С НЕБЕС НА ЗЕМЛЮ И СНОВА НА НЕБЕСА
ЗАВОД В НЕВЕСОМОСТИ
Кадры индустрии. В лабораториях ученых. № 29 (1796) 14 ноября 1987 г.
Общественное конструкторское бюро «Микрогравитация» родилось в НПИ по официальным данным в апреле 1987 года. Родилось после того как гомельский инженер А.Э. Юницкий и ассистент кафедры научного коммунизма НПИ А.О. Майборода рассказали о своих идеях на заседании Федерации космонавтики СССР. Тогда и было решено ходатайствовать о создании инициативных общественных групп в Гомеле и в Новочеркасске в НПИ «для привлечения молодежи … к дальнейшему развитию идей безракетных космических транспортных систем».
Сегодня КБ «Микрогравитация» НПИ - реальность. Научное руководство им осуществляет старший преподаватель кафедры «Электрические машины» Л.Ф. Коломейцев, руководитель программы - А.О. Майборода. В работе участвуют ряд кафедр института, есть перспективы сотрудничества еще с двумя-тремя кафедрами.
Над проектом, который кому-то может показаться фантастическим, работают самые обычные люди, решают самые реальные задачи. Так на кафедре «Электрические машины» под руководством Л.Ф. Коломейцева группа студентов провела расчеты разгона экипажа ВСНТ (высокоскоростного наземного транспорта) до скорости 7,5 км/с. На этой же кафедре под руководством Г.И. Володина готовится действующая модель разгонного (тормозного) участка. На кафедре «Разработка рудных и нерудных месторождений» под руководством молодых преподавателей Сергея Пехова и Юрия Разоренова выполнено 15 курсовых работ по расчету вариантов проведения тоннелей в различных горно-геологических условиях. Интересные исследования проводят на кафедре прикладной математики доцент В.И. Астахов и ассистент А.С. Родионов, на кафедре научного коммунизма - ассистенты А.О. Майборода и П.Н. Лукичев. На базе этой же кафедры проведены научные семинары с участием представителей Федерации космонавтики СССР.
Сегодня о том, чем занимается общественное конструкторское бюро «Микрогравитация», рассказывает А.О. Майборода.
В.НАДТОКА,
председатель совета молодых
ученых и специалистов НПИ.
.
Более года действует в НПИ инициативная исследовательская группа - общественное конструкторское бюро «Микрогравитация». Сотрудники КБ - преподаватели и студенты, работают над проектом, реализация которого может привести к новому промышленному перевороту. Исследуется возможность создания невесомости в земных условиях не на краткие мгновения, исчисляемые секундами как обычно, а на значительно большие промежутки времени - от нескольких минут до десятков часов.
Для чего необходима невесомость такой большой продолжительности? Современная промышленность давно испытывает всё возрастающую потребность в новых конструкционных материалах и веществах, получить которые очень сложно или вообще невозможно в условиях, когда в производственные процессы вмешиваются силы тяготения. Металлы, не тонущие в воде, но обладающие прочностью стали, сверхпрочные кристаллические нити, сплавы с уникальными свойствами - вот далеко не полный перечень продукции, массовое производство которой невозможно без устранения действия сил тяготения на процессы её приготовления.
Что же представляет собой «антигравитационная машина», разрабатываемая в КБ, действующем пока на общественных началах? К большому разочарованию любителей фантастики она нисколько не похожа на те конструкции, образы которых обычно вызывает в памяти термин «антигравитация». По своему устройству разрабатываемая машина больше всего напоминает высокоскоростные электропоезда без колес, которые уже начали осуществлять пассажирские перевозки в некоторых странах. Однако, от уже действующих бесколёсных аппаратов она отличается небольшими габаритами и массой, а с другой - очень высокой скоростью, которую способна развить за одну - две минуты на специально оборудованном пути. Эта машина выполнена в виде контейнера цилиндро-конической формы с диаметром около полуметра и массой не более одной тонны. Внутри контейнера размещены производственное оборудование и перерабатываемое сырьё.
Невесомость на борту этого небольшого аппарата создаётся не с помощью мифических антигравитационных полей, а при его движении со скоростью в двадцать три раза превышающей скорость звука, т.е. со скоростью спутника. Такая скорость приводит к уравновешиванию сил веса силами инерции.
Практическое значение эти аппараты могут иметь уже тогда, когда продолжительность создаваемой ими невесомости составит не менее пяти минут. Таково минимальное время, за которое можно успеть провести некоторые технологические процессы, в ходе которых рождаются материалы и вещества с уникальными свойствами.
Транспортный путь представляет собой вакуумный трубопровод метрового диаметра. В зависимости от рельефа местности он размещается либо на эстакаде, либо в тоннеле с малой площадью сечения. Остаточное давление газов в трубопроводе должно быть приблизительно в десять тысяч раз меньше нормального атмосферного давления.
