ПОДЗЕМНЫЕ ОРБИТЫ КОСМИЧЕСКИХ ЗАВОДОВ

Jun 24, 2013 11:06

На выходных за городом без интернета и TV поработал и произвёл оцифровку своих сканированных текстов по "Микрогравитрону". Картинки бледные, неясные, гугло-машинами не читаются, да и для зрения трудно воспринимаемые. Особенно это относится к ранее частично оцифрованному скану статьи в "Новом времени". Результаты выложил в "Техносообщесте России". Копии смотрите здесь в блоге. Немного подредактировал редакторские правки - дополнения вставил в квадратных скобках, где-то вообще удалил слова и фразы. К статье из "НВ" дописал комментарий с рассмотрением вопроса о космическом лифте и альтернативных ему проектах. Статью из журнала "ЮТ" без комментариев выложу в отдельном посте.

По планете со скоростью спутника

Проекты, предложенные советскими и американскими учеными, позволят человеку:
путешествовать со скоростью шесть километров в секунду;
за считанные секунды доставлять грузы на сверхдальние расстояния;
перейти на солнечную энергетику;
получить металлы, которые не тонут в воде и не горят в огне…
Насколько же реальны эти проекты?

Невесомость и сегодня, когда длительные космические полеты стали привычными, приковывает к себе пристальное внимание. И не только медиков. В условиях невесомости, а точнее микрогравитации, многие технические процессы протекают иначе, чем на Земле. Это делает возможным производство материалов, полуфабрикатов и готовых изделий с уникальными механическими, физическими и химическими свойствами и характеристиками.

Когда закон Архимеда бессилен

В невесомости теряет силу закон Архимеда. Распределение веществ по весу становится невозможным, и это позволяет, например, получить однородную смесь из веществ с различной плотностью - пенометаллы и другие композиционные материалы со сложной структурой.
В невесомости можно получить вещества с такой температурой плавления, которую не выдерживает ни один тигель, или же сверхчистые, не загрязненные примесями.
Невесомость позволяет уменьшить плотность дефектов кристаллической решетки веществ - дислокаций. В образцах, полученных в условиях орбитального полёта, она оказалась в тысячу раз меньше, чем на Земле. В принципе в «космических» кристаллах плотность дислокаций может быть снижена на четыре порядка, что увеличит прочность материалов в тысячи раз.
Легкие, жаростойкие, сверхпрочные, обладающие массой удивительных свойств (брусок пеностали имеет плотность губки, не тонет в воде, но обладает теми же качествами, что и сплошной кусок стали), материалы эти найдут широчайшее применение в машиностроении. В них нуждаются космическая и авиационная техника, наземный транспорт, энергетика и радиоэлектронная промышленность… По оценкам специалистов их массовое использование способно привести человечество к новому промышленному перевороту.
К сожалению, переворот такой, во всяком случае, в ближайшие годы, людям не грозит. И тому, по крайней мере, две причины. Первая - дорого. По данным печати, стоимость вывода в космос одноразовой ракетой тонны полезного груза колеблется в пределах 1-2 миллионов долларов. Вывод того же груза, но уже кораблём многоразового использования, обойдётся ещё дороже. Применение же новых материалов может дать весомый экономический эффект в масштабах земной экономики лишь в том случае, если годовой объём их производства достигнет сотен тысяч и миллионов тонн. Но сегодня это - недостижимый идеал, так как нынешний грузопоток Земля - космос сдерживается на уровне всего лишь 500 тонн…
Вторая причина - низкий уровень мощности бортового электрооборудования космического спутника  или станции. Сегодня он, как правило, не превышает нескольких десятков киловатт. И это учитывая, что стоимость каждого киловатта здесь более чем на три порядка выше, чем в земных электростанциях.
Вот если бы суметь создать невесомость на Земле…

