Проксима

Участник
  • Публикации

    1489
  • Зарегистрирован

  • Посещение

  • Дней в лидерах

    29

Все публикации пользователя Проксима

  1. Альтернативные двигатели Пусть название этой главы не смущает Читателя. Мы не будем касаться всевозможных двигателей для космических полётов. Их очень много, начиная от фантастических и заканчивая устройствами, противоречащими законам общепринятой физики. Мы зададимся целью разобраться в двигателях, которые реально существуют и самое главное, нам нужно дать ответ, почему эти устройства не получили должного распространения. Забегая вперёд, скажу, что мы коснёмся только двух типов реактивных двигателей – это электрический ракетный двигатель (ЭРД) и ядерно-термический ракетный двигатель (ЯТРД). Только эти два типа двигателей составляют мало-мальски альтернативу химическим реактивным двигателям. Особенно это касается ЭРД. Об этом двигателе мы и начнём повествование. Принцип работы электрического ракетного двигателя основан на преобразовании электрической энергии в направленную кинетическую энергию частиц. ЭРД подразделяются на три вида, по способу ускорения рабочего тела, а именно: электротермическим, электромагнитным и электростатическим способом. Эти три вида ЭРД, в свою очередь, подразделяются от четырёх до семи подвидов каждый. Мы будем касаться только электростатических ЭРД, вернее его типичного представителя – ионного двигателя. Это первый хорошо отработанный на практике ЭРД, он достаточно распространён, поэтому мы ему и уделим больше внимания. Идея использования электрической энергии для получения реактивной тяги обсуждалась ещё К.Э. Циолковским. В 1933 году В.П. Глушко создал экспериментальный электротермический РД. В связи с отсутствием средств доставки ЭРД в космос и проблематичностью создания источников электропитания с приемлемыми параметрами разработки ЭРД были прекращены. Разумеется, в конце 50-х годов прошлого века работы по созданию ЭРД возобновились. К началу 80-х годов в СССР и США испытано около 50 различных конструкций ЭРД в составе космических аппаратов и высотных атмосферных зондов. В чём же основное преимущество ЭРД перед другими реактивными двигателями? Это прежде всего фантастический удельный импульс. ЭРД характеризуется высокой скоростью истечения потока частиц рабочего тела. В реальности для вышеупомянутого ионного двигателя она составляет 20 – 50 км/с. Это на порядок выше, чем у химических реактивных двигателей. Более того, теоретически для ЭРД эта скорость ни чем не ограничивается, разве что только скоростью света. Почему же ЭРД не получили такого должного распространения? Основных причины две. Для начала, поподробнее остановимся на вышеупомянутом ионном двигателе. Принцип работы этого двигателя основан на создании реактивной тяги на базе ионизированного газа, который, в свою очередь разгоняется до высоких скоростей в электрическом поле. Принципиальный алгоритм работы ионного двигателя примерно следующий. Из «топливного» бака газообразный ксенон поступает в ионизированную камеру, где электромагнитное поле отрывает от атомов ксенона электроны, создавая плазму. Её положительные ионы вытягиваются и разгоняются до очень высоких скоростей электрическим полем между двумя сетчатыми электродами. Каждый положительный ион плазмы испытывает сильное притяжение к отрицательному электроду, расположенному в задней части двигателя, и поэтому ускоряется в направлении назад. Чтобы предотвратить в аппарате отрицательный заряд, используют внешний источник электронов (отрицательный электрон или электронную пушку), вводящий электроны в поток истекающих ионов.Таким образом, выбрасывающиеся с большой скоростью в пространство частицы, согласно третьему закону Ньютона, придают ускорение космическому аппарату. Теперь, вернёмся к недостаткам ЭРД. Первый недостаток, который лежит на поверхности - это малая тяга. В принципе, это не глобальная проблема. Она решается путём установки на космический аппарат большого количества двигателей этого типа. Это даже предаёт всей системе некую степень надёжности. Каждый двигатель обзаводится «персональной» ёмкостью с рабочим телом. По необходимости часть двигателей можно выключать и наоборот - включать. Этим достигается изменение тяги, потому что для двигателей такого типа делать это «традиционным» способом затруднительно. Спрашивается, зачем уменьшать и без того крохотную тягу ЭРД? На это есть несколько причин. Во-первых, если двигатели питаются от солнечных батарей, то, допустим, по мере удаления от Солнца, электроэнергии для всех ЭРД будет не хватать. Во-вторых, малая тяга - это ещё не есть малое приращение скорости. В отличие от ЖРД, время работы которых исчисляется иногда минутами, ЭРД способен непрерывно работать месяцы, а то и годы. Например зонд Deep Space получил приращение скорости на 4,3 км/с. Ни один космический аппарат до этого таких успехов не достигал (приращение скорости при помощи пертурбационных манёвров естественно не в счёт). Главным недостатком электрореактивных двигателей является практическая невозможность обеспечения мощным источником электропитания. Тут даже не в том дело, что ЭРД не может соперничать с химическими двигателями в принципе. Для примера можно вспомнить, что двигатель второй ступени «Союза» по мощности превосходит ДнепроГЭС. Естественно, такая мощность для продолжительно работающего двигателя зонда, который выведен на орбиту, избыточна. Но всё же, для полётов космических аппаратов, которые по массе во много раз превышают массу зондов, нужны электроракетные двигатели суммарной мощностью 500 кВт и более. Создать