать в другом месте. Грин ведь аэродинамик…Подсказка аэродинамиков. В МАИ, на кафедре аэродинамики летательных аппаратов, начальник одной из лабораторий кафедры, кандидат технических наук Г.Ф.Чернов и его коллеги к моему сообщению отнеслись с интересом. «Ну что же, давайте попробуем прикинуть, в чем заключается “изюминка” гриновского изобретения»…
И дальше я еле поспевал записывать высказываемые предположения. Суммируя их смысл, можно сказать следующее. Бесшумный авиалайнер для аэродинамиков – не новость. Теоретики давно уж показали принципиальную возможность его существования. Для этого надо «всего лишь» сгладить скачок уплотнения, не дать ему оторваться от корпуса самолета.
Физическая картина, в описании которой, кроме одного из основоположников аэродинамики Чаплыгина, приняли участие и другие видные наши ученые – Христианович, Дойцянский, Струминский и др. – в конце концов вырисовалась такая.
Всякое быстролетящее тело испускает звук. Свистят пули и снаряды, свистит камень, выпущенный из пращи, да и лоза при резком взмахе ею… Причина тому – акустические волны или микроскопические уплотнения воздуха, которые производит быстродвижущееся тело. В своем устремлении вперед оно как бы расталкивает молекулы воздуха, и те неохотно поддаются, расходясь в стороны, подобно «усам» от быстро идущей по воде лодки.
Всякое акустическое уплотнение распространяется в атмосфере со скоростью звука. И пока тело летит с дозвуковой скоростью, вызываемое им возмущения воздушной среды обгоняют его, постепенно рассеиваясь в атмосфере. Но вот скорость объекта повысилась, он догнал звук. В этот момент все мелкие уплотнения сливаются воедино, в монолитный фронт – они уж не успевают убежать от источника возмущения и рассеяться. Такой фронт (стена сдавленного воздуха) и получил название скачка уплотнения.
Всякая попытка пробить эту стену, перескочить звуковой барьер, как правило, сопровождается жутким грохотом. Ударная волна обрушивается на землю с такой силой, что при преодолении самолетом звукового барьера на низкой высоте с домов сносит крыши, а людей сшибает с ног. При дальнейшем увеличении скорости самолет обгоняет звук и может промчаться над головой подобно беззвучному привидению. Но это всего лишь значит, что гром обрушится на вас несколькими мгновениями позднее.
И все-таки ударную волну, в принципе, можно укротить, сказали мне специалисты. Для этого надо подобрать самолету такие аэродинамические формы, чтобы он протыкал звуковой барьер с такой же легкостью, с какой иголка проходит сквозь тонкую ткань.
Причем портняжная аналогия тут более глубока, чем может показаться на первый взгляд. Обратите внимание: многие сверхзвуковые самолеты имеют игольчатые носы и острые кромки оттянутых назад крыльев. Так им легче «протыкать» звуковой барьер. Но опытная швея знает: на шитье определенной ткани швейную машину нужно настраивать – иначе будет мука, а не работа. «Настроить» на определенный режим полета самолет сложнее (ведь у него кроме крыльев, фюзеляжа есть еще киль, воздухозаборники и множество других выступающих частей), но все-таки возможно. При этом звуковой конус становится пологим, скачок уплотнения не будет таким резким, а значит, и громким…
Однако акустика – вещь тонкая. Скажем, скрипач перед каждым выступлением вынужден заново настраивать свой инструмент, приспосабливая его, кроме всего прочего, и к характеристикам данного зала, к конкретным атмосферным условиям. А как «настроить» самолет? Изменяемая геометрия крыла, перестраиваемые воздухозаборники и регулируемые сопла, – лишь часть решения проблемы… Сочетание акустики с аэродинамикой, по мнению моих собеседников, настолько капризно, что Леонард Грин мог добиться беззвучности, точнее, малошумности, лишь при каком-то, строго определенном режиме полета. И то, насколько удачно его решение, покажет не сам факт выдачи патента, а конкретная конструкторская практика.
Она же такова. Специалисты корпорации Loched Martin с начала нынешнего столетия занимаются проработкой перспективного 12-местного реактивного самолета QSST (Quiet Supersonic Transport), который сможет развить скорость до 1900 км/ч. Причем, летая со сверхзвуковой скоростью на высоте 14–17 км на расстояния до 7400 км, самолет этот будет необычайно тихим. Во всяком случае, по расчетам, шум, производимый им при преодолении звукового барьера, составит всего лишь 1 % от того грохота, который некогда производил «Конкорд».