Самый быстрый и самый дешевый

Решение этой проблемы волнует ученых как у нас в стране, так и в Соединенных Штатах. И здесь и там за основу была взята идея К.Э.Циолковского о космических поездах, несущихся по поверхности планеты со скоростью спутника. Помещенный в вакуумированный трубопровод, движущийся за счёт эффекта магнитной левитации, без механического контакта с путевым устройством, такой поезд теоретически уже сегодня может развить скорость, сопоставимую с космическими.
В США такой проект получил название «Планетран». Это чистая пассажирская система. Её разработчики предложили соединить таким вакуумированным тоннелем оба американских побережья. Предполагается, что поезда будут развивать скорость до шести километров в секунду, причем во время путешествия пассажиры смогут испытать все космические ощущения: и перегрузки и состояние, близкое к невесомости. Ориентировочная стоимость проекта - 50 миллиардов долларов. Однако, как подсчитали специалисты, перевозя различные грузы и до ста миллионов пассажиров в год, система эта довольно быстро себя окупает и превращается в самое дешевое транспортное средство. Так, предполагается что цена билета на таком суперэкспрессе составит не более 30 долларов, а перевозка грузов будет стоить менее 40 центов за килограмм. И это при том, что всё расстояние от Тихого океана до Атлантики пролетит за считанные минуты.
- В нашей стране ученые предложили модель, несколько отличную от американской, - рассказывает один из авторов проекта, руководитель программы общественного конструкторского бюро Новочеркасского политехнического института Александр Майборода.
- За три года мы подготовили с помощью Федерации космонавтики СССР проект системы, названной «Микрогравитрон». Учитывая вероятность дискомфортного состояния пассажиров (перегрузки при разгоне и торможении), а так же высокую стоимость американского проекта, мы сразу решили отказаться от пассажирского варианта и сосредоточились на промышленном. Наша система представляет собой помещенные в вакуумный путепровод небольшие контейнеры массой от 250 килограммов до тонны (в другом варианте - до четырех тонн) и диаметром около полуметра, что значительно меньше чем у американцев. Уже за счёт сокращения габаритов контейнеров и сечения путепровода возможно гораздо быстрее, чем с людьми, разгонять до необходимой скорости контейнеры. Стоимость советского проекта, что очень немаловажно, уменьшается по сравнению с американским в 7-10 раз.
Рассмотрим систему протяженностью 2700 километров, расположенную на экваторе (здесь [не мешают силы Кориолиса и] наименьшее земное притяжение) и с движением аппарата по ходу [вращения] планеты. За одну минуту на протяжении 225 километров контейнер разгоняется до скорости 7,5 километра в секунду. На территории СССР, проходя по эстакаде и тоннелям, такая система могла бы «дать» около 15 минут невесомости. Пролет по территории дружественных соцстран - еще несколько минут; западная Европа - ещё. Может она протянуться и дальше - в океан: там её необходимо стабилизировать на глубине приблизительно 50 метров, где ей не страшны ни штормы, ни цунами. В конечном итоге этой системой можно было бы опоясать весь земной шар.
И здесь мы выходим на совершенно иной технологический уровень - получение в наземных условиях длительной невесомости.
- Система превращается в замкнутую, - продолжает Александр Майборода. - Отпадает необходимость в остановке аппарата: контейнер находится на «орбите» постоянно. Перезарядка его будет происходить во время движения, при стыковках со специализированными транспортными аппаратами, выводящими на «орбиту» сырьё и снимающими готовую продукцию. Коэффициент полезного действия системы в этом случае возрастает в десятки раз.
Что даст нам строительство микрогравитрона, в особенности его кругосветного варианта? Возможность в промышленных масштабах производить сверхпрочные [материалы] и [сверхчистые] полупроводниковые [вещества]... Спектр их применения в народном хозяйстве в связи с необычайной дешевизной и доступностью чрезвычайно расширяется.  Уменьшив вес самолетов, автомобилей, мы резко сократим расход топлива, стоимость транспортировки пассажиров и грузов. Известно, что облегчение конструкции самолета на 30 процентов дает троекратное увеличение его полезной нагрузки. Широко применяя полученные в «трубе» полупроводники в качестве преобразователей солнечной энергии в электрическую [благодаря высокому вакууму в кормовой зоне капсул и бестигельной плавке], откажемся от строительства тепловых электростанций, а это - экономия угля, нефти, ядерных материалов, огромный хозяйственный и экологический эффект.

