По окончании загрузки люки закрываются, герметизируются и внутри трубопровода создается почти полный вакуум. Чем выше разрежение, тем меньшее сопротивление будет испытывать ротор при раскрутке.
Вдоль вакуумированной трубы на эстакаде расположен статор линейного электродвигателя. Здесь же специальная магнитная система, при включении которой ротор-кольцо с полезным грузом внутри, предназначенным для выведения в космос, отрывается от стенки внешней трубы и зависает по ее центру.
Эта система магнитного подвеса и удержания подобна тем, что испытываются на современных магнитопланах. Она исключает возможность касания ротором стенок трубы на участках ее изгиба, например, когда эстакада пересекает впадину или возвышенность.
Теперь давайте посмотрим, как эта удивительная машина должна действовать.
Кольцо ротора, как уже говорилось, плотно охватывает поверхность планеты.
А теперь предположим, что длина окружности кольца начнет увеличиваться.
Что при этом произойдет? Правильно, соответственно начнет расти и диаметр кольца, оно начнет удаляться от поверхности Земли.
Как может кольцо растягиваться, ведь оно не резиновое? Да очень просто: в некоторых пределах, на 12- 35% своей длины, может растягиваться и сталь. Расчет же показывает: чтобы каждая точка кольца удалилась от поверхности на 100 км, вполне достаточно, если длина окружности возрастет всего на 1,6%. Растянут же кольцо центробежные силы, которые появятся, как только оно придет во вращение.
Итак, каким образом может действовать подобная система на практике?
Корпус ротора должен быть двойным:
наружный слой из материала высокой проводимости - алюминия или меди, а еще лучше - из сверхпроводящего сплава; внутренний - из прочной эластичной стали.
Статором всепланетного двигателя, как мы уже говорили, послужит эстакада. На ее обмотку будет подаваться переменный ток, который породит бегущее вдоль ротора магнитное поле. Оно наводит в наружном слое ротора поперечные токи, которые станут взаимодействовать с бегущим магнитным полем статора. В результате возникнет сила, направленная по продольной оси ротора. Находящееся в вакууме кольцо придет в движение.
Как показывает расчет, за 2-3 недели скорость разгона достигнет первой космической скорости - около 8 км/с. Притяжение Земли и центробежные силы будут уравновешены, внутри кольца возникнет невесомость.
При дальнейшем разгоне центробежные силы станут растягивать ротор, он начнет всплывать, но система магнитной центровки удержит его от касания верхней части трубы-кожуха. Но как только будет достигнута стартовая скорость 10 км/с, источники электропитания будут отключены, откроются держащие вакуумированную трубу замки, и она, распираемая через систему магнитной подвески центробежными силами, начнет уходить вверх.
Устройство автономного магнитного подвеса не допустит соприкосновения внешней неподвижной части кольца с крутящейся внутренней, так что вся система должна благополучно подняться на высоту порядка 100 км. Здесь уже сопротивление атмосферы практически отсутствует. Срабатывают пирозаряды, оболочка раскрывается, ее фрагменты опускаются вниз для повторного использования, а освобожденный ротор будет продолжать набор высоты.
При достижении 200-300 км над поверхностью планеты, разрывные силы превысят прочность соединяющих стержней и кольцо распадется на ряд фрагментов. Эти цепочки контейнеров с грузами начнут самостоятельную жизнь, превратившись в отдельные спутники.
Будет ли когда-нибудь общепланетарная система реализована на практике? Сказать трудно, здесь много сложностей не технического, а политического характера, ведь возводить ее придется всем миром. Принципиальных же затруднений с точки зрения технологии не видно уже сегодня. Не так уж велики и финансовые затраты - стоимость проекта оценивается в 500 млрд. долларов. Это вполне сравнимо с расходами на программу СОИ и меньше тех средств, что тратятся сегодня на "вооружение армиями планеты.
Возвращение решетчатого крыла
Общепланетарная система обещает в десятки раз удешевить стоимость вывода в космос 1 кг полезного груза. Но это не значит, что традиционные ракеты нам станут вовсе не нужны. Они еще послужат для полетов на другие планеты. Тем более их усовершенствование продолжается, появляются все новые проекты создания космических аппаратов многократного использования.
Но здесь речь пойдет не о них.
Знаете ли вы, что и традиционные наши "Союзы" тоже имеют крылья? Правда, крылья не совсем обычные...