Как пояснил куратор программы Курт Хартман, добиться этого удалось с помощью особой аэродинамики летательного аппарата. Она рассчитана таким образом, чтобы контролировать давление, создаваемое при преодолении сопротивления воздуха на сверхзвуковых скоростях и размещать возмущение воздуха вдоль всей длины фюзеляжа. Кроме того, подъемная сила будет распределена по нескольким плоскостям. Ведь наряду с основными крыльями QSST оснастят дополнительными плоскостями в носовой и хвостовой частях фюзеляжа. Вдобавок ко всему перевернутое V-образное хвостовое оперение позволяет повысить эффективность управления самолетом на сверхзвуковых скоростях, а отнесенные поближе к задней части самолета двигатели практически не слышны в салоне.
Предполагается, что первые лайнеры такого типа стоимостью около 80 млн долларов каждый, появятся в небе к 2014 году.Чтобы спасти, надо… взорвать?!
Один парашют на всех? Предоставить каждому из 300 пассажиров аэробуса индивидуальный парашют – идея не реальная, даже тренированные десантники не успеют все выпрыгнуть за то время, пока самолет падает на землю. Не говоря уже о том, что большинство пассажиров, никогда в жизни не имевших дела с парашютом, наверняка запаникуют и их придется силой выпихивать из авиалайнера…
Проще, видимо, спустить на парашюте сразу весь салон с пассажирам целиком. Не знаю, как вы, а лично я впервые познакомился с подобной идеей в… детской книжке Виктора Некрасова «Приключения капитана Врунгеля»! Помните, в целях экономии капитан посадил помощника себе на плечи, оба прикрылись длинным плащом и по одному билету вдвоем проникли в самолет. Но в полете капитану захотелось покурить. Он достал трубку и, радуясь, что его никто не видит, закурил. Однако из-под плаща пошел дым, распространился по салону, экипаж решил, что на борту начался пожар, и тут же отделил салон с пассажирами, сбросив его на парашюте.
Однако не спешите полагать, что писатель заодно оказался и изобретателем. По словам большого специалиста в этом вопросе, заместителя директора НИИ парашютостроения Виктора Морозова, идея коллективного спасения авиапассажиров зародилась еще в 20-х годах XX века. Во всяком случае, известно, что в 1923 году изобретатель первого в мире ранцевого парашюта (кстати, актер по профессии) Глеб Котельников взял патент на изобретение «устройства для спасения пассажиров при аварии самолета».
Видимо, некогда об этом изобретении слыхивал и писатель Некрасов, поскольку его описание практически в точности соответствует идее Котельникова. По замыслу изобретателя при аварийных обстоятельствах от самолета должна была отделяться и спускаться на парашюте вся пассажирская кабина. Члены же экипажа, если в том была нужда, покидали самолет самостоятельно с обычными индивидуальными парашютами.
Однако идее Котельникова не суждено было осуществиться на практике по одной простой причине. Поначалу пассажиров возили по нескольку человек на легких, небольших самолетах, которые при отказе мотора запросто могли спланировать и совершить вынужденную посадку в поле, на дороге или опушке леса. Когда же авиалайнеры стали большими, выяснилось, что нет таких парашютных систем, которые бы могли выдержать соответствующую нагрузку.
Так что лишь во второй половине XX века, когда появились многокупольные парашюты, предназначенные для десантирования тяжелой техники и мягкого приземления спускаемых аппаратов космических кораблей, к этой идее смогли вернуться вновь. И вот недавно общими усилиями научные сотрудники МАИ, НИИ парашютостроения и АНТК имени А.Н. Туполева довели идею до стадии реальной разработки.Это вам все-таки не поезд… Последователи Котельникова предлагают устанавливать на магистральных широкофюзеляжных аэробусах типа Ил-96 аварийно-спасательную систему модульного типа. Она представляет собой несколько обитаемых отсеков, отделенных друг от друга двойными герметичными переборками и переходными люками-шлюзами, подобными тем, что есть на подводных лодках и орбитальных станциях.
Как только командир экипажа приходит к заключению, что авария самолета неизбежна (или даже в автоматическом режиме), тут же герметично перекрываются переходы между модулями и вступает в действие спасательная система. Прежде всего, отстреливаются крылья с двигателями и хвостовое оперение. После этого на 3–4 модуля разделяется сам фюзеляж. На каждом модуле раскрывается своя собственная парашютная система, которая и опускает его на землю вместе с людьми.
