Cтанислав Зигуненко - Тайны космоса
— планета, на которой может развиться жизнь, должна находиться на строго определенном расстоянии от светила; скажем, если бы наша планета была всего на 5 процентов ближе к Солнцу, вся вода на ее поверхности испарилась бы, а если бы расстояние до светила оказалось всего на 1 процент больше, то вся влага превратилась бы в лед;
— жизнь должна не только возникнуть, развиться, но и перебраться из воды на сушу — ведь жители водоемов не могут пользоваться огнем, обрабатывать металлы, а значит, и вряд ли когда-нибудь создадут устройства для передачи сигналов на межзвездные расстояния;
— по меньшей мере хотя бы некоторые формы жизни на данной планете должны достигнуть такого уровня развития, чтобы у них появилось желание сообщить о себе другим цивилизациям;
— наконец, цивилизация, с которой мы хотим связаться, должна находиться в пределах радиодосягаемости от нас, а также ее существование должно совпасть с нами по времени; ведь в течение 4 млрд лет было бесполезно передавать какие-либо сигналы на Землю — первые «хомо сапиенс» появились на ней всего 40 тыс. лет тому назад, а радиотелескопы были построены лишь в конце 50-х годов нашего столетия…
Таким образом, получается, что шансы связаться с кем-либо во Вселенной весьма малы. И все-таки ученые не падают духом. «Мы наблюдаем каждый день, как рождаются новые звезды и умирают старые, говорит уже известный нам Майкл Клайн. — Многие из этих звезд окружены газовыми облаками, из которых потом образуются планетные системы. Эти пространства изобилуют также углеродом, водородом, кислородом, азотом и другими элементами, необходимыми для зарождения жизни в белковой форме. Так неужели природа использовала такой шанс всего один раз? Сомневаюсь! Не такие уж мы исключительные…»
ПУТЕШЕСТВИЯ ТАЯТ ОПАСНОСТИ
На ракете или под парусом?Представим себе, что в один прекрасный день мы получим телеграмму со звезд: братья по разуму зовут нас в гости. На чем, как мы к ним отправимся? Нынешние ракеты на химическом или даже атомном топливе явно не годятся. Фантасты и инженеры обычно предлагают фотонные корабли или светолеты.
Оседлавшие луч. Космолеты будущего будут выходить на орбиту, не тратя ни грамма топлива! С таким сенсационным заявлением выступили специалисты НАСА и Пентагона после осуществления на ракетном полигоне «Уайт-сандс» (Белые пески) испытаний прототипа нового летательного аппарата, аналоги которого до сих пор встречались лишь на страницах научно-фантастических книг.
Впрочем, первое испытание выглядело на редкость скромно: луч пульсирующего газового лазера мощностью 10 кВт был направлен снизу вверх на отражательное зеркало миниатюрного летательного аппарата весом всего около 60 г и длиной чуть больше 15 см, который поднялся над землей всего на 2 с небольшим метра…
Тем не менее американский изобретатель Франклин Мид и его коллеги полагают, что с экспериментов с моделью «Светолета», сделанной из алюминиевой фольги, начинается новый этап в освоении космического пространства. Отраженные от зеркальной поверхности параболического зеркала лучи фокусировались в одной точке, где излучение достигало такой мощности, что воспламеняло воздух, преобразуя его в высокотемпературную плазму. Происходил как бы мини-взрыв, который подбрасывал летательный аппарат вверх. Поначалу, как уже говорилось, на 1,5-2 м, потом — на 15 м…
Руководители программы Лейк Мирабо и Франклин Мид полагают, что к концу нынешнего, 1998 года лазер «подбросит» летательный аппарат нового типа на высоту в километр, а еще через несколько лет «Светолет» поднимется и на 100 км.
Впрочем, изобретатели понимают, что на пути в открытый космос им предстоит решить на практике еще одну важную проблему. Обогнав в 5 раз скорость звука и поднявшись на высоту более 30 км, «Светолет» попадет в разреженные слои стратосферы, и тяга двигателя резко упадет — ведь превращать в плазму будет уже практически нечего.
Чтобы компенсировать недостачу рабочего тела, Мирабо предлагает впрыскивать в фокус зеркала жидкий водород или азот, который будет находиться на борту корабля в специальном баке. Так что, как видите, хоть какое-то топливо, но «Светолету» все же понадобится.
Кроме того, изобретатель надеется облегчить взлет корабля с помощью эффекта «воздушного гвоздя». Идея тут заложена настолько любопытная, что о ней стоит поговорить особо…
Строим «летающую тарелку»? Еще в 60-х годах, работая на кафедре инженерной механики Ресселаровского политехнического института (г. Троя, штат Нью-Йорк), Лейк Мирабо придумал способ, как резко уменьшить аэродинамическое сопротивление взлетающих космических кораблей. Впрочем, сам профессор не скрывает, что зарождению и развитию проекта в немалой степени способствовали его контакты как с американскими, так и с российскими коллегами, в частности, с Юрием Райзером.