Сооружение вакуумного трубопровода с протяженностью, обеспечивающей пятиминутную микрогравитацию, не представляет собой задачи, выходящей за рамки масштабов и стоимости работ, ведущихся в нашей стране. Только в течении года у нас сооружается более десяти тысяч километров магистральных трубопроводов и пробивается не менее семи тысяч километров подземных тоннелей малого диаметра, что значительно превосходит требуемые в данном случае объёмы работ. С экономической стороны средние затраты на один километр пути здесь не превысят одного миллиона рублей.
Реальными параметрами характеризуется и уровень мощности разгонной системы, сообщающей контейнерам необходимую скорость. Для обеспечения ее работы достаточно одного энергоблока современной типовой электростанции.
Экономическая целесообразность создания такой «антигравитационной» системы очевидна. За год работы она может «выдать на гора» до 50 тысяч тонн ценнейших конструкционных и других материалов. Издержки производства составят немногим более десяти рублей на один килограмм продукции, а стоимость таких материалов составит десятки и сотни рублей за каждый килограмм.
Современный уровень развития строительной и транспортной технологий позволяет реализовать и начать промышленную эксплуатацию проектируемого «генератора невесомости» в оставшееся до конца нашего века время. Что же касается перспектив на будущее, то можно предположить, что выгоды эксплуатации рассмотренной производственной системы станут мощным стимулом к увеличению ее масштабов и производительности. Экономически оправданной и технически реализуемой выглядит возможность ее развития до таких линейных размеров, когда можно будет замкнуть трубопровод в сплошное кольцо вокруг планеты и в результате получить систему, создающую невесомость практически неограниченной продолжительности и производительностью в миллионы тонн в год. Предварительные исследования показывают, что чистая прибыль от эксплуатации кольцевого «генератора невесомости» может составить десятки, если не сотни миллиардов рублей при его собственной стоимости порядка пятидесяти миллиардов.
В настоящее время в нашей стане и за рубежом на общественном и государственном уровнях идет интенсивный поиск и разработка проектов, осуществление которых могло бы стать объективной основой мирного сосуществования различных социально-экономических систем. В данном аспекте проект, разрабатываемый научной общественностью Новочеркасского политехнического института, с учетом его перспективных вариантов планетарного масштаба, имеет достаточные основания рассматриваться в качестве нового конкретного и убедительного аргумента в пользу идеи глобального сотрудничества народов планеты, необходимости начинать мыслить и действовать по-новому.
А.МАБОРОДА,
руководитель программы общественного
конструкторского бюро «Микрогравитация»,
член Федерации космонавтики СССР.
Авторские комментарии от 14 июня 2013 г.
С НЕБЕС НА ЗЕМЛЮ И СНОВА НА НЕБЕСА
Проект микрогравитрона, как читатели могут убедиться на собственном опыте, до сих пор не осуществлен. Случись обратное, то сегодняшний мир был бы совсем иным, более богатым, справедливым и сплоченным. Произошел бы и прорыв в космос - проект имел план развития, предусматривающий несложные преобразования в эффектную геокосмическую транспортную систему и сегодня шел бы интенсивный процесс преобразования земной цивилизации в космическую. Благодаря усилиям руководства НПИ, в итоге было открыто бюджетное финансирование проекта… Но не получилось - кому-то «там наверху» в глобальном мире частные интересы показались более важными, а общий прогресс опасным. СССР развалился, а с ним и наука. Застой космонавтики - это только часть того, что мы все получили от остановки развития неракетных видов космического транспорта четверть века назад.
Линейный вариант микрогравитрона еще не мог использоваться в качестве основы неракетной транспортной системы. Его главная задача - отработать технологию ускорения аппаратов до скорости спутника линейным электродвигателем и одновременно с этим, за счет промышленного использования «антигравитационной машины», окупить затраты на НИОКР и получить дополнительные средства для реализации космического этапа развития микрогравитрона.
В линейном варианте запуск аппаратов с производственным оборудованием происходит приблизительно каждую минуту. Во время полета в вакуумном тоннеле энергоснабжение бортового производственного оборудования удобно осуществлять от линейного электрогенератора, а компенсацию торможения осуществлять микроракетным двигателем, работающего на высококипящем топливе (при 10 Ньютонах тяги мощность электрогенератора порядка 40 кВт). В конце пути аппараты тормозятся линейным электрогенератором и разгружаются. При двух путной системе они заправляются новой партией сырья, отправляются в обратном направлении, снова тормозятся и разгружаются.
О проекте «антигравитационной машины» писали неоднократно. Еженедельник «Новое время», выходящий на 10 языках, опубликовал проект. Через агентство печати «Новости» прошли публикации за рубежом: две в Испании, одна в Болгарии (журнал ««Наука и техника за младежта»») и еще несколько в других странах. Журнал «Юный техник», вслед за публикацией об ОТС, разместил статью о кольцевом микрогравитроне. Ростовская студия кинохроники, выпустила вначале киножурнал, а затем и научно-популярный кинофильм, посвященный проектам микрогравитрона и ОТС. Промышленный антигравитатор заинтересовал также The Planetary Society - по рекомендации директора общества Л.Фридмана, автора проекта на почётных условиях приняли в TPS.
