Механика космического полета в элементарном изложении - Левантовский В.И.
Скачать (прямая ссылка):
Но как возвести такую башню? Ответ стал ясен, по-видимому, совсем недавно, и он гласит: возводить нужно сверху, «с крыши», как предлагали строить дома архитекторы Великой Академии Прожектеров, посещенной Гулливером 2).
С борта стационарного спутника спускается на тросе грузик, снабженный маленьким реактивным двигателем на сжатом газе. Если трос натянут, то благодаря градиенту гравитации вся система располагается вдоль направления на центр Земли, а грузик продолжает вытягивать трос за счет одного этого градиента. В конце концов грузик достигнет земной поверхности. Однако эта система в своем движении будет все быстрее и быстрее обгонять Землю, так как суммарная сила притяжения к Земле будет непрерывно увеличиваться из-за опускания грузика. Центр масс системы будет двигаться по скручивающейся спирали (непрерывно
1J Pearson J. Anchored lunar satellites for cislunar transportation and communication.— J. Astronaut. Sci., 1979, v. 17, № 1 (реферат в экспресс-информации «Астронавтика и ракетодинамика», № 45, 1979). Здесь указана и литература по рассматриваемому вопросу.
2) Оказывается, Джонатан Свифт в «Путешествиях Гулливера» «предвидел» не только открытие спутников Марса, но и космический лифт! 436
ДОПОЛНЕНИЕ ПРИ КОРРЕКТУРЕ
уменьшающийся эллипс). Чтобы этого не происходило, нужно от спутника отделить на другом тросе грузик и направить его вверх, как своеобразный противовес первому. При этом верхний трос должен быть гораздо длиннее нижнего. Теперь суммарная сила притяжения увеличивается (дальний грузик-противовес едва-едва притягивается Землей), а центр масс системы перемещается за стационарную орбиту. При правильном подборе масс грузов и точном соблюдении длин тросов на любой момент времени (с учетом собственной массы тросов) можно достичь того, что период обращения всей системы грузик — спутник — «противовес» будет неизменно равен суткам или по крайней мере будет таковым к моменту зацепления нижнего конца за Землю х). И до этого и после оба троса очень сильно натянуты, причем максимум натяжения — на уровне стационарной орбиты. На каком-то промежуточном этапе новые стационарные спутники своими тросами укрепляют опасный участок.
После того как наша система стала прикрепленным спутником, превращение ее в космический лифт уже является вопросом техники. Нарастив снизу длину троса, мы поднимаем противовес еще выше, чтобы обеспечить устойчивое положение «орбитальной башни» для дальнейших работ. Если раньше башня сама собой держалась нижним концом над определенной точкой экватора и зацепление, по существу, не играло роли, то теперь башня стремится улететь прочь от Земли и держит ее только зацепление. В конечном счете возникнет сильно растянутая башня, имеющая наибольшее сечение на стационарной орбите, где напряжение растяжения — максимальное. В работе, цитированной в сноске на стр. 485, рассматривается башня высотой около 150 ООО км.
Важнейшая трудность, стоящая на пути описанного строительства, хотя и не принципиальна, но очень серьезна: это проблема прочности. Но, говорят энтузиасты, если нужного материала нет сейчас, то он наверняка появится в будущем, и ни тросы в начале строительства, ни готовая башня не разорвутся.
Беспокоит и судьба почти любых неманеврирующих искусственных спутников, которые будут сталкиваться с башней на экваторе. Немало и других проблем (см. уже цитированный номер «Литературной газеты»).
Межпланетные сообщения, по мысли тех, кто проповедует постройку в будущем «орбитальных башен», будут происходить путем перелетов между башнями на различных небесных телах. Торможение по прибытии при этом будет нуждаться в сравнительно слабом ракетном импульсе, если гипербола подлета имеет перицентр на нужном этаже башни, а то и вовсе его не потребуется. Когда соответствующая система разовьется, груз в башне можно будет поднимать за счет энергии спуска прибывшего груза, и стоимость выведения упадет еще дополнительно.
Можно думать, что башни на экваторах небесных тел не отменят ракетных перелетов, но для организации крупных грузовых потоков они — не исключено — сыграют свою роль.
Изложенная концепция находит немало сторонников. Среди них — старый энтузиаст и пропагандист идеи межпланетного полета, английский ученый и автор научно-фантастических произведений Артур Кларк, утверждающий, что орбитальная башня может быть создана через 50 лет после того, как будет принято решение о ее строительстве.
*) Движение механической системы происходит так, что ее центр масс движется как материальная точка, в которой приложены все векторы сил, действующие на отдельные точки системы. Это — основная теорема динамики системы. Приложение I
ПЕРЕЧЕНЬ ТАБЛИЦ В ТЕКСТЕ КНИГИ
Таблица 1. Космические двигательные системы (§ 10 гл. 1) Таблица 2. Сравнение двух групп космических двигателей (§10 гл. 1) Таблица 3. Элементы орбит планет и Луны (§1 гл. 13) Таблица 4. Физические и космодинамические характеристики планет,
Луны и Солнца (§1 гл. 13) Таблица 5. Четыре космические скорости (§3 гл. 13) Таблица 6. Гомановские траектории полетов к планетам, Солнцу и Луне (§4 гл. 13)