А стоит ли игра свеч?

Сразу же возникают вопросы: а возможно ли вообще строительство этой системы? Не слишком ли сложны процессы, которые будут протекать в летящей на космической скорости капсуле, не убыточен ли проект?
Что ж, разберёмся. Нет ни одного из вопросов, связанных с осуществлением программы «Микрогравитрон», который бы не имел своего принципиального решения. Нет никаких запретов на уровне теоретической физики или механики, каких-либо нарушений закона сохранения энергии. Нет непреодолимых сложностей и с технической стороны.
Процессы, происходящие в летящих контейнерах, также довольно просты. В большинстве случаев необходимо лишь расплавить материал и дать ему перекристаллизоваться или разлить по формам, что сделать даже при современном уровне науки совсем не трудно. Конечно, система потребует огромное количество энергии. Однако почти вся она (до 90 процентов), израсходованная на разгон капсулы …, вернется обратно при её торможении (процесс рекуперации).
Предварительные экономические исследования показали, что расходы на сооружение микрогравитрона должны окупиться менее чем за год после его выхода на штатный режим работы.
Осуществление программы «Микрогравитрон» обещает перспективу совершения на нашей планете не только промышленного переворота. Возможность практического использования высокоскоростного наземного транспорта до последнего времени особенно не рассматривалась. И не только из-за технических сложностей.  Отсутствие интереса к этой идее объяснялось наднациональным характером микрогравитационной системы, её глобальностью. Широкая разработка и реализация проекта, и это понятно, требуют вполне определенных политических условий, длительное время отсутствующих в связи с конфронтацией между различными социально-экономическими системами, ликвидации идейно-политических препятствий, тормозивших исследования и разработку проектов и программ, имеющих общечеловеческую ценность.
Более того, в связи с постепенным переводом военного производства на мирные рельсы возникает социальная потребность в такого рода исследовании.
- Совместное строительство микрогравитрона позволило бы не только вернуть затраченные на него деньги, но и дать новый стимул в развитии других глобальных разработок, финансировать их, в конечном итоге переведя, к примеру, ныне убыточную космонавтику на самофинансирование, - считает Александр Майборода. - А развив солнечную энергетику и выведя из употребления не только экологически вредные тепловые, но и атомные электростанции, человек (учитывая грядущее полное уничтожение ядерных вооружений) устранит последнюю для человечества ядерную опасность. И это только два из множества направлений.
Подключение же к разработке, субсидированию и строительству микрогравитрона многих других стран, в особенности развивающихся, благоприятно отразится не только на их собственной экономике (к примеру, натуральная оплата аренды земли [в экваториальной зоне] полученной продукцией), но и на общем международном климате.

* * *

Проект системы «Микрогравитрон» уже рассмотрен в АН СССР, у авторов имеется и его детальная проработка. В Новочеркасском политехническом институте тема эта признана приоритетной и классифицируется как фундаментальное научное исследование. Открыто госбюджетное финансирование его дальнейшей разработки.
Основные положения программы вызывали огромный интерес участников всемирного движения «Экофорум за мир», проходившего недавно в Болгарии. Его секретариат проявил готовность взять на себя популяризацию программы за рубежом, а так же оказать помощь в привлечении к ней иностранных ученых.
Фантастика? Сегодня - да. Но сколько раз за последнее время мы становились свидетелями осуществления даже самых невероятных проектов.

В. Галин

«НОВОЕ ВРЕМЯ» №1, 1989. ПОИСКИ БУДУЩЕГО. С. 46-47

Сканированные копии  журнального оригинала статьи
даны в приложении на трёх листах.