В кольцевом варианте микрогравитрона количество запускаемых аппаратов может превышать количество затормаживаемых благодаря возможности их накопления на кольцевой трассе. За счет накопления плотность потока аппаратов в вакуумном путепроводе может достигать максимального значения, когда аппараты выстаиваются цепью с минимальным зазором. Такой поток обеспечивает условия для запуска грузов в космос по схеме близкой к используемой в проекте ОТС (общепланетного транспортного средства) Юницкого.
В то время, я предложил более простой способ запуска грузов в космос, который должен был стать промежуточным вариантом на пути к созданию ОТС. Эта система обсуждалась на соответствующих уровнях, макет одного из её вариантов выставлялся на двух выставках, готовились специализированные публикации, но из-за начавшегося кризиса перед концом СССР они были отложены, а проект «заморожен». В системе Юницкого экваториальное грузовое кольцо, длиной 40000 км, должно было, равномерно расширяясь подниматься за пределы плотных слоёв атмосферы, где грузы переводились бы на самостоятельные орбиты. В моей системе для доставки грузов в космос достаточно было использовать самоподъёмный путепровод длиной 2000 км, т.е. в 20 раз меньше чем в ОТС.
При использовании потока микроаппаратов (грузовых контейнеров), которые разогнаны до второй космической скорости, возникает подъемная сила порядка 10 Ньютонов на 1 кг массы аппаратов. Поэтому, если часть общего грузопотока отвести из кольцевого вакуумированного трубопровода в линейный участок, то при относительно небольшой погонной массе трубы, можно получить самоподъемную систему, которая способна подниматься вверх с ускорением около 1 g.
Рассмотрим в качестве примера случай, когда поверх кольцевого микрогравитрона проложен участок вакуумированного пути длиной 1700 км. Один его конец соединен с кольцевым накопителем грузов, а второй имеет выход в атмосферу, который закрыт мембранной заглушкой. В верхний параллельный участок пути направляется поток грузовых микро контейнеров, которые получили скорость 11,3 км/с на кольцевом участке. В процессе заполнения линейный участок закреплен на эстакаде, и не может подниматься под действием подъемной силы потока контейнеров. Замки захватов, удерживающие трубу на эстакаде, раскрываются одновременно, как только поток грузовых контейнеров в виде цепи длиной 1700 км полностью войдет в верхний трубопровод и затем начнет выбрасываться из него прямо в атмосферу (через специальное выпускное окно трубопровода, первоначально закрытое разрывной мембраной). Половина потока микроконтейнеров длинной 850 км за 75 секунд вылетит из трубопровода и сгорит в атмосфере, а вторая половина грузопотока за эти же 75 секунд вместе с вакуумной трубой поднимется на высоту в 27 км. На этой высоте, оболочка трубопровода раскрывается и выпускает наружу в разряженную атмосферу оставшуюся половину контейнеров с грузом (следует обратить внимание, что в процессе подъема летающий вакуумный трубопровод постоянно укорачивается - его хвостовая часть сбрасывается фрагментами по мере опустошения). При правильном подборе формы и массы контейнеров они преодолевают оставшийся разряженный слой атмосферы и после корректирующего ракетного импульса в апогее выходят на околоземные орбиты. Сбрасываемая оболочка выполнена одноразовой - её фрагменты падают в океан.
Эта схема запуска весьма рациональна и выгодна. В виду того, что стоимость раскрутки потока контейнеров до второй космической скорости очень мала (стремится к стоимости потраченной электроэнергии), то потеря половины контейнеров оправдана. Содержимым таких уничтожаемых контейнеров могут быть простые недорогие и экологически безопасные балластные вещества, например, вода или жидкий воздух. Предлагаемый способ должен применяться непродолжительное время, на этапе НИОКР и кратковременной коммерческой эксплуатации, с последующим переходом на более совершенные способы, в частности использования варианта самоподъемного трубопровода с постоянным его соединением с кольцевым накопителем контейнеров.
Однако, если рассмотренный способ базируется не на глобальном кольцевом накопителе, а на основе малого кольца с радиусом порядка 300 км, то он длительное время может служить для отправки в космос больших партий грузов в виду относительно малых капитальных и эксплуатационных затрат.
Вакуумный трубопровод необходим для запуска контейнеров, т.к. при запуске контейнеров непосредственно с эстакады, в виду вылета снарядов по касательной к поверхности планеты, они не смогут преодолеть атмосферный участок.