ядерную энергетическую установку требуемой мощности на первый взгляд тоже не проблема, но тут есть один, но очень трудный «подводный камень». Не вдаваясь глубоко в вопросы теплофизики, постараемся с этим вопросом разобраться. Как мы знаем у любого двигателя (речь идёт о устройстве преобразовывающем тепловую энергию в электрическую) существует КПД. Для ЯЭРД с машинным преобразованием тепловой энергии в электрическую (турбина) практический КПД составляет порядка 20 - 30 %. ЯЭРД, которые используют безмашинный способ перевода энергии ( термоэмиссионный) выдают КПД равный 10 - 15%. Но и это не самая главная беда. Самая серьёзная и практически труднорешаемая проблема - это способ «утилизации» лишней энергии, от такого низкого КПД. Получается, что не проблема произвести к примеру 15% полезной энергии, очень трудно в условиях космического вакуума охладить оставшиеся 85% тепла. Охлаждать, к сожалению надо, потому что не будет разницы температурных потенциалов. Это, в свою очередь, приведёт к тому, что двигатель не будет работать. В девятнадцатом веке этот интересный момент французский физик Сади Карно прекрасно осветил в своих теоремах. Есть только один способ в открытом космосе охлаждать теплоноситель - это излучение. Вот тут, уже начинаются настоящие трудности. Дело в том, что излучение эффективно при высокой температуре теплоносителя, при низкой температуре эффект охлаждения уменьшается. Следовательно, разность температурных потенциалов должна находиться на высоких отметках, что нежелательно для энергетической установки с машинным преобразованием энергии. Термоэмиссионный способ преобразования энергии он менее восприимчивый к этой проблеме, но как мы говорили выше, КПД этого способа преобразования оставляет желать лучшего. Мы с вами подошли к «краеугольному камню» ЯЭРД - к устройству холодильника-излучателя. Каким он должен быть? Проглядывается тенденция максимально эффективного излучения, но как его достичь? Холодильники - излучатели по способу передачи энергии подразделяются на два вида - это корпусные и капельные. В первом случае, излучает корпус холодильника. Во втором - излучают мелкие капли теплоносителя. Более эффективен капельный холодильник-излучатель, но и тут есть свои проблемы. Дело в том, что излучение эффективно в том случае, когда длина световой волны приближена к размеру молекулы теплоносителя. Это естественно накладывает ограничения в подборе вещества в теплоносителе и выборе разности температурных потенциалов. В противном случае, и без того огромный холодильник-излучатель будет ещё больше. Из вышесказанного вытекает неутешительный вывод, что с увеличением мощности энегетической установки масса холодильника-излучателя будет расти непропорционально быстрее. Особенно это касается корпусных излучателей. Как мы видим на рисунке, холодильник-излучатель занимает львиную долю транспортно-энергетического модуля. Не меньше проблем и с турбомашинным преобразователем. Если брать в расчёт такие показатели как «надёжность» и «долговечность», то это ни как не вяжется с высокооборотистой турбиной. Турбомашинный преобразователь с небольшим числом оборотов турбины в свою очередь не сочетается с такими показателями как «мощность» и «КПД». Повторюсь, что всех этих «прелестей» лишён термоэмиссионный преобразователь, но он и лишён половины КПД , какое может быть у машинного преобразователя. Куда не кинься - везде заколдованный круг. В конце 70-х, в СССР были очень близки к созданию ЯЭРД, но реализация проекта не состоялась, как вы понимаете, по вышеупомянутым технологическим трудностям. Какая причина была «крышкой гроба» этого проекта, я скажу чуть позже. А сейчас, мы зададимся следующим вопросом, почему Роскосмос в 2010 году всё-таки принял решение по созданию ядерного буксира? Наверное, законы термодинамики как-то изменились. Может быть научно-технический потенциал современной России непомерно возрос, по сравнению с советским? Скорей всего, у кого-то оказалась короткая память, ведь до 2020 года ещё далеко. Допустим, у тех людей, которые финансировали этот проект, её могло не оказаться, но люди отвечающие за его реализацию, должны об этом знать! Недаром говорят, что человек не знающий историю - дурак, а человек не помнящий научно-техническую историю - преступник. Одно дело, когда энтузиаст «изобретает» вечный двигатель - это его личные трудности. Но когда за «энтузиастом» стоят производственные мощности, тысячи людей и казённые деньги - это уже трудности для всех нас. Вернёмся к ядерному буксиру. Как вы понимаете, случилось то, что должно было случиться. Читаем информагенства: «Роскосмос официально опроверг информацию о прекращении работ по созданию ядерного двигателя для освоения дальнего космоса. Проект новой Федеральной космической программы (ФКП) на 2016 - 2025 подразумевает его создание». Обратите внимание, что пяток лет уже добавлено, а там, как у Насреддина - «..либо падишах помрёт, либо ишак сдохнет». К тому же, надо как-то отчитаться за выделенные государством 17 млрд рублей, а там, глядишь, может быть ещё денег подбросят. Кстати, очень показательный момент, как распределялись деньги. Львиную долю выделенных средств получил Росатом, когда, как мы знаем, ядерный реактор - это, что ни на есть, самое простое в транспортно-энергетическом модуле. Это говорит о том, что «компетентные товарищи» (по крайней мере, это касается экспертной комиссии, финансирующей проект) понятия не имели о «подводных камнях» этого предприятия. Читаем далее: «Роскосмос продолжает работать над ключевыми технологиями для создания ракет-носителей с многоразовыми первыми ступенями, межорбитальных буксиров с электроракетными или ядерными двигательными установками. Информация об исключении этих работ из проекта новой ФКП 2016-2025 не соответствует действительности». Это нам поведал официальный представитель Роскосмоса Игорь Буренков. Всё в кучу, и ракеты-носители, и ЭРД или ЯТРД («или» - это ключевое слово, как будто это одинаковые двигатели).