Все, авария состоялась, но катастрофы не произошло.
Аналогичную систему АПАКС (авиационная пассажирская автономная капсула спасения) запатентовал недавно и советник Дагестанского научного центра РАН Гамид Халидов. По его мнению, пассажирский салон должен состоять из нескольких таких капсул. «При малейшей опасности взрываются специальные так называемые кумулятивные заряды, расположенные вокруг пассажирского салона, – объяснил он суть своей разработки. – При этом происходит моментальная разрезка фюзеляжа. Части самолета отделяются от салона, и капсула с помощью парашюта может благополучно доставить пассажиров на землю. А поскольку капсула сделана из жаростойких легких материалов, то людям не грозит ни удушье от огня или дыма, ни опасность утонуть, если капсула опустится на воду»…
Казалось бы, все рассчитано до мелочей, можно приступать к экспериментальному, а потом и серийному выпуску подобных систем. Однако не тут-то было. «Самое сложное в этом проекте – техническая надежность самой аварийной системы, исключающая ее случайное срабатывание, а также ее “защита от дурака”», – полагают эксперты.
Последнее надо понимать так: система должна быть исключительно надежной и не срабатывать в том случае, если кому-то из пассажиров вдруг взбрело в голову сойти с самолета, пролетая над своим поселком. В поездах иногда в таких случаях срывают стоп-краны, но самолет ведь все-таки устроен и функционирует несколько иначе…Возможны варианты. Кроме того, есть немало технических сложностей и в устройстве самой системы спасения. Скажем, бывший наш, а ныне израильский гражданин Давид Метревели предлагает использовать беспарашютную систему спасения. По существу, он разработал систему «самолет в самолете». То есть в случае аварии отстреливается серединная часть самолета, которая сама по себе представляет собой некий аппарат, который и производит планирующую посадку.
Однако расчеты показывают, что подобная конструкция примерно в 1,5–2 раза утяжеляет и удорожает конструкцию самолета и в то же время не обеспечивает 100-процентной надежности. Ведь, скажем, пожар может начаться и внутри спасательного планера. Тогда что делать?
Предложенная нашими специалистами парашютная система спасения выглядит предпочтительнее хотя бы потому, что она увеличивает массу самолета всего на 3,3 %.
Впрочем, и это не так мало. Скажем, для самолета Ил-96-300 подобная система будет иметь массу более 8 т! Кроме того, модульная конструкция самолета предполагает радикальный пересмотр всех ныне существующих концепций в самолетостроении, а это потребует огромных капиталовложений. Отечественная же авиационная промышленность и так ныне на грани банкротства.
Наконец, введение самой системы спасения, как ни странно, в принципе, увеличивает вероятность аварии. Никто не может дать 100-процентной гарантии, что сама аварийная система не представляет опасности. Не исключен ведь в принципе вариант, что когда-нибудь она вдруг сработает сама по себе, начнет самостоятельно отстреливать крылья и двигатели…
Словом, тут есть еще над чем поразмыслить. Однако будем надеяться, что ежегодно происходящие авиакатастрофы заставят специалистов поторопиться…«Вихрелет» колпакчиева
«От двери до двери». С той поры минуло более трех десятилетий. Но столичный транспортный воз и ныне там. Более того, как полагает новый мэр Москвы Сергей Собянин, если не придумать что-то радикально новое, столице грозит транспортный коллапс. И так уж ныне многие ее магистрали каждый день затыкаются многокилометровыми пробками. А что будет завтра?
Хотим мы того или нет, полагает И.Н. Колпакчиев, проблему придется решать радикально. Причем не только для столицы. «Люди стали более подвижны, неизбежно появление нового транспорта, который будет работать по принципу “от двери до двери”», – говорит Игорь Николаевич.
«От двери до двери» – это значит, что не нужно тратить несколько часов, чтобы добраться до аэропорта и там проходить многочасовые процедуры посадки в самолет. Пассажирский транспорт будущего должен подниматься и садиться вертикально, как вертолет, – хоть на крышу дома, но иметь скорости и обычные, и гиперзвуковые, и даже космические.
