Великие древние о грядущих реактивных домнах-двигателях с лазерным подводом энергии
Металлы в космосе
30 ноября 1967 г. в конференц-зале Президиума АН СССР состоялась пресс-конференция, посвященная советской автоматической станции «Венера-4». Канд. техн. наук В.Е.Ишевскому задали вопрос: «Какой материал был использован для предохранения станции от перегрева при второй космической скорости?» «Это был специальный теплозащитный материал, - ответил ученый, - который в своем составе имел тугоплавкие компоненты и достаточно прочные связующие материалы».
Понятен вопрос корреспондента, ибо всем ясно, что создание сплава для обшивки космического корабля весьма ответственное дело. Каждая отрасль техники по мере своего развития предъявляет все более разнообразные и высокие требования к металлам. Но наиболее ответственные требования предъявляются к металлам спутников и космических кораблей - в них должен сочетаться весь комплекс лучших механических, физических и химических свойств. Достижения в получении прочных материалов в определенной степени влияют на успехи в освоении космоса.
Например, в США капсула «Аполлон» из одного экспериментального полета вернулась с пугающей трещиной в обшивке. Сплавы, из которых она была изготовлена, оказались недостаточно прочными, так как температура нагрева была значительно большей, чем при возвращении в атмосферу капсулы «Джемини», движущейся с куда меньшей скоростью. Понадобилось несколько месяцев исследовательских работ, прежде чем удалось найти более прочный сплав.
Американские ученые проводили эксперименты, чтобы установить, как воздействуют на различные металлы условия космического пространства, в частности глубокий вакуум. Образцы исследуемых материалов помещали в вакуумную камеру с давлением, соответствующим разрежению на высоте 800 км над землей. Были получены интересные результаты.
Так, выяснилось, что в этих условиях некоторые металлы - кадмий, цинк и сплавы магния испаряются. Наиболее устойчивыми оказались сталь, титан, вольфрам и платина.
Эти опыты показали, что металлы, плотно прижатые друг к другу, в безвоздушной среде за несколько дней прочно спаиваются. Поглощенные поверхностным слоем металла газы и примеси, в обычных условиях мешающие взаимодействию между атомами металла, в вакууме испаряются.
Оказалось, что срок службы различных металлов до разрушения под действием усталостных напряжений в условиях космического пространства значительно возрастает. Например, для алюминия он вырос в 5 - 8 раз.
Ученые считают, что причиной этого эффекта является отсутствие окислов на поверхности металлов. В земных условиях окислы препятствуют «затягиванию» микротрещин. Полагают, что результаты опытов помогут выявить методы повышения усталостной прочности металлов в земных условиях.
Дальновидные люди заглядывают в далекое будущее и думают уже о космической металлургии. Для космических рейсов - для строительства стартовых площадок, ракет-носителей и самих космических кораблей понадобится много металла. Канд. техн. наук Э.И.Иодко предлагает сейчас подумать о производстве металла на Луне и других космических телах.
Залежи железа и углерода могут быть на Луне. Но из-за отсутствия атмосферы земная «кислородная» металлургия невозможна. В условиях лунного «вакуума» уже при 700 - 900 °С еще твердое железо будет испаряться, возгоняться, переходя сразу из твердого состояния в газообразное.
Э.И.Иодко предлагает следующую схему получения стали в условиях Луны. В закрытый испаритель загружается шихта - смесь окислов железа с окислами других металлов - кремния, алюминия. При нагреве смеси до 700 - 1 000 °С получается газ и пропускается через шихту, наполненную кусками углеродистого материала. Смесь поступает в конденсатор, где тугоплавкие компоненты газа - железо и углерод, соприкасаясь с холодной поверхностью бесконечной ленты, переходят в твердое состояние, осаждаясь на этой поверхности. Постепенно формирующаяся на поверхности ленты заготовка попадает затем в валки, где принимает окончательную форму готового изделия. Вакуум на Луне обеспечит лучшее качество металла.
