Помоги проекту - поделись книгой:
Состоит Плутон из камня, водного льда и замерзшего азота. Есть на нем и горы высотой до 5 км, образованные из водного льда. Атмосфера тут очень разреженная, азотная с крохотной примесью метана. Когда Плутон подлетает поближе к Солнцу (а у него, мы помним, очень вытянутая орбита), там чуть теплеет и начинают испаряться полярные шапки из азота, что делает атмосферу немного плотнее.
У Плутона 5 спутников, крупнейший из которых Харон, он же единственный «настоящий», то есть круглый, остальные – просто астероиды неправильной формы.
Ничего хорошего про Харон я вам рассказать не могу, там холодно и скучно. И для того, чтобы хоть как-то развеселить этот мрачный холодный мирок, куда ни в жисть не забредет никакой космический турист, ученые, запустившие к Плутону зонд, сфотографировавший заодно и Харон, дали его объектам названия в честь героев разных фантастических и фантазийных книг и фильмов. Например, Мордором (нехорошая страна из книги «Властелин колец») назвали темное пятно неподалеку от северного полюса. В честь героини фильма «Чужие» Рипли и Дарта Вейдера из «Звездных войн» так же назвали разные горки и равнинки. Но думаю, туристическую отрасль Харона это не спасет.
Пояс Койпера. Да, за Плутоном есть еще кое-что! Точнее, сам Плутон является частью этого кое-чего, имя коему – пояс Койпера.
Поясом Койпера, названным так в честь американского астронома Джерарда Койпера, окрестили область за орбитой Нептуна, заполненную разнокалиберным космическим мусором, оставшимся после формирования Солнечной системы на самой ее окраине. После любого строительства остается мусор, не правда ли?
Отличие пояса Койпера от пояса астероидов только в том, что пояс астероидов узкий и астероиды там каменные и железные, а пояс Койпера в двадцать раз шире пояса астероидов, и кружатся в нем вокруг Солнца ледяные куски из смерзшихся воды, метана и аммиака. Куски эти разного размера и разной формы. Здесь, кроме Плутона, болтаются и три перечисленные выше карликовые планеты Солнечной системы (пятая, Церера, напомню, находится в поясе астероидов).
Открыт пояс Койпера был совсем недавно – в 1992 году.
Облако Оорта. Да, да и да! В Солнечной системе, кроме окраинного мусора есть кое-что еще, именуемое Облаком Оорта.
Облако названо так в честь голландского астронома Яна Оорта и, что интересно, до сих пор не открыто инструментально! Хотя никто из астрономов не сомневается в его существовании. Почему? И что это облако из себя представляет?
Да это просто вторая куча мусора на окраине, только большая и расположенная очень далеко! Если пояс Койпера – это мусор, оставшийся после строительства в углах квартиры, то облако Оорта – мусор, вынесенный за дверь. Пояс Койпера начинается на расстоянии 30 а.е.[5] от Солнца и заканчивается на расстоянии 55 а.е. А облако Оорта начинается на расстоянии 50 000 а.е. и заканчивается на отметке в 100 000 а.е. Сто тысяч астрономических единиц – это почти световой год. До ближайшей звезды, напомню, около 4 световых лет.
Ученые уверены в существовании этого облака космического льда, поскольку полагают, что именно оттуда в наши края прилетают кометы. Комета – это кусок космического льда подлетающий к Солнцу, огибающий его и снова улетающий в дальний космос. Поскольку комета – существо ледяное, при подлете к светилу ее начинает интенсивно испарять солнечным излучением, отчего образуется знаменитый кометный хвост, тянущийся на миллионы, десятки миллионов, а иногда и сотни миллионов километров. Такие хвостатые кометы люди наблюдали издревна и весьма пугались, принимая за зловещие знаки, предвестники беды.
Обычно в книжках про астрономию много рассказывается о кометах, но я считаю кометы скучными кусками льда и на этом разговор о них решительно обрываю. И вам советую, если родители спросят, много ли вы почерпнули информации из этой книги о метеоритах да кометах, гордо подняв голову заявить:
– Мусором пусть занимаются дворники!
А мы с вами, завершив обязаловку с обзором окрестностей, вскоре займемся делами более глобальными – вопросом, откуда все взялось, как возник наш мир. Однако, прежде – небольшое, но весьма познавательное отступление о завоевании ближайшего космоса. Оттопчемся на окрестностях по полной!