В случае развития глобального варианта, предполагающего использование в качестве базы кольцевого микрогравитрона с радиусом равным планетарному, отрывается возможность создания конструкции, которая получила название «космический мост». Частично этот вариант развития микрогравитрона был рассмотрен в моей статье в журнале «Техника - молодежи». К сожалению, статья была подвергнута редакцией сокращению, в пользу малогабаритных вариантов «космического моста», но это не изменило сути, т.к. был прописан принцип образования арки за счет подъемных сил потока груза в вакуумном трубопроводе при скорости потока выше первой космической. Вершина арки или арочного моста в космос рассматривалась как точка выброса грузовых космических аппаратов, получающих скорость за счет линейных электродвигателей. До летающего кольца ОТС, расширяющегося во все стороны, здесь как видим далеко, но именно это придает наибольшую ценность проекту «космического моста», как более простому и недорогому.
Появление ОТС в качестве этапа развития микрогравитрона таким образом предусматривалось не скоро, в качестве финишного этапа (что разумеется не всем нравилось). Причем, в первую очередь должным был быть реализован вариант одноразового ОТС, предложенный автором этой статьи, в порядке защиты и развития проекта ОТС от очень жесткой критики со стороны научного сообщества. В частности проф. Л.В. Лесков, рассчитав энергопотребление и мощности ОТС Юницкого оценил его как фантастический проект, не вписывающийся в технологические параметры нашей цивилизации даже в XXI веке. Критическая публикация прошла, если не ошибаюсь, в журнале «Энергия: экономика, техника, экология». В моём варианте для преодоления кризиса был использован своего рода принцип рычага, благодаря которому была показана возможность создания варианта ОТС, который полностью соответствовал возможностям даже отдельной страны конца ХХ века.
Увеличением времени разгона кольцевой укладки грузов, что тогда было совсем не очевидно ни А.Э. Юницкому, ни его академическим критикам, достигается уменьшение уровня мощности с фантастических значений до реальных. Все привыкли, что старт в космос должен быть быстрым, что по инерции мышления заложил в проект ОТС его автор, загнав себя в ловушку сверхбольших нереальных мощностей двигателей ОТС. Однако, нет никаких ограничений на медленную раскрутку кольцевого ротора ОТС: вместо 1 часа процесс разгона кольца до скорости свыше первой космической можно осуществлять и месяц и даже год. В итоге выяснилось, что при длительной раскрутки на каждую 1 тонну груза, выводимого в космос, достаточно иметь линейные электродвигатели с мощностью всего 1 кВт! Таким образом, для ежегодной доставки 1 млн. тонн грузов требуется двигатели с механической мощностью 1 млн. кВт, то есть на 1 погонный километр ОТС требуется генератор в 25 кВт полезной мощности (мощность для обеспечения электромагнитной левитации трубы ротора-кольца здесь не учитывается).
В такой медленной системе пассажирам не место, но ведь главный грузопоток - это грузы, причём для целей индустриализации космоса большая часть грузов может быть сырьем. Поэтому, я предложил существенно упростить ОТС и использовать одноразовый ротор-кольцо, который в случае изготовления из алюминия (в виде тонкостенной трубы диаметром 10-30 см) должен был стать «пищей» орбитальных минизаводов и плотью больших космических конструкций, сооружаемых автоматическими фермопостроителями. Во внутреннюю полость алюминиевой трубы ротора-кольца предложил помещать готовые балочные конструкционные элементы (трубки, уголки, швеллеры и т.п.), а также контейнеры с сыпучими и жидкими грузами.
Этот проект в последующем был совместно доработан с А.Э. Юницким и заявлен в ЦК КПСС с целью получения политической и финансовой поддержки. Частично этот вариант был опубликован в журнале «Век ХХ и мир», без моего ведома и моей подписи, как на варианте в ЦК.
Развал науки вместе с крушением СССР и общий упадок интереса к космонавтике после победы США в холодной войне, вынудил прекратить исследования по проектам «Микрогравитрон» и ОТС. С развитием Интернета выяснилось, что аналогичные проекты были выдвинуты и за рубежом, некоторые раньше, а некоторые позже наших советских вариантов. В настоящее время со многими из них можно познакомится в «Википедии», в основном на англоязычном варианте. В этих публикациях вопросы приоритета до конца не урегулированы и до сих пор продолжается «война правок». В частности статья «Космический мост», первоначально написанная с правильной подачей материала, затем была подвергнута сокращениям, искажениям и бессмысленному объединению со статьей об ОТС.
Современная ситуация в теоретической и практической космонавтике даёт основания надеется на возрождение интереса к проектам неракетных космических транспортных систем. Учитывая неустранимые недостатки ракетного транспорта, будущее несомненно за неракетными системами, типа ОТС. Вместе с тем, в промежуточную эпоху, по моему мнению, следует ожидать активного использования неракетных систем на основе реактивных прямоточных двигателей. В частности, мои исследования в этой сфере завершились разработкой проекта прямоточного кинето-реактивного двигателя. Проект имеет мировую новизну и промышленную применимость, о чем свидетельствуют российский и зарубежные патенты на двигатель. Возможности кинетического прямоточного двигателя таковы, что дают основание надеется на существенный прогресс в освоении космоса даже без создания систем аналогичных ОТС.