Основной узел такого космического аппарата двигатель с комбинированным циклом. Он фактически занимает собой весь объем «летающей тарелки», на которую весьма похож этот перспективный летательный аппарат. При этом внешнее сопло двигателя в кормовой части послужит и тепловым экраном при возвращении аппарата в плотные слои атмосферы.
При запуске и разгоне до скорости 1М (М — скорость звука в воздухе, округленно равная 330 м/с) двигатель работает в роторном режиме с детонационной волной. По мере ускорения аппарата большие порции ненагретого воздуха поступают в двигатель с трансзвуковой скоростью. Последний при этом переходит в режим импульсной реактивной тяги, обеспечивающий достижение скорости 5-6 М. Затем аппарат переходит в ракетный режим полета и выходит на круговую орбиту вокруг планеты.
Мирабо надеется вскоре построить демонстрационный образец нового двигателя диаметром 1,4 м и массой около 120 кг. В нем будут использованы модифицированные компоненты существующих жидкостных ракетных двигателей, а также перспективные композиционные материалы и сегменты зеркал от высокоэнергетичных лазеров.
В случае положительных результатов на испытаниях затем предполагается постройка пилотируемых одно-, двух— и пятиместных аппаратов, которым по традиции дадут те же имена, что и их предшественникам, — «Меркурий», «Джемини» и «Аполлон».
Наибольшую трудность в настоящее время представляет изготовление зеркал. Впрочем, на существующих станках с ЧПУ и алмазными резцами специалисты Ливерморской национальной лаборатории имени Лоуренса уже изготовляют зеркала диаметром 1,6 м, пригодные для перспективных космических аппаратов класса «Меркурий». Нанесение же на поверхность зеркала многослойного диэлектрического покрытия позволяет достичь коэффициента отражения более 99,9 процента.
Практически аппараты с лазерными двигателями предполагается использовать в виде небольших модулей вместимостью до 5 человек, которые смогут обеспечивать кругосветный перелет всего за 45 мин. Считается, что такие аппараты будут успешно конкурировать со сверхзвуковым самолетом, разрабатываемым для замены нынешнего сверхзвукового «конкорда», а также гиперзвуковым воздушно-космическим самолетом следующего поколения.
Для обеспечения 120 тыс. полетов в сутки (примерно столько делает современная коммерческая авиация) аппаратам с лазерными двигателями потребуется около 500 космических солнечных электростанций. С учетом нынешнего развития необходимых технологий начало таких пассажирских перевозок ожидается не ранее чем через 20-25 лет.
Энтузиасты нового способа доставки грузов на околоземную орбиту полагают, что он намного улучшит экологию запусков и сделает их примерно на порядок более экономичными. Ведь сегодня транспортировка 1 кг полезной нагрузки в космос обходится примерно в 20 тыс. долларов.
Звездные «зонтики». На этом перспективные разработки для освоения ближнего и дальнего космоса вовсе не заканчиваются. Еще одна идея была в свое время подсказана тем же А. Кларком, который сумел осуществить уже немало технических предсказаний.
«Снасти дрожали от натуги: межпланетный ветер уже наполнил круглый парус» — так начинает он свое повествование о межпланетных гонках по трассе Земля-Луна-Земля на солнечных яхтах, то есть аппаратах, которые приводятся в движение давлением света. Кларк пишет, что парящему в невесомости командиру одной из яхт Джонгу Мертону не зря показалось, что «парус заполнил все небо»: 50 млн квадратных футов было соединено с его капсулой чуть не сотней миль такелажа. «Если сшить вместе паруса всех клиперов, которые в прошлом белыми тучками летали над Индийским океаном, то и тогда они бы не сравнялись с парусом, в который „Диана“ ловила солнечный ветер. А вещества в нем чуть больше, чем в мыльном пузыре; толщина алюминированного пластика — всего лишь несколько миллионных дюйма».
Работа над первыми солнечными яхтами идет полным ходом. В нашей стране одна из первых прикидок, например, была осуществлена в рамках проекта на лучший солнечный парусник, объявленного конгрессом США. В 1992 году должна была состояться международная космическая регата «Колумбус-500» в честь 500-летия открытия Нового Света экспедицией Колумба. Планировалось запустить как минимум три парусника, представляющих соответственно Америку, Европу и Азию. Из европейцев в конкурсе участвовали итальянские специалисты, группа британских разработчиков, франко-испанский альянс и два российских коллектива.