Предупрежу сразу – все то, о чем будет говориться в этом разделе, касается именно ближайшего космоса, максимум – Солнечной системы. О том, чтобы на каких-то чудесных звездолетах полететь к другим звездам, даже речи нет. До этого мы еще не доросли и не скоро дорастем, если вообще дорастем…
Но с тех пор, как наукой были открыты каналы на Марсе (позже наукой же и закрытые), человечество задумалось: а как туда попасть, к нашим братьям по разуму? Ну или хотя бы до Луны долететь – посмотреть, живут там лунатики или нет?
Французский писатель XIX века Жюль Верн на волне этого интереса даже написал роман, в котором герои улетают на Луну при помощи пушки. Идея проста: сделать длинный ствол, способный разогнать большой снаряд до нужной скорости[6], направить ствол на Луну, самим сесть в этот снаряд, выстрелить – и вперед заре навстречу!
Затея героев романа, однако, весьма губительна: ускорение снаряда в момент выстрела будет таким, что космонавтов просто размажет по полу, и до Луны долетит одно только мокрое место.
Значит, нужен другой способ. И вы его, конечно, знаете – ракета! Реактивный принцип движения – давнее изобретение человечества. Небольшие ракеты столетиями использовались в качестве фейерверков, а также на войне – пороховыми ракетами воюющие стороны пуляли друг в друга.
Ракета – это просто трубка, заполненная горящим топливом и открытая с одного конца. Горячие газы вырываются из трубки назад, толкая ее вперед. Вот и вся хитрость. Но прошли тысячи лет с изобретения самого принципа реактивного движения, прежде чем огромные, сделанные на пределе технических возможностей человечества ракеты вынесли на околоземную орбиту первые спутники, первых собак и первого Гагарина, который помахал всем ручкой и сказал «Поехали!». Веселый был человек.
Случилось это знаменательное событие в 1961 году. Юрия Гагарина усадили в круглое стальное ядро, рабочие завинтили за ним люк болтами и потом запустили ракетой в небо. Шар с Гагариным пролетел вокруг Земли по баллистической траектории и упал вниз на парашютах. А Гагарин все это время смотрел из окошка и ничего не делал. До него точно так же летали собаки. Потом Гагарин шутил: «Не пойму, я первый человек в космосе или последняя собака». Он говорил, по сути, о бессмысленности риска. И прав был: не все собачки благополучно возвращались, поскольку чуть ли не каждый второй запуск ракеты заканчивался катастрофой. Но Советскому Союзу, как тогда называлась наша страна, очень хотелось обогнать американцев и первыми запустить в космос человека. И запустили, рискнув жизнью добровольца. То есть главная заслуга Гагарина состояла в том, что он согласился рискнуть жизнью с шансом брошенной монетки 50:50. И это еще хорошо, собак вообще не спрашивали…
Генеральным конструктором наших космических ракет был Сергей Королев – талантливый инженер, воспитанный на литературе девятнадцатого века, бредившей полетами на Марс и сам мечтавший о таком полете. К сожалению, жил он в очень тяжелое время и потому жизнь его была крайне тяжела. Королев рано умер из-за того, что здоровье его было сильно подорвано тюрьмами и пытками. Сам Королев выжил в сталинском ГУЛАГе[7] буквально чудом чудным, а если б не выжил, трудно сказать, что было бы с нашей космонавтикой и удалось бы нашей стране вывести первого человека в космос.
Самое поразительное, что до сих пор находятся малоумные люди, которые говорят, будто кровавый диктатор Сталин был хорошим дяденькой и весьма заботился о народе и науке. Что ж, давайте посмотрим на примере нашей тематики, как Сталин позаботился, скажем, о ракетостроении.
Целые научные школы были в его эпоху уничтожены, сильно пострадала, в частности, ленинградская астрономическая наука, и не только она. Не стало исключением и ракетостроение, которое бурно развивалось в нашей стране еще со времен царизма, но было буквально выкошено сталинскими палачами перед Второй мировой войной.
Итак, товарищ Сталин и его клика позаботились об отечественном ракетостроении следующим образом…
Ракетный конструктор Воскресенский – посажен в тюрьму по ложному обвинению (далее для экономии места просто «посажен»).
Конструктор ракетных двигателей Глушко – посажен.
Ракетчик Артемьев – посажен.
Специалист по твердотопливным ракетам Лангемак, придумавший сам термин «космонавтика» – расстрелян.
Директор ракетного института Клейменов – расстрелян.
Один из основоположников отечественной космонавтики Раушенбах – отправлен в ссылку.
Конструктор Бартини, о котором сам Королев говорил, что без Бартини не было бы первого искусственного спутника Земли, – посажен.
Кондратюк, который рассчитал траекторию полета к Луне – посажен.
Директор института, где работал Королев, – посажен.