Переводя заявление Роскосмоса с «дипломатического» языка на язык совести - ЯЭДУ в обозримом будущем мы не увидим. Поймите меня правильно, может быть на фоне всеобщего воровства, а космическая сфера тому не исключение (один только космодром Восточный чего только стоит), афера с ядерным буксиром может показаться детской шалостью. Подумаешь, своровали пол миллиарда долларов. На самом деле - это не так. Космодром Восточный и другие резонансные «дела» - это видимая часть айсберга. А вот афера с ЯЭДУ, как многие сотни других более «интеллектуальных схем» всегда будут оставаться в тени, поэтому реакции государства (про уголовные дела я даже не мечтаю) ни какой не будет. А если вора вовремя не схватить за руку, то он на этом не остановится. Так что «с нетерпением» ждём очередного «инновационного прожекта» от Роскосмоса и ему подобных. И конечно же, будьте уверены, госчиновники с «короткой памятью», при помощи наших кошельков его оплатят. Огорчает правда то, что в нашей стране, даже по данным Росстата, число бедных составляет 22,9 миллиона человек, в том числе за 2015 год, этот показатель увеличился на 3,1 миллиона человек! Поймите, мы не имеем никакого морального права оплачивать такие «инновации». Так же «соответствующие органы» не имеют ни какого морального права не заводить уголовные дела на этих, с позволения сказать «людей». Иначе, сами они тогда нелюдями станут. Невольно вспоминается «кровавый» Сталин, который таких «деятелей» тысячами отправлял в лагеря. Да, это было жестоко, но как ни парадоксально, в высшей степени гуманно, потому что гуманизм подразумевает человеческое отношение прежде всего к честному, порядочному человеку, а не к преступнику. А с нашим теперешним «гуманизмом» не тысячи, а теперь уже десятки миллионов человек обречены медленно умирать от плохого питания, сопутствующих болезней и просто, от безысходности. Поверьте, я обеими руками «за» техногенные проекты, но только в том случае, если мои деньги будут работать во благо нашей страны, а не оседать в кармане воров. После такого «лирического» отступления, попытаемся вернуться к теме повествования. Я обещал поподробнее рассказать о том, что же являлось той «крышкой гроба», которая окончательно похоронила ЯЭДУ советского образца. Как не парадоксально, «виной» тому беспрецедентные успехи на орбитальной станции «Мир» по установке солнечных плёночных батарей. На станции получен опыт развёртывания в космосе протяжённых ферменных конструкций, используемых для крепления таких батарей. Была определена техническая возможность по созданию 300-400-метровой фермы - силового элемента крепления системы энергопитания. Было на практике доказано возможность установки в открытом космосе гигантских площадей солнечных батарей и такой же гигантской мощности (естественно для ЭРД). Межпланетный космический корабль массой в сотни тонн на их фоне покажется почти точкой. Практически сразу на это отреагировала РКК «Энергия». Корпорация аннулировала совсем «свежий» годовалой давности проект марсианского корабля, силовой установкой которого являлась ЯЭДУ и разработала проект корабля на плёночных солнечных батареях. Правда, нужно сказать, что работа на станции «Мир» - это следствие. Причиной же, являлось, не побоюсь этого слова, революционные работы в в области космической электроэнергетики, которые состоялись намного раньше. Дело в том, что солнечные батареи на основе поликристаллического кремния были крайне сложны для монтажа в условиях открытого космоса. Советским учёным наконец-то удалось ликвидировать разрыв эффективности между кремневыми солнечными элементами и плёночными. Таким образом, в середине 80-х годов в среде космических электродвигательных установок наметилась разделительная тенденция. «Солнечные» ЭДУ, по понятным причинам, «собрались оккупировать» космическое пространство включая марсианскую орбиту. За марсианской орбитой, где энергия солнца стремится к нулю, космос будет отдан «на откуп» аппаратам с ЯЭДУ. Да, это, как сказано было выше, маломощные термоэмиссионные преобразователи и как следствие, крохотные космические аппараты, но другого реального пути исследования далёкого космоса, кроме как этот и с помощью «гравитационных рогаток» у человечества пока нет. Невольно спрашивается, а на какую дальнюю планету собрались (вернее, уже собирались) отправлять корабль с ЯЭДУ наши «дяди» из Роскосмоса? Наверное, это так и останется «загадкой». Хочется, в свете нашей темы, несколько слов сказать об орбитальной станции «Мир». Понятно, что станция являлась моделью межпланетного космического корабля, где проводилось множество экспериментов. В нашей стране была создана надёжная система автоматической стыковки, обеспечивающей последовательную сборку частей корабля в единый комплекс. Вместе с ОС «Салют», ОС «Мир» произвела более 130 стыковок с космическими кораблями. На советских орбитальных станциях более 20 лет исследовались условия жизнедеятельности человеческого организма в длительном космическом полёте, проводилась отработка систем жизнеобеспечения замкнутого цикла. Накоплен большой опыт длительного пребывания экипажей на орбите. Как мы знаем, продолжительность полёта космонавта В.