Авторские комментарии от 22 июня 2013 г.

ПОДЗЕМНЫЕ ОРБИТЫ КОСМИЧЕСКИХ ЗАВОДОВ

Артур Кларк не читал статьи из журнала «ТЕХНИКА-МОЛОДЕЖИ» о возможности путешествий в космос «на колесе» или по арочному «космическому мосту» (хотя журнал «ТМ» печатал его «Фонтаны рая» в одном временном периоде) и потому верил, что только «космический лифт», сплетенный из суперпрочных нитей станет для людей настоящей дорогой в космос. Если бы он хорошо знал русский язык, то однозначно принял бы и летающее «колесо» и «мост» к звёздам, а проект «лифта» отправил бы в архив. Но, Кларк написал свой научно-фантастический роман о строительстве лифта на небеса раньше, чем в том же журнале опубликовали альтернативные проекты. А потому, жалея уже затраченных сил и времени, Кларк,  даже если и ознакомился с конкурирующими проектами, до последнего дня оставался верен выстраданному проекту «космического лифта».
Споры о том, с реализации каких проектов начинать масштабное освоение космоса не закончились до настоящего дня. В отличие от «лифта» создание «колесно-мостовых» систем не  требует использования суперпрочных материалов, но зато предполагает использование сверхнадежных систем управления подвижными элементами динамической конструкции. По ряду характеристик, будущее, вероятно, останется за «мостом» и «колесом», однако, наметился существенный прогресс и в области сверхпрочных конструкционных материалов, необходимых для «лифта». Так что еще неизвестно, кто кого.
Проект «генератора невесомости» или микрогравитрона в этой борьбе идей за право воплотиться в реальность, занимает особое место. Сам по себе микрогравитрон не является космической транспортной системой, но его создание может склонить чашу весов в пользу того или иного проекта. Вспомним, что Артур Кларк сделал ставку на использование невесомости - на орбитальных заводах будущего можно производить особо прочные материалы, в том числе с характеристиками необходимыми для «лифта». Не исключено, что подобные материалы в виде нитей длинной в тысячи километров научатся создавать на Земле (без невесомости), хотя и с большими издержками. Но, в любом случае, система орбитальных заводов на базе подземный и подводных вакуумных тоннелей будет способна внести вклад в создание нитей необходимых «космическому лифту» и если не для Земли, то уж точно для Луны и Марса. Впрочем, массовое производство  в микрогравитроне сверхпрочных материалов позитивно скажется и на ракетно-космическом транспорте, так как станут возможны многоразовые одноступенчатые ракеты с простой газо-вытеснительной системой подачи топлива в двигатель, которые обеспечат низкую себестоимостью доставки грузов в космос.
Вместе с тем, микрогравитрон представляет собой готовую на 99 процентов платформу для запуска грузовых капсул в космос по схеме летающего «колеса», «моста» или же самоподъемной путевой структуры, способ работы которой описан в статье «С небес на Землю и снова на небеса» (авторские комментарии от 14 июня 2013 г. к статье «Завод в невесомости» опубликованной 14 ноября 1987 г.). Эффективность этих систем на порядки превышает транспортные возможности «лифта». Поэтому сложно прогнозировать, какие из конкурирующих проектов первыми получат выигрыш от создания микрогравитрона.
В виду непреходящего кризиса космонавтики, проект «Микрогравитрон» ещё должен представлять интерес. Если планы индустриализации космоса при нынешнем застое еще долго будут чистой фантастикой, то проект космизации земной  индустрии имеет реальные основания. Давно созрели и технические и экономические условия построения на Земле «генератора невесомости», осталось устранить последнее препятствие - разруху в головах «капитанов мировой промышленности» и «отцов народов» Земли.

Приложение:
лист 1
лист 2
лист 3
.

Инженер Мэнни, Инженер Гарин, Компания Юницкий & Майборода, Микрогравитрон

Previous post Next post
Up