Замыкает этот скорбный список сам будущий генеральный конструктор наших ракет Королев, едва выживший в сталинских лагерях.
Полный разгром ракетной школы! Как видите, наша страна вышла в космос, скорее, не благодаря сталинской диктатуре, а вопреки ей – исключительно стараниями недобитых специалистов, оставшихся с царских времен. Из-за лютых репрессий отечественная школа ракетостроения сильно отстала, и уже после Второй мировой войны вышедший из тюрьмы Сергей Королев с завистью глядел на трофейные ракеты Фау знаменитого немецкого конструктора фон Брауна, чьими ракетами фашисты обстреливали Лондон, люто завидовал Брауну и учился у него, развивая немецкие идеи…
Разумеется, с тех пор наука и техника сильно продвинулись вперед, но мы и по сей день выходим в космос при помощи ракет.
– А разве могут быть иные способы? – спросите вы.
В общем-то да. Тем паче, что ракетные запуски имеют огромное количество недостатков. И один из главнейших – неимоверная дороговизна. Для того чтобы доставить на орбиту 1 килограмм груза, нужно потратить столько денег, сколько стоит легковой автомобиль. То есть захотел побаловать космонавта на орбите апельсином массой в 100 г, заплати несколько центов за сам апельсин и 1000 долларов за его доставку. Поэтому конструкторы борются за каждый грамм выводимой массы.
Понятно, что с такими ценами возможны лишь единичные запуски, а не массовая колонизация космоса. Да и слава богу! Потому что ракетные запуски весьма вредно влияют на земную экологию. Каждый запуск – это рана на теле планеты. После каждого запуска в озоновом слое земной атмосферы образуется дыра, что весьма неполезно для жителей планеты, поскольку озоновый слой защищает нас от жесткого излучения Солнца. А без защитного слоя резко вырастет заболеваемость такой страшной болезнью, как рак кожи.
Кроме того, само ракетное топливо – гептил – страшнейший яд, который в несколько раз токсичнее синильной кислоты. А синильная кислота, между прочим, боевое отравляющее вещество, химическое оружие, которое использовалось французами против немцев на фронте во время Первой мировой войны. Газом на основе синильной кислоты фашисты в концентрационных лагерях убивали заключенных. Даже микроскопические дозы гептила (включая его пары) губительно сказываются на здоровье – говорят, в местах, где производится гептил, или там, где падают отработанные первые ступени ракет с остатками топлива, рождаются желтые дети с поражениями печени, а люди чаще умирают от разных болезней. А утечек и испарений, как вы понимаете, совсем избежать нельзя. То есть массовые (а не как сейчас, единичные) запуски просто приведут нашу планету к экологической катастрофе, превратив ее в токсичную помойку. И, получается, хорошо, что каждый запуск так дорого стоит!
Конечно, не все ракеты летают на гептиле. Есть которые на керосине работают. Но и они не слишком полезны для экологии планеты.
Что же делать?
Конструкторы придумали более безопасные и дешевые – неракетные – способы преодолеть земное притяжение и выйти в космос. Правда, ни один из них пока не применяется в связи с технической сложностью. Но возможно, эти сложности найдут свое решение при кардинальном увеличении грузооборота Земля-Космос. Рассмотрим некоторые из этих гениальных и не очень идей.
Пушки. Прямо по стопам Жюля Верна, ей-богу!.. Вообще говоря, длинные суперпушки начали строить еще немцы больше ста лет назад во времена Первой мировой. И, конечно, не для выхода в космос, а для обстрела Парижа. И не пушки, а пушку – в одном экземпляре, с длиной ствола в 28 метров (с 9-этажный дом). Точность орудия была невелика и никакой особой роли в войне она не сыграла, разве что попугала парижан, убив несколько десятков человек. И не было бы причин ее упоминать, если бы не дальность стрельбы – 130 километров. Понятно, что это не вверх, а просто максимальная дальность при угле возвышения в 45 градусов, но граница космоса начинается с высоты в 100 км, и это уже вполне сопоставимые величины. Еще чуть-чуть и…
Во время Второй мировой войны технический немецкий гений соорудил проект Фау-3. Это не ракета, это пушка с длинным составным стволом длиной 124 метра (40-этажный дом). Таких пушек было изготовлено 50 штук, их стволы лежали в специальных шахтах-штольнях. Пушка была разгонной. Каждая из 32 секций составного ствола имела свои расположенные под углом пороховые каморы. Как только снаряд, движущийся по стволу, подлетал к очередной секции ствола, воспламенялись заряды этой секции, все более и более разгоняя снаряд. Здесь дальность (не высота) полета снаряда составляла уже 165 км. Из этих пушек немцы обстреливали Лондон. Как видите, немцев хлебом не корми, дай чего-нибудь обстрелять![8]
Следующим проектом пушки, уже реально способной достичь космоса, была спроектированная в 80-е годы прошлого века, но так и не построенная инженерами иракского диктатора Саддама Хусейна пушка «Вавилон». Пушка должна была стрелять своего рода ракетным снарядом, который, вдобавок к обычному заряду, расположенному в казенной части пушки, имел еще разгонный заряд в своей задней части. Последний, сгорая по мере движения, поддерживал в длиннющем стволе давление, нужное для разгона. Расчетная дальность стрельбы составляла 1000 км при калибре в 1 метр! Пушка теоретически могла выводить на орбиту спутники массой в 200 кг при цене за килограмм выводимого веса вдвое ниже, чем у ракет.