В. Полякова составил 1,5 года. К сожалению, мы лишились такого великолепного «симулятора» для межпланетных полётов, хотя так скромно называть многофункциональную и во многом уникальную станцию конечно же нельзя. Темы ликвидации станции «Мир» мы не будем касаться. Скажу лишь, что, по моему мнению, это величайшая техногенная глупость в современной истории. Ещё более огорчает, что авторы этого предательства не только жируют на свободе, а ещё и находятся при должностях. Чтобы поскорее уйти от этой печальной темы, вкратце рассмотрим, как я обещал выше, ещё один тип ракетного двигателя - это ядерный термический ракетный двигатель (ЯТРД). Это тип реактивного двигателя в котором используется в качестве источника энергии высокотемпературный атомный реактор канального типа, в котором за счёт теплоносителя (в основном водород) происходит забор из теплообменных каналов реактора тепла и образование реактивной струи сжатого, раскалённого газа. Активные разработки ядерных термических двигателей велись в СССР и США в 60-е и 70-е годы. Причём, две страны невольно «скооперировались». Если американцы в своих разработках стремились к увеличению тяги, то советские конструкторы во «главу угла» поставили высокий удельный импульс. Таким образом, мы имеем возможность посмотреть на эти двигатели в полном спектре их технологического потенциала. Скажу сразу, что американская разработка - NERA, что наш двигатель - РД-0410, так и остались стендовыми экспонатами. Что же помешало им занять свою нишу среди двигателей на химической тяге и среди электроракетных двигателей? Ответ лежит на поверхности - ни каких особых технических преимуществ эти двигатели не дают. Если сравнивать их тягу, то она вполне сопоставима с аналогичными по массе химическими двигателями. Если сравнивать их по удельному импульсу, то они тоже практически сопоставимы с «химиками». Удельный импульс ЯТРД превосходит импульс ЖРД на водородно-кислородном топливе примерно в 2 раза. К сожалению, этого не достаточно. Если по этому показателю ЯТРД сравнивать с электроракетным двигателем, то «термитник» проигрывает ему в среднем в 4 раза и более! В чём ядерный термический ракетный двигатель превосходит химический, так это в стоимости. «Услуги» ЯТРД по сравнению с аналогичными «услугами» двигателя на химическом топливе (даже с учётом серийного производства ЯТРД), обойдутся дороже более чем на порядок. В принципе, по удельному импульсу ЯТРД может превосходить химический двигатель более чем в 2 раза - в 3 и даже - в 4 раза. К сожалению, это встретит большие технологические сложности и как следствие - ещё более высокую стоимость. Так же, не стоит сбрасывать со счетов, проникающую радиацию и наличие радиоактивного газа, который выбрасывается из сопла. Подведём итоги. К сожалению, для марсианских миссий мы имеем небогатый «арсенал» силовых установок. Это традиционные химические реактивные двигатели и электроракетные двигатели, источником энергии для которых будет являться скорей всего Солнце. Все остальные двигатели будут нас «радовать», практически еженедельно, только с новостных страниц, сообщающих об очередном «прорыве» в деле освоения космического пространства. А нам, в ближайшие десятилетия, можно только рассчитывать на умелое комбинирование химических и электроракетных двигателей. Слова академика В.П. Глушко, сказанные почти 60 лет назад, что только космические корабли с комбинированными двигательными системами способны эффективно осуществить пилотируемую марсианскую миссию, остаются актуальными и по сей день.
  2. Интересно, почему?
  3. Поэт Ярослав Смеляков в те дни опубликовал такие стихи: Мы утром, пока ещё смутно, Увидеть сегодня могли, Как движется маленький спутник — Товарищ огромной Земли. Хоть он и действительно малый, Но нашею жизнью живёт. Он нам посылает сигналы, И их принимает народ. Победа советского строя. Путь в дальнее небо открыт. Об этом звезда со звездою По-русски сейчас говорит.
  4. С тех пор русское слово «спутник» стало международным, а без исследований космоса и без технологий, связанных с запусками спутников, невозможно представить себе нашего настоящего и будущего.
  5. Под стать и советские плакаты. Коснёмся первого ИСЗ. Победу в космической гонке определил талант академиков Сергея Королёва, Валентина Глушко, Мстислава Келдыша, Михаила Тихонравова и их коллег. Спутник летал 92 дня, до 4 января 1958 года, совершив 1440 оборотов вокруг Земли, а его радиопередатчики работали в течение двух недель после старта. Запуск спутника получил неслыханный международный резонанс. В те дни многие в мире повторяли слова самокритичного американского журналиста: «90 процентов разговоров об искусственных спутниках Земли приходилось на долю США. Как оказалось, 100 процентов дела пришлось на Россию».
  6. Гонконг тепло приветствует первого тайконавта нации Яна Ливэя!
  7. Наше прошлое, настоящее и будущее!
  8. Поддерживайте науку, боритесь с предрассудками!
  9. Интересные (на мой взгляд разумеется) китайские плакаты посвящённые космической тематике. Надпись на плакате: "Продолжайте борьбу по реализации основной стратегии и исторической задачи партии!"
  10. Ну, как зачем? Эстакадный старт позволяет ракете стартовать с Земли с меньшей тягой (экономя топливо), чем для вертикального старта. А вот для вертикальной посадки такая тяга видимо достаточная.
  11. Люсьен Рюдо, «Затмение с Луны». Автор довольно реалистичных – для своего времени – пейзажей далеких миров, работавший в начале ХХ века.
  12. Дон Дэвис, «Внутри Цилиндра О’Нилла». Взгляд художника на интерьер космического поселения будущего.
