ЛИФТ В КОСМОС И НА ОКЕАНСКОЕ ДНО

Главная Жизнь 01:01 22 Мая 2003 142

- Строительству лифта в космос должно предшествовать создание и использование тросовых систем на орбите, - говорит руководитель Научно-технического центра ЦНИИ машиностроения (ракетно-космическая отрасль) Владимир ХОДАКОВ. - На первом этапе можно запланир

Григорьева Т.

Напечатать

При этом сама станция перейдет на более высокую орбиту. Колоссальный выигрыш здесь в том, что и спуск корабля, и подъем МКС не потребуют расхода топлива - ни грамма. И это не фантастика, есть детальные инженерные разработки, все готово для проведения космических экспериментов и последующего оснащения станции орбитальной тросовой системой...
Ходаков рассказывает, что еще в 1964-м под руководством главного конструктора космических систем легендарного Сергея Павловича Королева началась подготовка к удивительному эксперименту. Планировалось соединить стальным километровым тросом пилотируемый корабль "Восход" с последней ступенью ракеты-носителя. Эта связка из двух космических объектов должна была вращаться на орбите вокруг общего центра с постоянной скоростью, что создавало бы небольшую искусственную тяжесть на "Восходе". Королев, вероятно, добился бы реализации поставленной задачи, но в январе 1966-го он умер на операционном столе в одной из московских клиник. Его преемники проект отложили...
Необычными тросовыми системами занялись в РКК "Энергия" только 20 лет спустя. Времени было потеряно немало. Сегодня несколько российских институтов и исследовательских центров имеют свои проекты в этой сфере. Но, увы, дело у нас пока ограничивается лишь бумажными разработками. А вот Соединенные Штаты, Канада, Япония, Италия уже осуществили непосредственно в космосе ряд важных опытов. "Мы могли быть впереди, а вот отстаем, хотя в заделе у нас и сегодня есть интересные разработки", - с горечью констатирует мой собеседник.
- Владимир Николаевич, начнем с самого главного - окупятся ли в будущем предлагаемые конструкторами исследования, эксперименты, стоимость которых составит сотни миллионов долларов?
- Не только окупятся, но откроют принципиально новый этап в освоении ближнего и дальнего космоса. Через пять-шесть десятилетий полезные грузы будут, я в этом не сомневаюсь, перемещаться на орбитах или отправляться в дальний космос с помощью тросовых систем. Они найдут широкое применение и на орбитальных станциях.
Принцип действия этих конструкций достаточно прост. Представим, что вокруг Земли на высокой орбите летит станция, а под ней, на более низкой - корабль. Они соединены длинным (20 - 50 километров) тросом. И на станцию, и на корабль действуют две противоположные силы. Во-первых, притяжение Земли (вектор направлен вниз), во-вторых, центробежная сила, устремленная вверх. У свободно летящего спутника эти две силы уравновешивают друг друга, благодаря чему он не падает на Землю. Но если два космических объекта соединены тонким канатом - ситуация иная.
Полет корабля, находящегося на низкой орбите, тормозится прикрепленным к нему тросом и станцией. Скорость его оказывается меньше, чем если бы движение было без "веревки". А станцию, наоборот, этот же трос как бы "насильно" тащит вперед, потому что прикрепленный на другом конце корабль должен облетать земной шар по низкой орбите быстрее. Таким образом, станции придается избыточное ускорение.
Здесь важно подчеркнуть, что и торможение нижнего объекта космической связки, и ускорение верхнего происходит исключительно за счет факторов небесной механики, топливо не расходуется совершенно. В результате центробежный вектор, действующий на станцию, превышает земное притяжение и как бы стремится вытолкнуть ее вверх, но не пускает трос. А на корабле, наоборот, центробежная сила оказывается слабее земного тяготения, и он не падает вниз только потому, что его опять-таки удерживает трос. Благодаря действию этих разнонаправленных сил канат постоянно находится в натянутом состоянии. Но стоит отцепить трос, как корабль сразу же устремится к Земле, а станция - на более высокую орбиту. Достаточно длинный канат (например, 50-километровый) позволит только за счет динамических особенностей тросовой системы спускать грузовые корабли с орбиты, направляя их для затопления в заданный район Тихого океана. При этом станция будет подниматься на 10 километров.