Однако более перспективными представляются пушки, в которых спутник разгоняется не пороховыми газами, а электромагнитным полем. По этому принципу разгоняется внутри корпуса электромотора (статора) его ротор, надетый на ось. В статоре расположены катушки с бегущим по кругу магнитным полем, которое, захватив полем магниты ротора, раскручивает его. Здесь то же самое, только ротор и статор не круглые, а «размотаны» в линию, и потому ротор-спутник не крутится, а мчится по прямым рельсам, наклонно направленным в небо. И по достижении первой космической скорости его выкидывает на орбиту. Эту гипотетическую конструкцию еще называют рельсотроном.
Разновидностью электромагнитной рельсовой пушки является Слингатрон – спиральная пушка-катапульта, ствол которой закручен, как раковина улитки и смотрит в небо открытым концом. Выводимый груз помещается в центр катапульты и начинает разгоняться по спиральным направляющим, все увеличивая скорость. Когда наконец скорость снаряда достигает первой космической, он пулей вылетает в небо. Сама установка при этом раскручивается вокруг своей оси, в результате чего и разгоняется по спиральному стволу наш шар с грузом.
К сожалению, в результате центробежных сил капсула испытывает чудовищные перегрузки, которые не выдержит ни один прибор и никакой человек, но нехрупкие грузы (воду, кислород, топливо и пр.) таким образом можно будет недорого закидывать на орбиту.
Опора на воздух. А зачем стартовать в космос на ракете прямо с Земли, тратя кучу денег и уйму топлива? Давайте используем воздух, как опору!
Эта идея уже осуществляется – на самолете поднимаются как можно выше, опираясь тем самым на крыло, а не на дорогую реактивную струю. После чего от самолета отделяется небольшой спускаемый челнок с крыльями, который ракетным ускорителем доводится в космос. Дальше пустой ракетный ускоритель челнока отбрасывается. Таким образом мы используем всего одну ракетную ступень вместо двух или трех. Поболтавшись на орбите и поделав там дела, наш челнок-ракетоплан своим небольшим ракетным движком делает маневр, входит в атмосферу и садится на аэродром как обычный самолет. Лапочка…
Пращи. Что такое праща, все знают? Это древнейшее оружие для кидания камней в противника. Кожаный ремень складывается пополам, оба свободных конца берутся в руку так, чтобы один конец можно было отпустить в нужный момент. В петлю, то есть в место изгиба ремня заложен камень, который ремнем раскручивается над головой. Как только раскрутили достаточно быстро, один конец ремня в нужный момент отпускается, и освобожденный камень летит вперед с большой скоростью, поражая противника.
Вот такого рода огромные пращи и предлагается использовать, причем, не только для запуска груза на орбиту, но и в качестве транспорта, то есть для грузообмена между Луной и Землей.
Проще, конечно, запустить груз пращой с Луны, а не с Земли: там меньше сила тяжести, соответственно, меньше и первая космическая скорость, необходимая для выхода на орбиту, а значит проще раскрутить груз до этой скорости. Да и атмосфера на Луне не мешает, ведь в атмосфере запущенный с огромной скоростью груз может просто сгореть, если его как-то не защитить от трения о воздух. А вот если нам нужно отправить с Луны командированного специалиста обратно на Землю, и он крепкий парень, могущий выдержать шестикратные перегрузки (6g – обычно так записывается шестикратная перегрузка, и это означает, что тело космонавта будет весить в шесть раз больше, чем за Земле)… Так вот, для такого запуска потребуется длина пращи в 12 км. Длинновато? Можно и короче, но тогда перегрузки будут больше и человек не выдержит. А вот грузы выдержат.