Вспомним начало века. "Этажерки" - так, быть может, не совсем почтительно называли летательные аппараты первых авиаторов. Действительно, рассматривая в книгах, посвященных истории авиации, изображения первых аэропланов, порой даже не можешь с первого взгляда определить, сколько же у этого "летающего чуда" плоскостей: три, четыре, пять?.. Всех, пожалуй, перещеголяли англичане - инженер Г.Филлипс в 1893 году построил летательный аппарат, у которого было 40(!) плоскостей-пластин, скрепленных между собой стойками и расчалками.
Авиаконструкторы того времени рассуждали, казалось, совершенно логично.
Для лучшего полета аэроплана необходимо, чтобы его крыло имело большую подъемную силу. А подъемная сила при прочих равных условиях зависит от площади аэродинамических плоскостей.
Делать крылья большого удлинения поначалу не умели - их прочность оказывалась меньше требуемой. Поэтому одно крыло . и стали располагать над другим, словно полки этажерки. Удлинение каждой плоскости небольшое, крылья для большей прочности дополнительно связывались стойками и расчалками. Получалась вполне приемлемая конструкция:
и достаточно прочная, и обладающая достаточной подъемной силой.
Однако вскоре специалисты разочаровались в полипланных конструкциях уж слишком громоздкими они оказались. Последний в нашей стране самолет-триплан "КОМТА" закончил свою службу в 20-е годы. Лишь самолетыбипланы оказались долговечнее: знаменитые И-15 и И-16 воевали в небе Испании, да и сейчас еще можно увидеть в небе характерный силуэт "Аннушки" - биплана Ан-2.
Почему так получилось? С появлением на аэропланах мощных моторов, с увеличением скорости полета большие плоскости оказались уже не нужны.
Более того, многочисленные расчалки и стойки, да и сами "лишние" плоскости начали оказывать столь значительное сопротивление движению, что с началом второй мировой войны от них практически отказались. Предпочтение было отдано монопланам - самолетам, у которых было всего одно крыло, две плоскости по бокам фюзеляжа. Именно монопланы со стреловидным крылом и реактивным двигателем одолели звуковой барьер, летают ныне со скоростями 2-3 тыс. км/ч.
Впрочем, полипланные системы не забыты окончательно. Они, как ни странно, оказались нужны, когда летательные аппараты еще больше повысили скорость, стали вырываться за пределы земной атмосферы. Развитие ракетнокосмической техники потребовало создания нового типа плоскостей, которые при небольших размерах обладали бы эффективными тормозящими и планирующими свойствами.
Тогда-то специалисты и вспомнили снова о полипланных системах. В 1955 году ученые ЦАГИ и Высшей военноинженерной академии имени Н.Е.Жуковского образовали коллектив, который не был предусмотрен штатными расписаниями. Под руководством только что защитившегося доктора технических наук С.М.Белоцерковского нештатный коллектив энтузиастов стал всесторонне изучать полипланные системы, а точнее одну из их разновидностей решетчатые крылья.
Что такое решетчатое крыло? Помните, в начале этой главы мы упоминали о конструкции английского инженераизобретателя Г.Филлипса. Сорок плоскостей, скрепленных между собой, вот это и есть решетчатое крыло в первом приближении. Оно благодаря множеству плоскостей обладает хорошей подъемной силой, но, как показали эксперименты, самолет Филлипса оказался совершенно неустойчив в полете.
Почему? Можно ли исправить положение? Как? В этом группе Белоцерковского и предстояло разобраться. Причем интерес этот вовсе не был чисто теоретическим.
Да, конечно, в трудах основоположников аэродинамики Н.Е.Жуковского и С.А.Чаплыгина прямо указывалось, что полипланные системы обладают определенными преимуществами перед монопланными. Например, у монопланных крыльев при больших - до 30° - углах атаки происходит срыв воздушного потока и резкое уменьшение подъемной силы.
"Решетка" же позволяет достичь безотрывного обтекания потока и при 50°.
Но участники группы помнили и о практических опытах В.Ф.Шушанова, который еще в конце 40-х годов хотел использовать решетчатые крылья на планирующих торпедах. Такая торпеда, сброшенная с самолета, должна была спланировать в заданный квадрат на складных, весьма небольших по размерам, но очень эффективных крыльях.