  13. Мы все хорошо понимаем роль в кинематографе режиссера, оператора, сценариста, но мы часто забываем о том, что самый первый зрительный образ нового фильма создает художник. Именно в его эскизах рождается то, что затем будет снято. 1934 год... Для первого советского космического фильма нужно выстроить ангар, эстакаду для старта ракеты, космические пейзажи... Волею судеб художнику предстояло встретиться с К. Э. Циолковским: он согласился быть главным консультантом «Космического рейса». Не раз Швец вместе с режиссером фильма В. Журавлевым ездил в Калугу. Старый ученый стал соавтором создаваемой картины. Он требовал от киноколлег точности, исправлял в сценариях малейшую вольность с наукой, подготовил специальный «Альбом космических путешествий», заполненный своими расчетами, схемами, рисунками, в которых даже изобразил для съемочной группы, как именно должен выходить космонавт через люк корабля без разгерметизации кабины, как будет передвигаться в космосе вокруг ракеты. В эскизах, привезенных Швецом, Циолковского интересовало абсолютно все: цвет неба вокруг Луны, цвет немигающих звезд, движение теней и их густота, положение Солнца и Земли на небе Луны, поскольку в фильме шла речь о том, как попадает человек на планету и что делает на Луне. Особенно обрадовали молодого художника слова похвалы Циолковского, что созданные им конструкции «по всем законам механики, техники» правильны... слева направо: художник Ю. Швец, К. Циолковский, режиссер В. Журавлев.
  14. Ну у Королёва Исаак Ньютон был в авторитете как великий физик, математик, астроном... А вот по поводу околонаучного творчества (оккультные науки и пр) - непонятно Хотя. как математик, Исаак Ньютон заинтересовался математической закономерностью в библейских событиях и пришел к выводу, что в Святом Писании было зашифровано послание относительно отпущенного срока всему живому. По его "подсчётам" конец света должен наступить в 2060 году! Но, НЕ БУДЕМ ОТЧАИВАТЬСЯ!, даже если мы будем ссылаться на авторитет великого учёного! В своем письме Исаак Ньютон оговорился, что конец света в 2060 году может и не наступить, однако раньше этой даты глобального Армагеддона точно ожидать не стоит. И по всей видимости (осталось "всего лишь" 42 года) - Ньютон оказался прав!
  15. Как мы прекрасно знаем, у реактивного двигателя есть две главные величины, физически его характеризующие. Это тяга и удельный импульс. Когда двигателю нужно проделать большое количество работы, то есть придать сотням тонн груза скорость с нулевой до примерно 3 км/с, то на удельный импульс мало «обращают внимания». Что неудивительно, скорость объекта не сопоставима со скоростью истечения рабочего тела. Правда, кода скорость объекта начинает превышать 2 км/с, то физическая характеристика удельного импульса начинает уже довлеть над тягой. Поэтому, большинстве случаев, нижние ступени ракет-носителей оснащают двигателями с малым удельным импульсом (твердотопливные, керосиновые и т.д.) и наоборот, верхние ступени – с большим удельным импульсом (водородные). К сожалению конструкторов, когда космическому аппарату нужно изменить направление, выдать импульс на торможение или ускорение, то опять тема тяги двигателя выдвигается на первое место. Сразу вспоминаются слова Валентина Петровича Глушко, что космические корабли с комбинированными двигательными системами открывают большие возможности в исследовании Дальнего космоса. О таких терминах физических характеристик двигателя, как мощность и тяга, мы естественно имеем представление и поэтому на них останавливаться не будем. Другое дело, удельный импульс. Эту физическую характеристику я предлагаю разобрать немного поподробнее. Есть такая интересная формула, которая определяет удельный импульс для химических реактивных двигателей. У неё нет собственного названия. В обиходе её называют «Ы-формулой». Именно её писали студенты на полу из фильма «Операция «Ы»». Кому это интересно, без труда может её найти. Мы же, на эту формулу посмотрим в свете подбора компонентов топлива для межпланетных полётов, а именно, почему для химических реактивных двигателей в Дальнем космосе нет другой альтернативы водороду. Из этой формулы прекрасно видно, что чем меньше молекулярный вес газа, тем удельный импульс выше, а как мы знаем, элемент №1 (водород) имеет самый маленький молекулярный вес. Если быть до конца точным, то нужно сказать, что в расчёт берётся и окислитель. Наибольший удельный импульс может дать другое соединение водорода, а именно, трёхкомпонентное, с литием и фтором, но из-за технологических трудностей оно неприменимо на практике. Итак, если космический корабль на определённом этапе своего межпланетного полёта вынужден использовать реактивный двигатель на химическом топливе, то лучше пары водород-кислород нам не найти. Как вы сами понимаете, преимущество химического двигателя заключается главным образом в его большой мощности, но когда ракета уже набрала высокую скорость, то мы уже смотрим на двигатель уже с позиции удельного импульса. Что главным образом характеризует удельный импульс? Удельный импульс прежде всего характеризует КПД двигателя. Чем выше КПД двигателя, тем меньше затраты топлива (рабочего тела). Чтобы рабочее тело создало большее количество движения (импульс), то ему нужно создать большую скорость истечения рабочего тела. Вот поэтому удельный импульс эквивалентен скорости истечения рабочего тела. Тут слово «эквивалентен» ключевое. Эквивалентен – не значит, равен. Если для химических реактивных двигателей эти показатели практически равны (и то, не всегда, ниже ещё приведу пример), то для газотурбинных реактивных двигателей – они разные. Это происходит потому, что у воздушно-реактивных