Автор многих смелых проектов и идей, крупнейший специалист в области физики взрывных процессов, доктор технических наук профессор Г.И.Покровский полагает, что вполне возможно организовать в космосе относительно недорогое «доменное хозяйство». Он дает такое объяснение своему проекту.
Сырьем для производства станет служить вся солнечная система с ее бесчисленными метеорами и мелкими астероидами. Энергию для небесных агрегатов станут накапливать солнечные батареи, а безупречный космический вакуум позволит принять самую современную технологию.
Сырье - пойманный метеор удерживается захватом. Импульсный источник света, подключенный к солнечной батарее, возбуждает квантовый генератор. Луч этого лазера испаряет вещество метеорного тела. Высокотемпературная плазма увлекается электрическим полем и концентрируется в виде струи магнитной линзой. В магнитном спектрографе плазменный поток разлагается на струи ионов различных веществ. Затем нужный металл - железо, кобальт, никель - конденсируется, образуя постепенно растущий стержень. Полученные шлаки выбрасываются для перемещения и ориентации агрегата в пространстве.
Металлические стержни шлифуются, разрезаются и выбрасываются в космос с заданной скоростью. Их назначение служить строительным материалом при создании орбитальных станций в околоземном пространстве нашей солнечной системы. Приварку стержня к свободно парящей ферме поможет осуществить опять-таки солнечная энергия.
Конечно, сейчас можно спорить о технологических деталях будущей космической металлургии, одно бесспорно - такая металлургия будет существовать.
Дополнение.
В ходе космических исследований на Луне обнаружены месторождения ценных полезных ископаемых - железа, марганца, титана и других руд. При анализе лунного грунта обнаружены новые минералы и железо, которое не поддается окислению даже в земных условиях. Для космических рейсов - строительства стартовых площадок, ракет-носителей и самих космических кораблей - понадобится много металла.
Создание на Земле таких условий, как невесомость, глубокий вакуум, высокие и низкие температуры, потоки проникающей радиации, весьма трудно и дорого. С развитием общества возникает необходимость вынести в космос, например на орбиты спутников Земли, части технических комплексов.
Летчик-космонавт СССР Виктор Горбатко рассказал корреспондентам: "Применяя термин "производство в космосе", нельзя использовать земные масштабы. Это очевидно. Объем и вес выпускаемой продукции будет ограничен. Но уникальные особенности доставленной с орбитальной станции на Землю продукции с лихвой окупят затраты".
В качестве примера В. Горбатко приводит пенистые материалы. На Земле под тяжестью расплавленного металла газ выделяется из расплава. А в космосе в условиях невесомости можно получить пенистую сталь, легкую, как дерево, и прочную, как обычная сталь. Пенистая сталь очень нужна создателям будущих космических объектов.
Эксперимент "универсальная печь", проведенный в совместном полете "Союза" и "Аполлона", позволяет в известной мере оценить практические возможности создания внеземного производства. Разрабатываются проекты собираемых в космическом пространстве орбитальных станций-заводов.
Мои комментарии. Восстановливать углеродом окисленное железо в лунном реголите конечно хорошо. Все получится - технология давно освоена. Проблема в другом - где взять на Луне нужное количество углерода? На Луне углерод большой дефицит. Таким образом, для лунной металлургии придется везти углерод с Земли (или с комет/астероидов, что не проще). И вот, для решения этой задачи пригодится налунный коллектор вещества, поставляемого с Земли, проект которого был доложен на Королёвских чтениях 2013 года. Здесь используется ударная посадка грузов с Земли в специальную ловушку на лунной поверхности, что в 5-10 раз будет дешевле, чем при использовании мягкой посадки в ракетном посадочном модуле. В сочетании с технологией Orbitron, при доставке порций углерода Земли на НОО, перед отправкой на лунную базу, цена доставки углерода к лунным металлургам снизится в сотни раз.