Следующим, более отдаленным этапом должно стать выведение в космос кораблей и станций с помощью тросового космического лифта. Не буду останавливаться на технических подробностях, скажу лишь, что сегодня работы по этим направлениям затормозились из-за отсутствия финансирования. Но в перспективе проекты станут реальностью, потому что за новыми системами - будущее космонавтики.
- Что показали эксперименты в этой сфере?
- В ходе реализации американских проектов "SEDS-1" и "SEDS-2" от последней ступени ракеты-носителя "Дельта-2" отводились полезные грузы на тросах длиной 20 километров. То есть этот важный этап уже практически пройден. Отрабатывался спуск капсулы с орбиты, а также развертывание системы в вертикальное положение. Эксперименты подтвердили правильность конструкторских расчетов. Планировалось также опустить с корабля "Спейс Шаттл" по направлению к Земле рекордно длинный 100-километровый трос, но организация столь масштабных работ на орбите потребовала бы больших расходов, и проект на неопределенное время заморозили. Всего же зарубежные коллеги провели в космосе 15 экспериментов с тросовыми системами. О важности нового направления говорит и тот факт, что перспективы использования этих систем в космонавтике обсуждались на четырех международных конференциях.
- Не могли бы рассказать о проектах, разработанных у нас?
- Серьезные разработки есть, в частности, в ракетно-космической корпорации "Энергия". Реализация одного из проектов была намечена на вторую половину 90-х годов. Мы готовились соединить станцию "Мир" и корабль "Прогресс" 20-километровым тросом из синтетического волокна. Планировалось после недельного полета разделить связку. Корабль перешел бы на более низкую орбиту, а станция - на более высокую. В следующем эксперименте длину троса должны были увеличить до 50 километров. Но, к сожалению, из-за нехватки средств осуществить свои задумки конструкторы до сих пор не смогли.
Между прочим, уже были изготовлены 20-километровые тросы, разработана лебедка, ряд других элементов. Сегодня такой эксперимент можно было бы осуществить на МКС. Готовность наших конструкций - примерно 30 процентов. Чтобы завершить подготовку, надо полтора миллиона долларов. Найти такую сумму пока не удается, ведь не хватает средств даже на изготовление пилотируемых и грузовых кораблей, необходимых для обслуживания МКС. Вот и пылятся тросы, уникальное оборудование на складе.
- Сколько весит 20-километровый трос?
- Для его изготовления был использован весьма прочный синтетический материал типа "кевлар". Диаметр - 3 миллиметра, масса 20-километрового троса - всего 70 килограммов. Техника, однако, быстро идет вперед, сегодня создаются новые материалы, обладающие уникальными характеристиками. И такой "шнур", но длиной уже не 20, а 50 километров, может иметь массу менее 100 килограммов. Это позволяет приступить к изготовлению не экспериментальной, а штатно эксплуатируемой тросовой системы многократного использования для спуска с орбиты на Землю грузовых кораблей, капсул, а также отработавших свой ресурс модулей, ферм, панелей. Экономический выигрыш составит через несколько лет сотни миллионов долларов в год, а в перспективе, возможно, и миллиарды долларов.
- Так почему же не создаются эти системы? Кто не хочет сэкономить такую астрономическую сумму денег?
- Все дело в том, что вначале необходимо вложить средства в проведение экспериментов, изготовление соответствующего оборудования, а также специального модуля, который будет пристыкован к МКС. Вложение средств и отпугивает тех, кто определяет финансирование космической отрасли.