Впрочем, Колпакчиев, ныне гендиректор Научно-технического центра – НТЦ «Взлет», мыслит куда шире. Подобному тому как Интернет обеспечил всеобщее информационное пространство, так и его проект «Интертранс» призван обеспечить мир единой транспортной системой. Грядет транспортная революция, полагает он.
Чтобы разрешить проблему нынешних транспортных пробок, Колпакчиев предлагает перейти от двухкоординатной транспортной системы, когда автомобили маневрируют только по земле, по осям Х и У, перейти к трехкоординатной, то есть задействовать еще и высоту Z.Аэротакси без водителя. Помните, в кинофильме Люка Бессона «Пятый элемент» бывший спецназовец, роль которого играет «крепкий орешек» Брюс Уиллис, работает водителем аэротакси. От обычного автомобиля его машина отличается тем, что не ездит по дорогам, а летает между небоскребами.
События в фильме разворачиваются где-то в середине следующего XXII столетия. И вот тут создатели кинокартины, похоже, сильно промахнулись. Первые аэротакси появляются уже в наши дни. Причем, как утверждают их создатели, эти машины уже в 2013–2015 годах смогут обходиться даже без пилота-водителя.
Одним из первых за это дело взялся американский профессор Пол Моллер. Еще в начале 60-х годов XX века он собрал первый экземпляр «тарелки», имевший всего два двигателя и получивший название ХМ-2. На этом аппарате Поль даже смог оторваться от земли, чем доказал себе и окружающим, что его усилия не пропали даром.
Следующая модель ХМ-3, появившаяся в 1966 году, имела уже 8 моторов и способна была поднять в воздух два человека. За ней последовали другие модели «летающих тарелок», которые все больше совершенствовались – ведь прогресс не стоит на месте.
И вот недавно из-за океана пришло очередное сообщение: американская компания Moller International под руководством все того же П. Моллера готовится к серийному выпуску модели M200G Volantor. Аппарат, прошедший все возможные испытания, по утверждению разработчика, абсолютно безопасный, экологически чистый, простой и легкий в управлении. Главные элементы M200G – восемь моторов Rotapower, производящие больше двух лошадиных сил на 450 г своего веса. Эта модернизированная версия двигателей Ванкеля питается смесью 70 % этанола и 30 % воды.
Технические характеристики «летающей тарелки» от Моллера в принципе удовлетворят любого. Ее диаметр – 3 м, высота около метра. В кабине с достаточным комфортом размещаются два человека. Крейсерская скорость аппарата – 80—120 км/ч, максимальная – 160 км/ч. Запас хода тоже 160 км. А высота полета ограничена электроникой на уровне 3 м.
Сделано это не только из соображений безопасности. Дело в том, что при соблюдении подобного ограничения отпадает необходимость в получении специального сертификата в Федеральном управлении авиации США (FAA). Другими словами, любой человек, готовый выложить 90 тыс. долларов (такова стоимость серийной модели) за право иметь собственный НЛО, может без всяких ограничений и дополнительных затрат на получение разного рода «корочек» просто сесть и – полететь.
Тем более что управление состоит всего из двух ручек. Левой рукой пилот контролирует высоту, опуская или поднимая при необходимости нос и корму. А правый рычаг применяется для выбора направления полета и движения боком, на нем же (как на мотоцикле) расположены регулятор скорости и тормоз. Педали в «летающей тарелке» отсутствуют.
В ограничении высоты полета есть еще один плюс: на таком сравнительно небольшом расстоянии от земли наиболее ярко проявляется экранный эффект, позволяющий несколько увеличить нагрузку. А для посещения мест, недоступных для самого крутого внедорожника, или даже просто для преодоления «пробок» на дорогах 3 м более чем достаточно.
Кроме П. Моллера, по всему миру десятки фирм и конструкторских бюро ведут разработку аэромобилей, аэроджипов, скайкаров и т. д. По оценкам специалистов NASA к середине XXI века четверть личных транспортных средств будет именно летающим.
Еще одна интересная конструкция появилась на свет благодаря выпускнику отделения аэронавтики и астронавтики Массачусетского технологического института Карлу Дитриху. В феврале 2006 года он получил приз в 30 тыс. долларов «за портфель изобретений, включающих новое персональное воздушное транспортное средство, настольный реактор синтеза и ракетный двигатель низкой стоимости».