30 ноября 1967 г. в конференц-зале Президиума АН СССР состоялась пресс-конференция, посвященная советской автоматической станции «Венера-4». Канд. техн. наук В.Е.Ишевскому задали вопрос: «Какой материал был использован для предохранения станции от перегрева при второй космической скорости?» «Это был специальный теплозащитный материал, - ответил ученый, - который в своем составе имел тугоплавкие компоненты и достаточно прочные связующие материалы».
Понятен вопрос корреспондента, ибо всем ясно, что создание сплава для обшивки космического корабля весьма ответственное дело. Каждая отрасль техники по мере своего развития предъявляет все более разнообразные и высокие требования к металлам. Но наиболее ответственные требования предъявляются к металлам спутников и космических кораблей - в них должен сочетаться весь комплекс лучших механических, физических и химических свойств. Достижения в получении прочных материалов в определенной степени влияют на успехи в освоении космоса.
Например, в США капсула «Аполлон» из одного экспериментального полета вернулась с пугающей трещиной в обшивке. Сплавы, из которых она была изготовлена, оказались недостаточно прочными, так как температура нагрева была значительно большей, чем при возвращении в атмосферу капсулы «Джемини», движущейся с куда меньшей скоростью. Понадобилось несколько месяцев исследовательских работ, прежде чем удалось найти более прочный сплав.
Американские ученые проводили эксперименты, чтобы установить, как воздействуют на различные металлы условия космического пространства, в частности глубокий вакуум. Образцы исследуемых материалов помещали в вакуумную камеру с давлением, соответствующим разрежению на высоте 800 км над землей. Были получены интересные результаты.
Так, выяснилось, что в этих условиях некоторые металлы - кадмий, цинк и сплавы магния испаряются. Наиболее устойчивыми оказались сталь, титан, вольфрам и платина.
Эти опыты показали, что металлы, плотно прижатые друг к другу, в безвоздушной среде за несколько дней прочно спаиваются. Поглощенные поверхностным слоем металла газы и примеси, в обычных условиях мешающие взаимодействию между атомами металла, в вакууме испаряются.
Оказалось, что срок службы различных металлов до разрушения под действием усталостных напряжений в условиях космического пространства значительно возрастает. Например, для алюминия он вырос в 5 - 8 раз.
Ученые считают, что причиной этого эффекта является отсутствие окислов на поверхности металлов. В земных условиях окислы препятствуют «затягиванию» микротрещин. Полагают, что результаты опытов помогут выявить методы повышения усталостной прочности металлов в земных условиях.
Дальновидные люди заглядывают в далекое будущее и думают уже о космической металлургии. Для космических рейсов - для строительства стартовых площадок, ракет-носителей и самих космических кораблей понадобится много металла. Канд. техн. наук Э.И.Иодко предлагает сейчас подумать о производстве металла на Луне и других космических телах.
Залежи железа и углерода могут быть на Луне. Но из-за отсутствия атмосферы земная «кислородная» металлургия невозможна. В условиях лунного «вакуума» уже при 700 - 900 °С еще твердое железо будет испаряться, возгоняться, переходя сразу из твердого состояния в газообразное.
Э.И.Иодко предлагает следующую схему получения стали в условиях Луны. В закрытый испаритель загружается шихта - смесь окислов железа с окислами других металлов - кремния, алюминия. При нагреве смеси до 700 - 1 000 °С получается газ и пропускается через шихту, наполненную кусками углеродистого материала. Смесь поступает в конденсатор, где тугоплавкие компоненты газа - железо и углерод, соприкасаясь с холодной поверхностью бесконечной ленты, переходят в твердое состояние, осаждаясь на этой поверхности. Постепенно формирующаяся на поверхности ленты заготовка попадает затем в валки, где принимает окончательную форму готового изделия. Вакуум на Луне обеспечит лучшее качество металла.