двигателей окислитель и рабочее тело поступают из окружающего воздуха и их расход в формуле расчёта не учитывается. Естественно молекулярной массой рабочего тела качественный показатель удельного импульса не ограничивается. Для примера возьмём два культовых реактивных двигателя. Это двигатель RS-68, самый мощный в мире однокамерный кислородно-водородный двигатель. Он используется как маршевый двигатель первой ступени в американской ракете-носителе «Дельта-4». Визави этому двигателю будет выступать РД-0120 – маршевый кислородно-водородный двигатель ракеты-носителя «Энергия». Удельный импульс американского двигателя в вакууме равен 409с, аналогичный показатель двигателя «Энергии» - 455с. Для двигателей с одинаковым рабочим телом – это громадная разница. Мало того, в перспективе предполагалось довести удельный импульс РД-0120 до 460,5с! Дело в том, что ставки в программе «Энергия-Буран», как вы понимаете, были высокие. Поэтому, все агрегаты (в том числе и двигатели) были выполнены с большим технологическим запасом. По понятным причинам, доведение отечественного двигателя до этого показателя не состоялось. Естественно, РД-0120 был выполнен по сложной замкнутой схеме, с дожиганием генераторного газа после турбины. Это технологично и дорого, но иного способа повысить удельный импульс химического реактивного двигателя не существует. Коль мы коснулись ракеты-носителя «Энергия», то стоит отметить, что без носителей сверхтяжелого класса невозможно поднять марсианские миссии на качественно иной уровень. Ведь любой марсианский проект ориентируется на существующую ракету-носитель. Напомню, что все предыдущие миссии на Красную планету осуществлялись носителями максимум тяжелого класса. Все они были способны доставить груз на низкую опорную орбиту Земли не более 30 тонн. «Энергия» же способна с гиперболической траектории доставить прямо на поверхность Красной планеты тело массой 25 тонн! Запуск «Энергии» произвёл фурор в мировом сообществе. Чтобы представить атмосферу того техногенного нокаута, в котором пребывал Запад, я позволю себе процитировать некоторые высказывания западных специалистов. Известный американский учёный, эксперт по советской космонавтике Джеймс Оберг: «Никакая другая космическая держава не могла бы за такой короткий срок, начав с нуля, дойти до конструирования ракет, подобных «Энергии». Этим СССР обязан своим конструкторам и своей разведке». Британский специалист по аэронавтике, создатель двигателей для космического самолёта Алан Бонд: «Со времени запуска первого спутника в 1957 году, каждая ракета и каждый ракетный двигатель, создаваемые Советами, всегда соответствовали современному уровню развития и всегда были наголову выше всех остальных разработок аналогичных систем в мире. Вариант «Энергии» с шестью и даже с восемью ускорителями будет ещё более мощным. Большая гибкость системы «Энергия» обеспечивает довольно широкие, далеко идущие возможности. Она является тем самым звеном, которое во много раз повышает потенциал остальной космической техники». Сотрудник Университета Дж. Вашингтона, доктор Джон Логсдон: «СССР имеет теперь возможность выполнять те космические задачи, которые останутся недоступными для США даже тогда, когда вновь начнутся полёты американских космических кораблей многоразового использования. Для того, чтобы приступить к выводу на орбиту таких же полезных грузов, на какие рассчитана советская ракета, Соединённым Штатам потребуется от шести до десяти лет». Нужно отметить, что такое «прозрение» случилось у, обычно скупых на похвалу всему советскому, западных экспертов на фоне чудовищной катастрофы «Челленджера». Тогда стало уже понятно, что гигантский сегмент американской космонавтики оказался в тупике и полёт «Энергии» вывел нашу космонавтику на «три корпуса» вперёд. Правда, впереди был ещё пуск «Бурана» и восторженные комментарии западных «друзей» уже стали сдабриваться животным страхом. Впрочем, вернёмся к цитатам по профилю публикации. Руководитель НАСА Джеймс Флетчер: «Советский космонавт ступит на Марс раньше американского и, вероятно, это произойдёт к концу нашего века. В пользу СССР говорят такие достижения, как запуск ракеты-носителя «Энергия», способной вывести на орбиту до ста тонн, а так же рекорд пребывания в космосе, принадлежащий советским космонавтам». Выдержка из опубликованных исследований Стенфордского университета: «…при объединении усилий и использовании носителя «Энергия» пилотируемый полёт на Марс может потребовать только 60 млрд. $, а не 400 – 500, как полагает Национальное космическое агентство. «Энергия» - это единственная возможность добраться до Марса в обозримые сроки и за приемлемую цену». В конце 80-х, когда над «Энергией» нависла угроза полного забвения, наше руководство, в лице научно-производственных кругов, пытались спасти проект. Ракету-носитель пытались приспособить под международные проекты. В частности, под эгидой ООН, с помощью международной кооперации, планировалось осуществить серию марсианских миссий. Эти планы вызвали большой интерес у целого ряда стран – США, Японии, Китая и стран Евросоюза. Казалось, что «Энергию» ждёт счастливая участь быть спасённой, как был спасён целый ряд оборонных проектов. Как мы знаем, в «лихие 90-е» новейшие образцы вооружений, иногда за бесценок, экспортировались за рубеж, в то время как, Российским вооруженным силам не доставалось ничего. Тем не менее, многим оборонным предприятиям удалось сохранить производство новейших вооружений и пережить эти страшные годы. К сожалению, «Энергию» ждала иная участь. Эта ракета настолько напугала определённые круги в Соединённых Штатах, что искушение навсегда похоронить ракету-носитель №1 оказалось сильнее, чем