Источник 1
Источник 2
Кадры индустрии. В лабораториях ученых. № 29 (1796) 14 ноября 1987 г.
Общественное конструкторское бюро «Микрогравитация» родилось в НПИ по официальным данным в апреле 1987 года. Родилось после того как гомельский инженер А.Э. Юницкий и ассистент кафедры научного коммунизма НПИ А.О. Майборода рассказали о своих идеях на заседании Федерации космонавтики СССР. Тогда и было решено ходатайствовать о создании инициативных общественных групп в Гомеле и в Новочеркасске в НПИ «для привлечения молодежи … к дальнейшему развитию идей безракетных космических транспортных систем».
Сегодня КБ «Микрогравитация» НПИ - реальность. Научное руководство им осуществляет старший преподаватель кафедры «Электрические машины» Л.Ф. Коломейцев, руководитель программы - А.О. Майборода. В работе участвуют ряд кафедр института, есть перспективы сотрудничества еще с двумя-тремя кафедрами.
Над проектом, который кому-то может показаться фантастическим, работают самые обычные люди, решают самые реальные задачи. Так на кафедре «Электрические машины» под руководством Л.Ф. Коломейцева группа студентов провела расчеты разгона экипажа ВСНТ (высокоскоростного наземного транспорта) до скорости 7,5 км/с. На этой же кафедре под руководством Г.И. Володина готовится действующая модель разгонного (тормозного) участка. На кафедре «Разработка рудных и нерудных месторождений» под руководством молодых преподавателей Сергея Пехова и Юрия Разоренова выполнено 15 курсовых работ по расчету вариантов проведения тоннелей в различных горно-геологических условиях. Интересные исследования проводят на кафедре прикладной математики доцент В.И. Астахов и ассистент А.С. Родионов, на кафедре научного коммунизма - ассистенты А.О. Майборода и П.Н. Лукичев. На базе этой же кафедры проведены научные семинары с участием представителей Федерации космонавтики СССР.
Сегодня о том, чем занимается общественное конструкторское бюро «Микрогравитация», рассказывает А.О. Майборода.
В.НАДТОКА,
председатель совета молодых
ученых и специалистов НПИ.
.
Более года действует в НПИ инициативная исследовательская группа - общественное конструкторское бюро «Микрогравитация». Сотрудники КБ - преподаватели и студенты, работают над проектом, реализация которого может привести к новому промышленному перевороту. Исследуется возможность создания невесомости в земных условиях не на краткие мгновения, исчисляемые секундами как обычно, а на значительно большие промежутки времени - от нескольких минут до десятков часов.
Для чего необходима невесомость такой большой продолжительности? Современная промышленность давно испытывает всё возрастающую потребность в новых конструкционных материалах и веществах, получить которые очень сложно или вообще невозможно в условиях, когда в производственные процессы вмешиваются силы тяготения. Металлы, не тонущие в воде, но обладающие прочностью стали, сверхпрочные кристаллические нити, сплавы с уникальными свойствами - вот далеко не полный перечень продукции, массовое производство которой невозможно без устранения действия сил тяготения на процессы её приготовления.
Что же представляет собой «антигравитационная машина», разрабатываемая в КБ, действующем пока на общественных началах? К большому разочарованию любителей фантастики она нисколько не похожа на те конструкции, образы которых обычно вызывает в памяти термин «антигравитация». По своему устройству разрабатываемая машина больше всего напоминает высокоскоростные электропоезда без колес, которые уже начали осуществлять пассажирские перевозки в некоторых странах. Однако, от уже действующих бесколёсных аппаратов она отличается небольшими габаритами и массой, а с другой - очень высокой скоростью, которую способна развить за одну - две минуты на специально оборудованном пути. Эта машина выполнена в виде контейнера цилиндро-конической формы с диаметром около полуметра и массой не более одной тонны. Внутри контейнера размещены производственное оборудование и перерабатываемое сырьё.
Невесомость на борту этого небольшого аппарата создаётся не с помощью мифических антигравитационных полей, а при его движении со скоростью в двадцать три раза превышающей скорость звука, т.е. со скоростью спутника. Такая скорость приводит к уравновешиванию сил веса силами инерции.
Практическое значение эти аппараты могут иметь уже тогда, когда продолжительность создаваемой ими невесомости составит не менее пяти минут. Таково минимальное время, за которое можно успеть провести некоторые технологические процессы, в ходе которых рождаются материалы и вещества с уникальными свойствами.
Транспортный путь представляет собой вакуумный трубопровод метрового диаметра. В зависимости от рельефа местности он размещается либо на эстакаде, либо в тоннеле с малой площадью сечения. Остаточное давление газов в трубопроводе должно быть приблизительно в десять тысяч раз меньше нормального атмосферного давления.
