Карл Гильзин - В небе завтрашнего дня
Кроме того, по сравнению с обычными, «спутники нижнего пояса» будут обладать и еще одним преимуществом. Они совсем не обязательно должны летать в плоскости большого круга, то есть в одной из плоскостей, проходящих через центр земного шара. Это необходимо только для «настоящих» спутников и сателлоидов, так как только при этом центробежная сила равна и противоположно направлена силе земного тяготения. «Спутники нижнего пояса» могут избрать любую траекторию полета, как и обычный самолет. Но для них нужно предусмотреть соответствующие органы управления, которых лишены «настоящие» спутники. В общем «спутники нижнего пояса» правильнее было бы назвать, вероятно, космическими самолетами. Правда, космическими самолетами принято называть самолеты другого типа — способные взлетать с земли, как обычные самолеты, выходить в космос и совершать в нем длительный управляемый полет. Но и таких самолетов, впрочем, тоже мало напоминающих обычные, пока еще нет.
…Выше всех «спутников нижнего пояса» поднимутся, вероятно, аппараты, которые можно было бы назвать солнцелетами. Им понадобится наименее мощный двигатель — сопротивление воздуха на большой высоте незначительное. Вот почему на них удастся установить солнечные двигатели.
Солнце — вечный источник бесплатной энергии, но мощность солнечных двигателей может быть лишь очень небольшой. Кроме того, Солнце светит только днем, и орбиту солнцелета придется выбирать так,' чтобы для него Солнце никогда не заходило. Для этого нужно, чтобы солнцелет никогда не оказывался в конусе тени, отбрасываемой Землей. Таких путей-орбит для солнцелета существует множество. Их называют обычно «орбитами Полярного круга». Они очень близки к меридианам, а если и отклоняются от них, то обязательно проходят через точку, лежащую в пределах Полярного круга. Но если на Земле за Полярным кругом день длится полгода, а остальные полгода — ночь, то для солнцелета будет существовать всегда день. Секрет этого — в угле наклона орбиты солнцелета к эклиптике, то есть к плоскости, в которой Земля движется вокруг Солнца. Плоскость орбиты солнцелета будет перпендикулярна к эклиптике или наклонена к ней лишь под небольшим углом. Правда, возможны и солнцелеты, способные забираться на некоторое время в земную тень. В этом случае их выручат электрические аккумуляторы, или же потом, после выхода из тени, солнечному двигателю придется восстанавливать потерянную высоту.
«Спутники нижнего пояса».
Внешне солнцелет будет представлять собой, вероятно, нечто среднее между самолетом и ракетой. Цилиндрический фюзеляж — большого диаметра, полый внутри и открытый спереди и сзади. Примерно посредине — огромное крестообразное крыло. Внутренность фюзеляжа — воздушно-реактивный электрический двигатель. Через него протекает наружный воздух, который сжимается скоростным напором, затем нагревается и, наконец, вытекает наружу с большой скоростью, создавая тягу. Но только, в отличие от обычных прямоточных двигателей, где происходят те же процессы, воздух здесь подогревается не в результате сгорания топлива (на таких высотах это невозможно). В двигателе неугасимо пылает электрическая дуга — она-то и накаляет протекающий воздух. Могут быть использованы и специальные электрические ускорители, тогда из двигателя будет вытекать наружу струя электрически заряженных частиц — ионов. Такие реактивные двигатели называют, как мы уже говорили, ионными.
Но откуда же берется на солнцелете электрический ток?
Вот для этого-то и служит солнечный двигатель. Вся поверхность обшивки самолета, обращенная к Солнцу, покрыта пластинками полупроводниковых фотоэлементов или термоэлементов. Вертикальное крыло солнцелета предназначается для увеличения поверхности этих элементов.
На аппарате средней величины поверхность солнечных элементов достигнет 100–150 квадратных метров. Как известно, один квадратный метр поверхности, на которую вне атмосферы отвесно падают солнечные лучи, получает примерно 1,8 лошадиной силы солнечной энергии. Совершенные термо- и фотоэлементы, которые будут использованы на солнцелетах, могут иметь коэффициент полезного действия 25–30 %, почти вдвое превышающий современные значения этого коэффициента. Нетрудно подсчитать, что мощность двигателя солнцелета получается равной примерно 50 лошадиным силам. И такой ничтожной мощности, равной мощности автомобиля «Победа», может оказаться достаточно, чтобы солнцелет развил скорость в 4–5 тысяч километров в час. Вот что значит разреженный воздух!