Реактор с двигателем мы давайте рассмотрим как-нибудь в следующий раз. Что же касается воздушного транспортного средства, то для его постройки шустрый выпускник тут же основал компанию Terrafugia, базирующуюся тут же, в Кембридже. В ее состав вошли еще несколько выпускников отделения аэронавтики – приятели Карла. Общими усилиями они и разработали летающий автомобиль Transition («Переход»).
По замыслу создателей аппарат рассчитан на полеты на расстояние 150–800 км и способен двигаться по асфальту как автомобиль. При этом он должен легко помещаться в стандартном гараже. Для этого Transition имеет автоматически складывающиеся крылья и воздушный винт, приводимый в действие 100-сильным авиационным мотором.
Расход топлива – кстати, обычного автомобильного, а не авиационного бензина – в полете, по расчетам авторов проекта, должен составить 15 л/ч, или в привычных для автомобилистов единицах – 7,84 л на 100 км. Тот же расход топлива обещают конструкторы и при езде в городской толчее..
Основатели компании Terrafugia прекрасно знают, что летающие автомобили обычно и плохо летают и неважно ездят. Однако, как полагают они, им, во-первых, удалось удачно разрешить ряд конструкционных проблем. А во-вторых, похоже, именно теперь пришло время для подобных машин. Недавние изменения в американском законодательстве сделали еще более доступным и простым получение лицензии пилота легкого спортивного самолета (а она потребуется владельцу Transition). К тому же обучение пилотированию новаторы из Кембриджа включают в цену своей машины. С другой стороны, новые процедуры безопасности в аэропортах увеличили общее время, затрачиваемое человеком на путешествие по воздуху. И наконец, многим уже настолько надоели транспортные пробки на дорогах, что они готовы на что угодно, лишь бы их избежать…
В создании таких самолетов-такси оказалось заинтересовано даже NASA. В Национальном управлении США по аэронавтике и исследованию космического пространства обещают 1,6–2,35 млн долларов тому, чей план по созданию нового типа летательных аппаратов окажется наиболее перспективным.
При участии NASA разрабатывается проект сети мини-аэропортов и специально проектируемых летательных аппаратов, которые будут с них взлетать и приземляться. Новое средство передвижения будет называться Suburban Air Vehicles (SAV) – пригородный воздушный транспорт. Основные требования к аппарату – он должен быть достаточно тихим, чтобы не тревожить людей, над домами которых пролетает, и автономным, то есть пилота в кабине не будет, а руководить полетом станут бортовой компьютер и диспетчер на земле.
Важно и то, чтобы SAV был приспособлен для крутого взлета. Это необходимо, поскольку взлетно-посадочные площадки окажутся очень короткими – 10–30,5 м. К тому же каждый аэропорт должен отправлять и принимать порядка 120 такси в час. Сам полет SAV будет проходить не выше 46 м со скоростью 160–195 км/ч. Вдобавок в NASA хотели бы оборудовать такси системами катапультирования в экстренных ситуациях.Взлететь над суетой и пробками. Итак, похоже, в мире вскоре появится новый вид транспорта. С городских площадей или даже с крыш домов каждые 30 секунд начнут взлетать и садиться воздушные такси с четырьмя пассажирами на борту.
Так, например, еще одну перспективную модель так называемого личного летательного аппарата предлагает израильская компания «Городская авиация» (Urban Aeronautics). Аппарат, сконструированный ее инженерами, поднимается в воздух за счет двух двигателей с вертолетными роторами, укрытыми в шахтных колодцах. А движется вперед еще двумя тяговыми двигателями с самолетными пропеллерами, которые расположены в хвостовой части аппарата. По дороге же машина перемещается на четырех колесах с пневматическими баллонами и эластичной подвеской.
Устройство в первую очередь предполагается использовать при проведении спасательных и ремонтных работ, а также для патрулирования городских улиц. Причем применение в конструкции турбовентиляторов в шахтных колодцах позволяет безопасно причаливать к балконам и лоджиям высотных зданий, что может весьма пригодиться при пожарной эвакуации жильцов.
Заинтересовались этим аппаратом и спецслужбы, которым приходится вести борьбу с террористами. Такой аппарат позволит атаковать нарушителей правопорядка с неожиданной стороны.
Таким образом, получается, что у И.Н. Колпакчиева конкурентов более чем достаточно. Но он, похоже, их не боится. Почему? Да потому, что Игорь Николаевич оказался, по крайней мере, на шаг впереди зарубежных конструкторов.