дивиденды от всевозможных международных проектов. Свёртывание программы «Энергия-Буран» – тема для отдельного повествования. Мы же зададимся вопросом о воссоздании производства ракеты-носителя «Энергия». Ничего в мире более эффективного, в плане создания сверхтяжёлых ракет-носителей, за последние 30 лет сделано не было. Возьмём хотя бы показатель выводимого на орбиту полезного груза по отношению к массе ракеты. У всех известных ракет этот показатель редко превышает 3%. Например, у «Титана-4» - 2,3, у «Дельты-4» - 2,8, у «Протона» - 3,1 и так далее. У «Энергии» процентное отношение полезного груза равно 4%! Поражает гибкость «Энергии» под поставленные задачи по выведению грузов на орбиту. Если «Энергия-М» могла выводить на орбиту «всего лишь» - 30 – 35 т, то «Энергия» в варианте «Вулкан» - до 200 т полезной нагрузки! Дифирамбы этой ракете можно произносить бесконечно. Я лишь хочу подвести Читателя к мысли о том, что другой альтернативы, кроме как «реанимировать» «Энергию» у нас нет. Во-первых, рано или поздно российская (и мировая) космонавтика столкнётся с проблемой создания ракет-носителей сверхтяжёлого класса. Во-вторых, идти по проторенной дорожке всегда легче, ведь практически вся производственно-технологическая инфраструктура более-менее сохранена. «Живёт и здравствует» в городе Самаре завод-изготовитель «Энергии» Ракетно-космический центр «Прогресс». Функционирует и не без успеха в Воронеже изготовитель вышеупомянутых двигателей РД-0120 АО «Конструкторское бюро химавтоматики». Тоже самое можно сказать про НПО «Энергомаш», которое в подмосковном городе Химки до сих пор производит двигатели нулевой ступени РД-170. Ну и наконец, по сей день успешно работает предприятие-создатель этой ракеты – НПО «Энергия». Более того, нам не надо с ноля создавать пусковую инфраструктуру, которая в свою очередь досталась нам от ракеты Н-1. Правда, для адаптации пусковой инфраструктуры под «Энергию» советским технологам пришлось основательно вложиться, а тут, как вы понимаете, переделывать ничего не придётся. Придётся только кое-что восстанавливать заново, а вот размеры этого «кое-что» напрямую зависят от даты начала «реанимации» этой инфраструктуры. Напомню, что прошло уже почти 30 лет… Мне вспоминаются слова одного старенького инженера-ракетчика, в литературном изложении они примерно такие: «Когда у тебя исчез автомобиль – это не беда. Вот когда исчезает завод по производству этих автомобилей вместе с рабочими и инженерами. Плюс ещё к тому, «вор прихватил» смежные предприятия вместе с АЗС и станциями техобслуживания – вот это беда! Ракеты же, сынок, и создаются чтобы «исчезать», поэтапно, ступенями, на разном расстоянии от Земли». Мысленно аплодирую его словам стоя! Далее, вперемешку с нелитературными «эпитетами» цитировался Булгаков о «разрухе в наших головах». Также слова Михаила Афанасьевича упоминались, когда подымалась тема о якобы пропавшей проектной документации на «Энергию» - «рукописи не горят». По существу вопроса было сказано следующее: «Если кто-то утверждает, что невозможно сделать носитель по причине, якобы исчезнувшего проекта, тот ничего не понимает в проектировании и в производстве ракет». Не согласиться тут тоже трудно. Проектная документация - это не какой-нибудь фолиант, «испариться» она не может. Для примера, можно вспомнить стратегический бомбардировщик Мясищева М-4. Для его производства, на Авиастроительный завод №23 было направлено около 55 тысяч чертежей, которые до этого многократно тиражировались. Аналогичный объём чертежей и у «Энергии». Куда такая масса проектной документации может подеваться? По-моему, это нелепая отговорка для высоких руководителей, которые, мягко говоря, несведущи в ракетостроении. Кто думает, что у сверхтяжелой ракеты не будет другой работы, кроме как осваивать Дальний космос, тот глубоко ошибается. В Ближнем космосе у «Энергии» работы – непочатый край. Взять хотя бы, выведение спутников на довольно таки энергоёмкую геостационарную орбиту. «Энергия» способна вывести на неё «всего лишь» 18 тонн. Так к слову, почувствуйте разницу, на поверхность Марса – 25 тонн, а на орбиту вокруг Земли – 18. Кажется, что «шутки» небесной механики безграничны. Вернёмся к теме запуска на геостационарную орбиту. Как вы думаете, 18 тонн на такой орбите – это много или мало? На самом деле, нужно задаться вопросом, что определяет долговечность спутника на данной орбите? Ведь аппарату нужно практически постоянно корректировать своё местоположение. Для этого ему нужно иметь большой запас рабочего тела, а это и подразумевает большую массу спутника. Если всё-таки, полезный груз получается избыточный, то можно подумать о кластерном запуске спутников – это когда за один пуск выводятся на орбиту несколько космических аппаратов. Нужно ещё помнить, что выведение на орбиту нескольких спутников одной ракетой, как правило, дешевле, чем вывод каждого спутника по отдельности. Сразу же напрашивается аналогия о автобусе и количестве легковых автомобилей, которое потребуется чтобы перевезти столько же пассажиров, сколько и автобус. Тут вопрос рентабельности. Вообще, в ракетной технике есть закономерность, чем больше общая масса ракеты, тем больше процент выводимого на орбиту полезного груза. Объяснять, почему это так, по-моему, не надо. Не удивительно, что у «Энергии» и у «Сатурна-5» этот показатель самый большой, как упоминалось выше – 4%. Нужно ещё отметить, что кроме геостационарной орбиты есть не менее энергоёмкая геосинхронная орбита. Отдельно нужно сказать про выведение на орбиту тяжёлых модулей и платформ. Теоретически можно было бы обойтись менее грузоподъёмными носителями, но сборка на орбите чрезвычайно технологически трудное и