Сооружение вакуумного трубопровода с протяженностью, обеспечивающей пятиминутную микрогравитацию, не представляет собой задачи, выходящей за рамки масштабов и стоимости работ, ведущихся в нашей стране. Только в течении года у нас сооружается более десяти тысяч километров магистральных трубопроводов и пробивается не менее семи тысяч километров подземных тоннелей малого диаметра, что значительно превосходит требуемые в данном случае объёмы работ. С экономической стороны средние затраты на один километр пути здесь не превысят одного миллиона рублей.
Реальными параметрами характеризуется и уровень мощности разгонной системы, сообщающей контейнерам необходимую скорость. Для обеспечения ее работы достаточно одного энергоблока современной типовой электростанции.
Экономическая целесообразность создания такой «антигравитационной» системы очевидна. За год работы она может «выдать на гора» до 50 тысяч тонн ценнейших конструкционных и других материалов. Издержки производства составят немногим более десяти рублей на один килограмм продукции, а стоимость таких материалов составит десятки и сотни рублей за каждый килограмм.
Современный уровень развития строительной и транспортной технологий позволяет реализовать и начать промышленную эксплуатацию проектируемого «генератора невесомости» в оставшееся до конца нашего века время. Что же касается перспектив на будущее, то можно предположить, что выгоды эксплуатации рассмотренной производственной системы станут мощным стимулом к увеличению ее масштабов и производительности. Экономически оправданной и технически реализуемой выглядит возможность ее развития до таких линейных размеров, когда можно будет замкнуть трубопровод в сплошное кольцо вокруг планеты и в результате получить систему, создающую невесомость практически неограниченной продолжительности и производительностью в миллионы тонн в год. Предварительные исследования показывают, что чистая прибыль от эксплуатации кольцевого «генератора невесомости» может составить десятки, если не сотни миллиардов рублей при его собственной стоимости порядка пятидесяти миллиардов.
В настоящее время в нашей стане и за рубежом на общественном и государственном уровнях идет интенсивный поиск и разработка проектов, осуществление которых могло бы стать объективной основой мирного сосуществования различных социально-экономических систем. В данном аспекте проект, разрабатываемый научной общественностью Новочеркасского политехнического института, с учетом его перспективных вариантов планетарного масштаба, имеет достаточные основания рассматриваться в качестве нового конкретного и убедительного аргумента в пользу идеи глобального сотрудничества народов планеты, необходимости начинать мыслить и действовать по-новому.
А.МАБОРОДА,
руководитель программы общественного
конструкторского бюро «Микрогравитация»,
член Федерации космонавтики СССР.
Авторские комментарии от 14 июня 2013 г.
С НЕБЕС НА ЗЕМЛЮ И СНОВА НА НЕБЕСА
Проект микрогравитрона, как читатели могут убедиться на собственном опыте, до сих пор не осуществлен. Случись обратное, то сегодняшний мир был бы совсем иным, более богатым, справедливым и сплоченным. Произошел бы и прорыв в космос - проект имел план развития, предусматривающий несложные преобразования в эффектную геокосмическую транспортную систему и сегодня шел бы интенсивный процесс преобразования земной цивилизации в космическую. Благодаря усилиям руководства НПИ, в итоге было открыто бюджетное финансирование проекта… Но не получилось - кому-то «там наверху» в глобальном мире частные интересы показались более важными, а общий прогресс опасным. СССР развалился, а с ним и наука. Застой космонавтики - это только часть того, что мы все получили от остановки развития неракетных видов космического транспорта четверть века назад.
Линейный вариант микрогравитрона еще не мог использоваться в качестве основы неракетной транспортной системы. Его главная задача - отработать технологию ускорения аппаратов до скорости спутника линейным электродвигателем и одновременно с этим, за счет промышленного использования «антигравитационной машины», окупить затраты на НИОКР и получить дополнительные средства для реализации космического этапа развития микрогравитрона.
В линейном варианте запуск аппаратов с производственным оборудованием происходит приблизительно каждую минуту. Во время полета в вакуумном тоннеле энергоснабжение бортового производственного оборудования удобно осуществлять от линейного электрогенератора, а компенсацию торможения осуществлять микроракетным двигателем, работающего на высококипящем топливе (при 10 Ньютонах тяги мощность электрогенератора порядка 40 кВт). В конце пути аппараты тормозятся линейным электрогенератором и разгружаются. При двух путной системе они заправляются новой партией сырья, отправляются в обратном направлении, снова тормозятся и разгружаются.
О проекте «антигравитационной машины» писали неоднократно. Еженедельник «Новое время», выходящий на 10 языках, опубликовал проект. Через агентство печати «Новости» прошли публикации за рубежом: две в Испании, одна в Болгарии (журнал ««Наука и техника за младежта»») и еще несколько в других странах. Журнал «Юный техник», вслед за публикацией об ОТС, разместил статью о кольцевом микрогравитроне. Ростовская студия кинохроники, выпустила вначале киножурнал, а затем и научно-популярный кинофильм, посвященный проектам микрогравитрона и ОТС. Промышленный антигравитатор заинтересовал также The Planetary Society - по рекомендации директора общества Л.Фридмана, автора проекта на почётных условиях приняли в TPS.