Конечно, солнцелеты должны иметь очень небольшой вес (их придется строить из самых легких материалов). На заданную высоту солнцелет будет поднят ракетой или космическим самолетом, причем, конечно, в сложенном, «упакованном» виде, — только на большой высоте солнцелет примет свою обычную форму.
Другой тип «спутника нижнего пояса» можно назвать кислородолетом. Впрочем, и этот спутник тоже можно было бы назвать солнцелетом. И вот почему.
Уже давно установлено, что на высотах более 100 километров солнечные лучи расщепляют молекулы атмосферного кислорода на отдельные атомы. Это расщепление, или диссоциация, требует затраты большого количества энергии. Зато потом, когда Солнце заходит, атомы кислорода начинают беспрепятственно соединяться снова в молекулы, и затраченная энергия выделяется. В результате такого воссоединения, или, как говорят ученые, рекомбинации части атомов в молекулы, температура воздуха на этих высотах повышается, и он начинает светиться. Этим объясняется известное явление свечения ночного неба, долгое время представлявшее загадку для ученых.
В течение ночи в молекулы воссоединяется очень небольшая часть всех атомов. Если бы можно было сразу слить все атомы в молекулы, то ночное небо озарилось бы вспышкой ярчайшего огня.
Опыты доказали принципиальную возможность создания реактивных двигателей, которые работали бы на «даровой» энергии, выделяющейся при рекомбинации атомов кислорода. Такие двигатели могут быть использованы для кислородолетов.
В двигателе кислородолета камеру сгорания заменяет большая камера, стенки которой выложены слоем катализатора, например тончайшим слоем золота. (Этот металл, как показали исследования, является лучшим катализатором.) Но катализатор только помогает реакции рекомбинации, так как при огромной скорости кислородолета встречный воздух, заторможенный внутри двигателя, сжимается и нагревается до температуры в несколько тысяч градусов. В таких условиях реакция рекомбинации идет уже самопроизвольно, при этом выделяется большое количество тепла и из двигателя вытекает струя раскаленного кислорода, создающая реактивную тягу.
Запасы атомарного кислорода в верхних слоях атмосферы неисчерпаемы, так как они постоянно возобновляются Солнцем, и продолжительность полета кислородолета будет сколь угодно большой.
К сожалению, концентрация атомов кислорода в верхних слоях атмосферы столь мала, что с помощью кислородного двигателя может быть создана лишь небольшая тяга. Поэтому использование кислородолетов, как и солнцелетов, для пассажирского сообщения и вообще для полета человека кажется сомнительным. Вероятнее всего, кислородолеты и солнцелеты будут применяться лишь для научно- исследовательских целей: только они в состоянии находиться неограниченно долго в полете в верхних слоях атмосферы. А такой полет может оказаться исключительно важным для исследования и наблюдения за процессами в них. Ведь выяснилось, что эти процессы оказывают сильное влияние на многие явления, происходящие в нижних, плотных слоях атмосферы, в частности, метеорологические, то есть определяющие погоду на Земле.
В семью «спутников нижнего пояса» могут входить и такие космические самолеты, которые при неограниченной продолжительности полета имеют двигатели большой тяги и несут большую полезную нагрузку. Если солнечная энергия не позволяет создать подобные двигатели, то это под силу другой практически неисчерпаемой энергии — атомной.
Вот, например, один из таких самолетов, его можно назвать, пожалуй, атомным кислородолетом. Двигатель самолета работает на ядерной энергии, она питает электрическую дугу, которая раскаляет протекающий через двигатель воздух, заставляя его вытекать с большой скоростью наружу для создания реактивной тяги. Но так как этот электродуговой двигатель может быть весьма мощным в отличие от подобного же двигателя солнцелета, то атомный кислородолет может иметь значительно большие размеры и вес. Кислородолетом же мы его назвали потому, что он представляет собой летающий кислородный. . завод. Внутри самолета расположена работающая на атомной энергии установка для сжижения воздуха и отделения от него жидкого кислорода. Этот кислород накапливается в огромных баках самолета и затем, когда понадобится, будет перелит в полете в баки стартующей с земли космической ракеты. Проекты подобных самолетов разрабатываются за рубежом 1*.