поэтому, дорогое занятие. Этому служит подтверждение, что американцы в лунной программе «Аполлон» категорически отказались от двухпусковой схемы, поэтому и пришлось «городить» такого «монстра», как «Сатурн-5». Что касается использования «Энергии» для марсианских миссий, то тут у мировой космонавтики открываются практически неограниченные возможности. Мы даже не берём в расчёт высадку Человека на Красную планету. Поверьте, и без высадки, для «Энергии» найдётся много работы. Начнём с того, что энергетические возможности такой ракеты вполне позволяют осуществить миссию по забору марсианского грунта и доставки его на Землю, как это сделала в 1970 году «Луна-16». Правда, в отличие от лунной станции (которая выводилась ракетой-носителем «Протон-К»), марсианская станция может быть значительно крупнее. Более того, допускается возможность при одном пуске обеспечить доставку на Марс нескольких аппаратов. Следует ещё сказать, что такому массивному аппарату вполне «по плечу» глубокое бурение поверхности планеты с целью достижения криолитосферы, поиска воды и ископаемой жизни. Далее, запас мощности «Энергии» позволяют проигнорировать астродинамику, то есть, отказаться от сложных и поэтому рисковых траекторий и использовать так называемые «прямые» схемы полёта. Если же рассматривать многопусковые схемы полёта «Энергии», то самое «скромное», что приходит на ум – это возможность пилотируемого облёта Марса. Причём, космонавты отнюдь не будут на корабле пассивными «туристами». Согласитесь, есть огромная разница в том, что робот-манипулятор будет работать на поверхности планеты в онлайн-режиме, а не подчиняться командам с Земли, допустим, с сорокаминутной задержкой. Нахождение космонавта на марсианской суточной орбите (без посадки на планету) делает миссию не только энергетически более выгодной, но и делает её на порядок безопаснее. Завершая тему про эту воистину легендарную ракету, хочется сказать следующее, может быть не стоит нам «изобретать велосипед»? Имеются в виду разработки сверхтяжёлых ракет-носителей «Амур-5» и «Енисей-5», которые с переменным успехом ведутся с 2008 года. У разработчиков этих носителей есть «железная» отговорка, мол полезный груз у этих ракет будет расположен классическим способом, а не как у «Энергии» в боковом контейнере. Допустим, но как говорят, дорогу осилит идущий. Нельзя ли возобновить работы по производству вышеупомянутых двигателей РД-0120? Эти двигатели как раз фигурируют у проектируемых ракет, но работы эти не ведутся вовсе. Очевидно Роскосмосу нужно признаться, что в обозримом будущем у России сверхтяжёлой ракеты не будет. Более того, нужно честно сказать, что не будет ни каких реальных шагов по её созданию. Тогда нужно задастся вопросом: может быть для мировой космонавтики сверхтяжёлый носитель не нужен? Китайцы и американцы так не думают. В этих странах работы в этом направлении идут полным ходом. Если запуск китайской ракеты «Великий поход-9» дело будущего (2028 год), то пуск американского носителя SLS запланирован практически «на завтра» (2018 год). Что касается наших планов и самое главное, что реально будет сделано в этом направлении, по сей день так и остаётся загадкой.
  16. Мне это напоминает росписи в Соборе Святого Петра, где в одном месте и в одно время собрались три мегагения - Рафаэль Санти, Микела́нджело Буонарро́ти и Леонардо да Винчи. Так и при создании этого фильма, "компашка" собралась соответствующая - Циолковский, Швец...
  17. Для меня авторитет, например, С.П. Королёв, который планировал ещё 40 лет назад отправить людей на Красную планету. Дело тут в другом, если вы планируете зайти к соседке в гости в 2060 году, то это не значит, что у вас не было возможности сделать это 40 лет назад
  18. Афиша к легендарному фантастическому фильму "Космический рейс" (1935 год). Консультантом картины являлся не кто иной, а Константин Эдуардович Циолковский!
  19. Несмотря ни на что, Марс – наиболее подходящий кандидат на терраформирование. По величине гравитации предпочтительнее была бы Венера, ее тяготение составляет 0,9 от земного, в то время как на Марсе 0,38. Но венерианскую атмосферу очень сложно привести к благоприятным для нас условиям, а марсианский климат хоть и суров, но не настолько далек от нашего. Атмосфера на Марсе очень разреженная, но ее можно уплотнить, высвобождая связанный кислород из соединений в почве (пероксидов и озонидов). На Марсе имеются значительные запасы воды в виде льда под поверхностью и в полярных шапках. Если полностью растопить одну только южную шапку, поверхность Марса покроется слоем воды толщиной 11 метров (!!). А еще площадь поверхности Марса практически равна площади суши на Земле. Марсианские сутки схожи с земными и длятся 24 часа 39 минут 35 секунд. Кроме того, Марс и Земля имеют почти одинаковый наклон оси к плоскости эклиптики, поэтому на Красной планете тоже есть времена года.
  20. Небольшой прогноз на будущее..
  21. Мусульманам запретили летать на Марс Комитет при Высшем совете по делам ислама Объединенных Арабских Эмиратов запретил мусульманам участвовать в международном проекте Mars One, в рамках которого планируется осуществить полет на Красную планету в один конец с последующим основанием на ее поверхности колонии поселения. «Такое путешествие только в одну сторону представляет реальную опасность для жизни, что никогда не сможет быть оправдано исламом», — заявили в комитете при Высшем совете.
  22. Пожалуйста, марсианский монумент.
  23. А вот такое "огородничество" в ближайшем будущем (по мнению автора картинки) ожидает нас на Красной планете.
  24. Забавный марсианский корабль голубого цвета.
  25. Рубен Драккар. Композиция называется скромно - "Колония на Марсе".