В кольцевом варианте микрогравитрона количество запускаемых аппаратов может превышать количество затормаживаемых благодаря возможности их накопления на кольцевой трассе. За счет накопления плотность потока аппаратов в вакуумном путепроводе может достигать максимального значения, когда аппараты выстаиваются цепью с минимальным зазором. Такой поток обеспечивает условия для запуска грузов в космос по схеме близкой к используемой в проекте ОТС (общепланетного транспортного средства) Юницкого.
В то время, я предложил более простой способ запуска грузов в космос, который должен был стать промежуточным вариантом на пути к созданию ОТС. Эта система обсуждалась на соответствующих уровнях, макет одного из её вариантов выставлялся на двух выставках, готовились специализированные публикации, но из-за начавшегося кризиса перед концом СССР они были отложены, а проект «заморожен». В системе Юницкого экваториальное грузовое кольцо, длиной 40000 км, должно было, равномерно расширяясь подниматься за пределы плотных слоёв атмосферы, где грузы переводились бы на самостоятельные орбиты. В моей системе для доставки грузов в космос достаточно было использовать самоподъёмный путепровод длиной 2000 км, т.е. в 20 раз меньше чем в ОТС.
При использовании потока микроаппаратов (грузовых контейнеров), которые разогнаны до второй космической скорости, возникает подъемная сила порядка 10 Ньютонов на 1 кг массы аппаратов. Поэтому, если часть общего грузопотока отвести из кольцевого вакуумированного трубопровода в линейный участок, то при относительно небольшой погонной массе трубы, можно получить самоподъемную систему, которая способна подниматься вверх с ускорением около 1 g.
Рассмотрим в качестве примера случай, когда поверх кольцевого микрогравитрона проложен участок вакуумированного пути длиной 1700 км. Один его конец соединен с кольцевым накопителем грузов, а второй имеет выход в атмосферу, который закрыт мембранной заглушкой. В верхний параллельный участок пути направляется поток грузовых микро контейнеров, которые получили скорость 11,3 км/с на кольцевом участке. В процессе заполнения линейный участок закреплен на эстакаде, и не может подниматься под действием подъемной силы потока контейнеров. Замки захватов, удерживающие трубу на эстакаде, раскрываются одновременно, как только поток грузовых контейнеров в виде цепи длиной 1700 км полностью войдет в верхний трубопровод и затем начнет выбрасываться из него прямо в атмосферу (через специальное выпускное окно трубопровода, первоначально закрытое разрывной мембраной). Половина потока микроконтейнеров длинной 850 км за 75 секунд вылетит из трубопровода и сгорит в атмосфере, а вторая половина грузопотока за эти же 75 секунд вместе с вакуумной трубой поднимется на высоту в 27 км. На этой высоте, оболочка трубопровода раскрывается и выпускает наружу в разряженную атмосферу оставшуюся половину контейнеров с грузом (следует обратить внимание, что в процессе подъема летающий вакуумный трубопровод постоянно укорачивается - его хвостовая часть сбрасывается фрагментами по мере опустошения). При правильном подборе формы и массы контейнеров они преодолевают оставшийся разряженный слой атмосферы и после корректирующего ракетного импульса в апогее выходят на околоземные орбиты. Сбрасываемая оболочка выполнена одноразовой - её фрагменты падают в океан.
Эта схема запуска весьма рациональна и выгодна. В виду того, что стоимость раскрутки потока контейнеров до второй космической скорости очень мала (стремится к стоимости потраченной электроэнергии), то потеря половины контейнеров оправдана. Содержимым таких уничтожаемых контейнеров могут быть простые недорогие и экологически безопасные балластные вещества, например, вода или жидкий воздух. Предлагаемый способ должен применяться непродолжительное время, на этапе НИОКР и кратковременной коммерческой эксплуатации, с последующим переходом на более совершенные способы, в частности использования варианта самоподъемного трубопровода с постоянным его соединением с кольцевым накопителем контейнеров.
Однако, если рассмотренный способ базируется не на глобальном кольцевом накопителе, а на основе малого кольца с радиусом порядка 300 км, то он длительное время может служить для отправки в космос больших партий грузов в виду относительно малых капитальных и эксплуатационных затрат.
Вакуумный трубопровод необходим для запуска контейнеров, т.к. при запуске контейнеров непосредственно с эстакады, в виду вылета снарядов по касательной к поверхности планеты, они не смогут преодолеть атмосферный участок.