А как, используя принцип пращи, долететь до Луны? Для этого существуют разные проекты, разработанные как в Америке, так и в России. Представьте себе крутящуюся пращу или просто спицу, летящую при этом по своей орбите вокруг Земли.
Допустим, к этой раскрученной праще мы подвезли снизу груз на ракетоплане. Праща его цапнула и, совершив пол-оборота, метнула, увеличив тем самым скорость груза. Это значит, что груз перешел на более дальнюю эллиптическую орбиту – поближе к Луне. На этой орбите его уже ждет другая праща. Цапнула – перекинула на еще более вытянутую орбиту. И так все ближе и ближе к Луне. А возле Луны следующая серия пращей груз подхватывает и, подтормаживая, переводит на более близкие к Луне орбиты.
Космический лифт
Это придуманное давным-давно безракетное устройство могло бы нам помочь расшить самое узкое и проблемное место – вывод грузов с Земли.
Космический лифт представляет собой лифт в самом прямом смысле этого слова. Представьте себе геостационарный спутник, то есть такой спутник, который вращается вокруг Земли с той же скоростью, с которой вращается вокруг своей оси сама наша планета, поэтому все время висит над одной точкой планеты, например над Тамбовом. Вы были в Тамбове? Нет? Ну, тогда мысленно подвесьте спутник над тем местом, которое вам знакомо. Там мы устроим космопорт!
Для этого спускаем со спутника на Землю трос, на трос вешаем кабинку, которая по этому тросу будет ездить. И все! На лифте в космос! Возникает вопрос: а почему трос не падает вниз? А потому что он натянут и держится за счет центробежной силы. Вы тоже можете взять веревочку с привязанной гайкой или ту же пращу и раскрутить ее над головой – мягкая веревочка станет прямой и натянутой. А теперь мысленно пустите по ней лифт. При этом при подъеме лифту будут помогать ехать вверх центробежные силы.
Ловко?
Почему же столь гениальная в своей простоте идея до сих пор не реализовалась?
А потому что материалов столь прочных пока не придумали! Любой трос подобной длины просто разорвется под собственным весом. Есть, правда, у человечества надежда на так называемые углеродные нанотрубки – это такой очень легкий и прочный материал, который теоретически мог бы выдержать подобные нагрузки, ведь тут нужен материал намного легче и при этом в сто раз прочнее стали. Увы! Пока что нанотрубки из углерода мы производить в промышленных масштабах не умеем, ведутся только первые осторожные лабораторные исследования этого материала. Так что до космического лифта пока очень далеко.
Общепланетарное транспортное средство – пожалуй, самый удивительный и самый грандиозный из придуманных способов выхода за пределы земного тяготения. Изобрел его много лет назад наш соотечественник, талантливый инженер Юницкий. Несмотря на всю кажущуюся фантастичность и масштабность этого проекта, его можно построить уже при существующем уровне техники и не ждать никаких углеродных нанотрубок. Вот только затраты материалов будут сложновообразимыми.
Представьте себе герметичную трубу, опоясывающую Землю по экватору и лежащую на суше на неких эстакадах, а в океане – на понтонах. Труба может в силу своей хитрой конструкции немного, всего на несколько процентов удлиняться. Если она немного удлинится, то станет длиннее экватора (который 40 000 километров), то есть будет опоясывать планету, чуть-чуть вися над ней на небольшой высоте километров в 200. По сравнению с длиной трубы это ничтожная величина. Но это уже космос, это уже орбита!
Как кольцо работает… Вдоль всей трубы проходит вакуумированный канал, в котором на магнитном подвесе располагается ротор, разгоняемый магнитным полем. То есть мы имеем своеобразный электродвигатель размером с планету. Статор (неподвижная часть) – это сама труба с грузовым и пассажирским отсеками, а ротор (подвижная, крутящаяся часть) – та самая бесконечная магнитная лента в вакуумированном канале. Эта лента магнитным полем начинает раскручиваться внутри вакуумированного канала, из которого откачан воздух. Центробежная сила стремится растянуть ленту, она, растягиваясь, через магнитное поле толкает и растягивает трубу, в которой крутится. Таким образом все сооружение чуть-чуть растягивается, но этого «чуть-чуть» хватает, чтобы труба оторвалась от своих опор и поднялась в космос, а планета Земля оказалась окружена искусственным кольцом.
Далее, после выхода кольца на орбиту, происходит разгрузка, барахлишко развозится по орбитальным станциям, отправляется на Луну, а оттуда везут гелий-3 в качестве топлива для земных термоядерных станций. Загружают в орбитальное кольцо, после чего сажают его на Землю, на опоры.
Поделиться книгой: