ПРОМЫШЛЕННЫЙ ГЕНЕРАТОР НЕВЕСОМОСТИ ДЛЯ МОЛОДЕЖИ ВОСЬМИДЕСЯТЫХ
«Тем, кто будет читать, чтобы строить»
Статью о «генераторе невесомости» в журнале «Юный техник» тоже из картинки перевёл во множество букв. Статья хороша краткостью, предельной сжатостью изложения. Поэтому тоже размещаю её в блоге. Внес незначительные правки - они выделены квадратными скобками. Тем кто читал статью в 80-е пришла пора строить.
НЕВЕСОМОСТЬ НА ЗЕМЛЕ
или
Как претворяется в жизнь одна идея К.Э. Циолковского
Сегодня на орбите космонавты проводят не только научные наблюдения, но и технологические эксперименты. И недалеко время, считают специалисты, когда там появятся целые орбитальные заводы. Ведь, как выяснилось, в космосе можно получать сплавы особой чистоты, так необходимые микроэлектронике и точному приборостроению, уникальные препараты и лекарства для медицины…
Главное условие новой технологии - невесомость. Но обязательно ли для её получения забираться так высоко? Сто лет назад К.Э. Циолковский писал о том, что длительную невесомость можно получить и без выхода в космос - в вагоне поезда, который бы двигался со скоростью спутника по кольцевой трассе, проложенной по линии экватора или меридиану. Эта идея пионера космонавтики и вдохновила сотрудников, преподавателей и студентов Новочеркасского политехнического института. Здесь недавно создано общественное конструкторское бюро «Микрогравитация». О его работе мы и попросили рассказать одного из участников - инженера Александра МАЙБОРОДУ.
Идея земной невесомости была обрисована Циолковским в самых общих чертах. Константин Эдуардович предполагал, что для получения необходимой скорости, при которой рождается невесомость, потребуется некий многоэтажный состав. Вот каким его можно представить. По трассе вокруг Земли движется кольцевой поезд со скоростью порядка 100 км/ч. Выше, по его крыше - ещё один с той же скоростью. Относительно поверхности планеты он уже будет двигаться в два раза быстрее. Так, наращивая этаж за этажом, можно достичь необходимой скорости - 7,9 км/с или около 29 000 км/ч.
Конечно, на практике такая идея при нынешнем уровне техники неосуществима. Но ведь можно сделать по другому. Читатели «Юного техника» уже знакомы с «вселенским поездом А. Юницкого» (см. «ЮТ» №4 за 1988 год). По его проекту такой состав должен доставлять свой груз в космос. У нас же цель другая: получив невесомость, предоставить её в распоряжение технологов здесь, на Земле.
Основу «антигравитационной машины» или, как мы её назвали «генератора невесомости» образует вакуумный транспортный трубопровод диаметром 0,75 м. Мы посчитали его оптимальным. Больший диаметр потребует и большей энергии на разгон [капсул с производственным оборудованием и запасами сырья]; в меньшем будет трудно разместить необходимое технологическое оборудование. Внутри такого трубопровода разместятся «вагоны»-капсулы, изготовленные из легких сплавов, диаметром около 0,5 и длиной 2-3 метра. Сцепленные между собой, они образуют непрерывный состав в виде тора.
Километровый участок такого состава, по нашим подсчетам, будет весить не так уж много - около 5 тонн. Еще 2,5-5 тонн (в зависимости от того, какое технологическое оборудование понадобится) составит полезная нагрузка.
Для надежности внутренний герметизирующийся трубопровод помещается еще в одну трубу большого диаметра. Она будет выполнять роль подземного или подводного тоннеля.
Разгон состава происходит по той же схеме, что и в поезде Юницкого. Когда капсулы загружены, включаются вакуумные насосы, магнитная подвеска и, наконец, линейные электродвигатели. Состав зависает в центре вакуумного тоннеля и, постепенно разгоняясь, достигает первой космической скорости. Как только наступает невесомость, «оживают» промышленные роботы, заключенные внутри каждой капсулы, начинается технологическая переработка загруженного в них сырья. По нашим расчетам, за каждый рейс таким образом можно переработать от 100 до 200 тысяч тонн. И стоить это будет дешевле, чем выводить на орбиту «вселенский поезд».
«Генераторы невесомости» можно вводить в действие постепенно по мере строительства, отдельными сегментами. Разгонять на таком участке укороченный состав до нужной скорости и тормозить в конце пути. Время невесомости здесь, конечно, будет измеряться всего лишь минутами, но и это значительно больше, чем сегодня удаётся получить на Земле в специальных устройствах. Кроме того, так будут постепенно опробоваться все элементы будущего завода, а сам проект начнет приносить отдачу еще до окончания строительства.
Общественное КБ уже провело необходимую работу по составлению предварительного проекта. Выбраны основные размеры, просчитаны энергетические и материальные затраты. Конечно, они огромны - речь идет о десятках и сотнях миллиардов рублей. Однако, такого рода сооружение не мыслится без долевого участия всех заинтересованных стран. Кроме того, расходы можно наращивать постепенно, по мере прояснения реальных возможностей проекта.
Сегодня на очереди изготовление действующей модели, детальная проработка отдельных узлов конструкции.
ЗАМЕТКИ НА ПОЛЯХ
Впервые невесомость на Земле была использована для технологических целей в 1747 году. Наблюдательный немец М. Бойлер обратил внимание, что застывшие в свободном падении капельки свинца имеют почти идеально круглую форму. Предприимчивый промышленник решил этим воспользоваться: построил высокую башню и открыл в ней дробелитейный завод.
Подобные башни используют и сегодня для научных экспериментов.
Ещё одна возможность достижения невесомости пришла вместе с авиацией. Если самолёт на скорости несколько сот километров в час делает «горку», в момент, когда он находится в верхней части дуги параболы, в кабине наступает невесомость. Длится она примерно 20 секунд. Такой способ и был использован при подготовке первой группы советских космонавтов.
Как показывают расчеты сотрудников КБ «Микрогравитация», общепланетная скоростная магистраль может быть использована и для производства глубокого вакуума для нужд промышленности. На сегодняшний день его получение - весьма сложная и дорогостоящая техническая проблема. Но, оказывается, неплохим насосом [молекулярного типа] может быть сам разгоняемый состав. Подобно поршню, он будет оттеснять [остаточные] массы воздуха к стенкам трубы, где газ будет откачиваться обычными [механическим вакуумными] насосами. По мере повышения скорости поезд сам создаст необходимые для своего движения условия глубокого вакуума. А подсоединив к тоннелю вакуумопроводы, можно использовать его для получения вакуума на [радиоэлектронных] заводах [цеха которых размещены вдоль трассы].