- Речь идет только о транспортных операциях - переводе спутников, кораблей, станций на более высокую орбиту и спуске с нее грузов?
- Не только. Трос из электропроводящих материалов может быть использован для зарядки аккумуляторов космических объектов или питания бортовой аппаратуры. Электрический ток сам потечет по тросу при движении его в магнитном поле Земли.
Далее, если станция соединена канатом с летящим ниже ее объектом, то на ней появляется небольшая искусственная тяжесть. Искусственная гравитация окажется очень небольшой, но все-таки вода из стакана не будет разлетаться по всему модулю в виде прозрачных шариков, а выльется на "пол". И космонавт будет чувствовать, где пол, а где потолок. Наконец, с помощью тросов можно размещать на большом удалении от станции ядерную энергоустановку, склад топлива, а также лаборатории и производства.
Международная космическая станция будет функционировать, как минимум, до 2015 года. На смену ей должны прийти долговременные орбитальные комплексы нового поколения, в том числе с использованием тросовых технологий. Как показывают конструкторские проработки, это будут многоблочные станции, соединенные несколькими канатами и лифтом. Корпорация "Энергия", чтобы закрепить российский приоритет, получила патент на такую орбитальную станцию, предоставив экспертам соответствующие чертежи и расчеты. Этот комплекс может быть построен примерно к 2050 году. Его технические возможности будут неизмеримо выше, чем у МКС.
- Может ли быть использован опыт создания тросовых систем для производственных целей в земных условиях?
- Конечно. Например, при добыче полезных ископаемых со дна океана. И такой проект был разработан в нашей стране в восьмидесятых годах прошлого века. Тогда ряду научных институтов и конструкторских бюро бывшего Советского Союза поручили проработать предложения по промышленной добыче железомарганцевых конкреций, огромные запасы которых покоятся на дне океана. Организация Объединенных Наций закрепила за СССР, если память мне не изменяет, участок дна Тихого океана к западу от Никарагуа.
Специалисты (в частности, ракетно-космического предприятия "Энергия") предложили использовать в этом проекте тросовые системы. Общая схема выглядела так. Предлагалось построить выдерживающий шестибалльный шторм специальный корабль с огромным люком в днище. Через него в океанскую пучину на глубину шесть километров опускаются тросы и электрические оптиковолоконные кабели, которые присоединяются к находящемуся на дне скреперу (это такая землеройная машина с большим ковшом). Для подводных работ надо было создать специальный скрепер, который выдерживал бы огромное давление, мог работать в водной стихии, причем без машиниста - только по командам с корабля.
Специалистам приходилось решать множество неожиданных задач. Например, выяснилось, что если покрасить тросы и кабели черной краской, то акулы их не грызут, а белый цвет привлекает морских хищников, и они атакуют канаты.
Конструкторы уверенно шли к намеченной цели, но в 1993-м проект был заморожен: в стране начался "эксперимент" иного рода, наша экономика, вся Россия оказались в тяжелейшем кризисе... Впрочем, эти разработки, не сомневаюсь, будут со временем востребованы. Ведь запасы полезных ископаемых на суше истощаются, и нам неизбежно придется расширять добычу их на морском и океанском дне.
В заключение хотел бы подчеркнуть, что в России есть немало перспективных проектов в различных областях науки и техники. Этот интеллектуальный потенциал пока во многом не востребован. А время идет. Как бы не опоздать, как бы не оказалась Россия на обочине научно-технического прогресса.

Напечатать

Жизнь 00:10 / 07 Марта 2024 5222

Псы тоже летают

В тестовом режиме запущена новая услуга - перевозка питомцев на соседнем пассажирском кресле

Евгений Смирнов

Труд

А помните, как «Аэрофлот» обвиняли в бездушном отношении к путешествующим животным? Критика имела последствия. Как сообщила пресс-служба компании, по итогам прошедшего года на треть увеличилось количество...