В случае развития глобального варианта, предполагающего использование в качестве базы кольцевого микрогравитрона с радиусом равным планетарному, отрывается возможность создания конструкции, которая получила название «космический мост». Частично этот вариант развития микрогравитрона был рассмотрен в моей статье в журнале «Техника - молодежи». К сожалению, статья была подвергнута редакцией сокращению, в пользу малогабаритных вариантов «космического моста», но это не изменило сути, т.к. был прописан принцип образования арки за счет подъемных сил потока груза в вакуумном трубопроводе при скорости потока выше первой космической. Вершина арки или арочного моста в космос рассматривалась как точка выброса грузовых космических аппаратов, получающих скорость за счет линейных электродвигателей. До летающего кольца ОТС, расширяющегося во все стороны, здесь как видим далеко, но именно это придает наибольшую ценность проекту «космического моста», как более простому и недорогому.
Появление ОТС в качестве этапа развития микрогравитрона таким образом предусматривалось не скоро, в качестве финишного этапа (что разумеется не всем нравилось). Причем, в первую очередь должным был быть реализован вариант одноразового ОТС, предложенный автором этой статьи, в порядке защиты и развития проекта ОТС от очень жесткой критики со стороны научного сообщества. В частности проф. Л.В. Лесков, рассчитав энергопотребление и мощности ОТС Юницкого оценил его как фантастический проект, не вписывающийся в технологические параметры нашей цивилизации даже в XXI веке. Критическая публикация прошла, если не ошибаюсь, в журнале «Энергия: экономика, техника, экология». В моём варианте для преодоления кризиса был использован своего рода принцип рычага, благодаря которому была показана возможность создания варианта ОТС, который полностью соответствовал возможностям даже отдельной страны конца ХХ века.
Увеличением времени разгона кольцевой укладки грузов, что тогда было совсем не очевидно ни А.Э. Юницкому, ни его академическим критикам, достигается уменьшение уровня мощности с фантастических значений до реальных. Все привыкли, что старт в космос должен быть быстрым, что по инерции мышления заложил в проект ОТС его автор, загнав себя в ловушку сверхбольших нереальных мощностей двигателей ОТС. Однако, нет никаких ограничений на медленную раскрутку кольцевого ротора ОТС: вместо 1 часа процесс разгона кольца до скорости свыше первой космической можно осуществлять и месяц и даже год. В итоге выяснилось, что при длительной раскрутки на каждую 1 тонну груза, выводимого в космос, достаточно иметь линейные электродвигатели с мощностью всего 1 кВт! Таким образом, для ежегодной доставки 1 млн. тонн грузов требуется двигатели с механической мощностью 1 млн. кВт, то есть на 1 погонный километр ОТС требуется генератор в 25 кВт полезной мощности (мощность для обеспечения электромагнитной левитации трубы ротора-кольца здесь не учитывается).
В такой медленной системе пассажирам не место, но ведь главный грузопоток - это грузы, причём для целей индустриализации космоса большая часть грузов может быть сырьем. Поэтому, я предложил существенно упростить ОТС и использовать одноразовый ротор-кольцо, который в случае изготовления из алюминия (в виде тонкостенной трубы диаметром 10-30 см) должен был стать «пищей» орбитальных минизаводов и плотью больших космических конструкций, сооружаемых автоматическими фермопостроителями. Во внутреннюю полость алюминиевой трубы ротора-кольца предложил помещать готовые балочные конструкционные элементы (трубки, уголки, швеллеры и т.п.), а также контейнеры с сыпучими и жидкими грузами.
Этот проект в последующем был совместно доработан с А.Э. Юницким и заявлен в ЦК КПСС с целью получения политической и финансовой поддержки. Частично этот вариант был опубликован в журнале «Век ХХ и мир», без моего ведома и моей подписи, как на варианте в ЦК.
Развал науки вместе с крушением СССР и общий упадок интереса к космонавтике после победы США в холодной войне, вынудил прекратить исследования по проектам «Микрогравитрон» и ОТС. С развитием Интернета выяснилось, что аналогичные проекты были выдвинуты и за рубежом, некоторые раньше, а некоторые позже наших советских вариантов. В настоящее время со многими из них можно познакомится в «Википедии», в основном на англоязычном варианте. В этих публикациях вопросы приоритета до конца не урегулированы и до сих пор продолжается «война правок». В частности статья «Космический мост», первоначально написанная с правильной подачей материала, затем была подвергнута сокращениям, искажениям и бессмысленному объединению со статьей об ОТС.
Современная ситуация в теоретической и практической космонавтике даёт основания надеется на возрождение интереса к проектам неракетных космических транспортных систем. Учитывая неустранимые недостатки ракетного транспорта, будущее несомненно за неракетными системами, типа ОТС. Вместе с тем, в промежуточную эпоху, по моему мнению, следует ожидать активного использования неракетных систем на основе реактивных прямоточных двигателей. В частности, мои исследования в этой сфере завершились разработкой проекта прямоточного кинето-реактивного двигателя. Проект имеет мировую новизну и промышленную применимость, о чем свидетельствуют российский и зарубежные патенты на двигатель. Возможности кинетического прямоточного двигателя таковы, что дают основание надеется на существенный прогресс в освоении космоса даже без создания систем аналогичных ОТС.
Источник 1
Источник 2