Автор многих смелых проектов и идей, крупнейший специалист в области физики взрывных процессов, доктор технических наук профессор Г.И.Покровский полагает, что вполне возможно организовать в космосе относительно недорогое «доменное хозяйство». Он дает такое объяснение своему проекту.
Сырьем для производства станет служить вся солнечная система с ее бесчисленными метеорами и мелкими астероидами. Энергию для небесных агрегатов станут накапливать солнечные батареи, а безупречный космический вакуум позволит принять самую современную технологию.
Сырье - пойманный метеор удерживается захватом. Импульсный источник света, подключенный к солнечной батарее, возбуждает квантовый генератор. Луч этого лазера испаряет вещество метеорного тела. Высокотемпературная плазма увлекается электрическим полем и концентрируется в виде струи магнитной линзой. В магнитном спектрографе плазменный поток разлагается на струи ионов различных веществ. Затем нужный металл - железо, кобальт, никель - конденсируется, образуя постепенно растущий стержень. Полученные шлаки выбрасываются для перемещения и ориентации агрегата в пространстве.
Металлические стержни шлифуются, разрезаются и выбрасываются в космос с заданной скоростью. Их назначение служить строительным материалом при создании орбитальных станций в околоземном пространстве нашей солнечной системы. Приварку стержня к свободно парящей ферме поможет осуществить опять-таки солнечная энергия.
Конечно, сейчас можно спорить о технологических деталях будущей космической металлургии, одно бесспорно - такая металлургия будет существовать.
Дополнение.
В ходе космических исследований на Луне обнаружены месторождения ценных полезных ископаемых - железа, марганца, титана и других руд. При анализе лунного грунта обнаружены новые минералы и железо, которое не поддается окислению даже в земных условиях. Для космических рейсов - строительства стартовых площадок, ракет-носителей и самих космических кораблей - понадобится много металла.
Создание на Земле таких условий, как невесомость, глубокий вакуум, высокие и низкие температуры, потоки проникающей радиации, весьма трудно и дорого. С развитием общества возникает необходимость вынести в космос, например на орбиты спутников Земли, части технических комплексов.
Летчик-космонавт СССР Виктор Горбатко рассказал корреспондентам: "Применяя термин "производство в космосе", нельзя использовать земные масштабы. Это очевидно. Объем и вес выпускаемой продукции будет ограничен. Но уникальные особенности доставленной с орбитальной станции на Землю продукции с лихвой окупят затраты".
В качестве примера В. Горбатко приводит пенистые материалы. На Земле под тяжестью расплавленного металла газ выделяется из расплава. А в космосе в условиях невесомости можно получить пенистую сталь, легкую, как дерево, и прочную, как обычная сталь. Пенистая сталь очень нужна создателям будущих космических объектов.
Эксперимент "универсальная печь", проведенный в совместном полете "Союза" и "Аполлона", позволяет в известной мере оценить практические возможности создания внеземного производства. Разрабатываются проекты собираемых в космическом пространстве орбитальных станций-заводов.
Мои комментарии. Восстановливать углеродом окисленное железо в лунном реголите конечно хорошо. Все получится - технология давно освоена. Проблема в другом - где взять на Луне нужное количество углерода? На Луне углерод большой дефицит. Таким образом, для лунной металлургии придется везти углерод с Земли (или с комет/астероидов, что не проще). И вот, для решения этой задачи пригодится налунный коллектор вещества, поставляемого с Земли, проект которого был доложен на Королёвских чтениях 2013 года. Здесь используется ударная посадка грузов с Земли в специальную ловушку на лунной поверхности, что в 5-10 раз будет дешевле, чем при использовании мягкой посадки в ракетном посадочном модуле. В сочетании с технологией Orbitron, при доставке порций углерода Земли на НОО, перед отправкой на лунную базу, цена доставки углерода к лунным металлургам снизится в сотни раз.