Его конструкция базируется на вихревых теориях создателя современной аэродинамики Н.Е. Жуковского. «Николай Егорович впервые сформулировал принцип “идеального винта”, – говорит Колпакчиев, – а мы придумали, как его реализовать на практике. Винта в нашей конструкции как такового нет – это совершенно новая система тяги, принципиально отличная от современных авиационных систем. Тяга создается без вращения лопастей, и она равномерно, как у “идеального винта” Жуковского, распределена по рабочей поверхности».
Если снабдить такой «вихрелет» двигателем, способным работать в безвоздушном пространстве, то его можно выводить в космос с грузом или пассажирами на борту, уверяет Колпакчиев. При этом перелет, скажем, из Нью-Йорка в Москву будет отнимать у пассажиров не 10 часов жизни, а на порядок меньше. Всего за полчаса можно будет «проколоть» атмосферу, выйти в околоземное пространство, совершить, скажем, пол-оборота вокруг планеты, а затем «спикировать» на Землю и сесть в нужной точке. Весь полет в таком случае от посадки до высадки пассажиров займет немногим более часа!
Оригинальному виду транспорта требуется и уникальный двигатель. «Необходим накопитель энергии, установленный прямо на транспортном средстве», – полагает Колпакчиев. И предлагает использовать в качестве такого накопителя супермаховик. Причем изобретателю и его коллегам удалось найти материал, который не расслаивается под действием центробежных сил при вращении с сумасшедшими скоростями. Он выполнен на основе нанотехнологий, и из него должно состоять рабочее тело гипермаховика.
Такой маховик пригоден как для наземного транспорта, так и для летательных аппаратов. Расчеты показывают, что с одной заправки аккумулятора электроэнергией (с гипермаховиком стыкуется электромотор-генератор) можно проехать или пролететь до 2 тыс. км! Это как от Москвы до Сочи.
Оригинальна и конструкция самого летательного аппарата. Внешне он будет иметь форму обтекаемого диска или, если хотите, пресловутой «летающей тарелки». Правда, при взгляде сверху видно, что «тарелка» эта не круглая, а ближе по форме к прямоугольнику со скругленными углами.
– Стеклопластиковая оболочка крепится к силовому корпусу, – поясняет изобретатель. – Внутри четыре электровинтовых модуля, которые обеспечивают достаточную подъемную силу…
Тут надо, наверное, сказать хоть несколько слов о самих электровинтовых модулях. В свое время Колпакчиев обратил внимание на такой физический эффект. Если молекулы воздуха, приобретая определенный заряд, взаимодействуют с аналогично заряженным острием, то по закону Кулона между ними происходит интенсивное отталкивание.
Если такими положительно заряженными остриями, а точнее кромками, будут концы пропеллера, заключенного внутри кольца из положительно же заряженной сетки, то такой многолопастный винт, по идее, должен крутиться. И он действительно крутится – Колпакчиев не раз проверял это на моделях.
Итак, четыре модуля создают подъемную силу, вектором которой управляют с помощью жалюзи. Поворачивая их створки над каждым из четырех каналов, отклоняя потоки воздуха, можно не только менять скорость подъема или горизонтального полета, но и осуществлять маневрирование.
Устойчивость же аппарату обеспечивает, кроме всего прочего, и эффект «летающей платформы». Вспомните, как в цирке жонглеры или клоуны бросают друг другу тарелки и шляпы. При броске достаточно подкрутить предмет, чтобы он приобрел устойчивость в полете. А если подкрутку осуществлять за счет маховика, раскрученного до 50 тыс. оборотов в минуту, то такой летательный аппарат – Колпакчиев называет его гироглайдером – вряд ли удастся опрокинуть.
Подобные ДПЛА – дистанционно-пилотируемые летательные аппараты – Колпакчиев предлагает использовать для патрулирования автотрасс, нефте– и газопроводов, для слежения за миграцией рыбы, предупреждения о пожарах, сельхозработ, аэрофотосъемки, экологического контроля…
В общем, работы для ДПЛА предостаточно. Вот только когда в небе появятся первые гироглайдеры? Игорь Николаевич Колпакчиев надеется, что уже скоро. Для их конструирования, строительства им и создана фирма «Взлет». Ее директор торопится, поскольку знает, что за рубежом у него уже появились серьезные конкуренты. Он все же надеется, что мировая транспортная революция начнется именно в России.По примеру старика Хоттабыча
Поделиться книгой: