Журнал «Юный техник» - Юный техник, 2007 № 05

А может быть, подыскать какого-нибудь другого малолетнего двуногого и заново провести контрольное наблюдение?..

В этом выпуске мы расскажем о марсианском лазере Светланы Урмацкихиз Магнитогорска, реактивном двигателе Александра Николаеваиз села Ильинского Орловской области и о бестопливном двигателе А.Убайдинаиз г. Рубцовска Алтайского края.

Экспертный совет удостоил Авторского свидетельства Светлану УРМАЦКИХ из Магнитогорска. Почетным дипломом отмечена идея Александра НИКОЛАЕВА из села Ильинского Орловской области.

УСТАНОВИТЬ ЛАЗЕР НА ОРБИТЕ МАРСА…

…предлагает Светлана Урмацких из Магнитогорска. Он даст энергию для разгона и торможения космических кораблей, тепло и свет поселкам исследователей. Энергию для его работы даст солнце. Вот как возникла идея такого лазера.

Иногда, раз в 20–30 лет, мы наблюдаем на Марсе ослепительные вспышки, имеющие яркость атомного взрыва и длительность в десятки минут. Это вспышки-импульсы естественного лазера, самопроизвольно образующегося в атмосфере планеты. Его мощность, как считают ученые, достигает многих миллионов киловатт.

Светлана предложила создать в атмосфере Марса подобный лазер искусственно. Прежде чем объяснить, как он работает, вспомним, как устроен обычный газовый лазер. Он состоит из стеклянной трубки, наполненной активным газом, в торцах которой строго параллельно друг другу установлены два плоских зеркала. Одно из них отражает свет полностью, другое — лишь частично.

Излучение в таком лазере возникает под действием внешнего светового импульса. Он возбуждает молекулы активного газа, и некоторые из них начинают отдавать свою энергию в виде квантов излучения. Эти кванты попадают на зеркала и начинают отражаться то от одного, то от другого. Процесс продолжается многократно. Всякий раз, когда луч проходит сквозь газ, растет число молекул, отдающих свою энергию, и это увеличивает мощность луча. Избыток его энергии выходит через полупрозрачное зеркало.

А теперь вернемся к лазеру Светланы. Активной средой в нем послужит сама атмосфера Марса, состоящая, в основном, из углекислого газа. Его молекулы, возбужденные ультрафиолетовым излучением солнца, готовы отдавать кванты инфракрасного излучения. Для того чтобы этот процесс сделать достаточно интенсивным, необходимо установить два параллельных зеркала, как в обычном лазере. Но зеркала должны быть выставлены строго параллельно с точностью до десятой доли длины волны. Даже в обычном лазере длиною около 1 метра сделать это нелегко. Светлана же предлагает создать лазер длиной в… 1000 км.

При таких размерах, казалось бы, правильно настроить зеркала невозможно. Но Светлана нашла остроумное решение. Она предлагает заменить зеркала уголковыми отражателями.

Уголковый отражатель — это система из двух или четырех зеркал, расположенных под углом 45°. Любой луч, вошедший в отражатель, возвращается обратно параллельно самому себе. Лучи уголковых отражателей, установленных напротив друг друга, как бы их ни расположили, будут многократно пробегать между ними, оставаясь параллельными.

Таким образом, для создания лазерного процесса в атмосфере Марса достаточно расположить в ней на нужном расстоянии два уголковых отражателя. Установка же их на стационарной орбите, на высоте многих тысяч километров над поверхностью планеты, как предлагает Светлана, вряд ли целесообразна. Плотность атмосферы здесь в миллионы раз меньше, чем у поверхности, и мощность лазера будет ничтожна. Отражатели лучше установить на двух башнях высотою 1,5–2 км. При диаметре отражателей 100 м можно получить лазер с мощностью излучения 2500 киловатт.

Добавим, что идея Светланы с большим успехом могла бы осуществиться и на земле. Наш воздух в качестве активной среды для лазера не годится, но можно наполнить газом длинную прозрачную оболочку, а по торцам установить уголковые отражатели. Мощность таких лазеров, работающих от энергии солнца, может достигать тысяч киловатт на километр длины! Патентное бюро журнала «Юный техник» присуждает Светлане Урмацких Авторское свидетельство за новизну и остроумие идеи.

РЕАКТИВНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ…

…способный повысить скорость ракеты в десятки раз, предлагает Александр Николаев из села Ильинского Орловской области.

Чем больше скорость струи, вытекающей из диздвигателя, тем больше скорость ракеты. У современных реактивных двигателей скорость истечения не превышает 4–5 км/с. Но существует явление, при котором получается струя со скоростью 40–50 км/с. Это — взрыв кумулятивного бронебойного снаряда. Если на его основе сделать реактивный двигатель, то удастся увеличить скорость ракет и во много раз уменьшить их массу, пишет Александр. И далее описывает устройство реактивного двигателя, использующего взрывы кумулятивных снарядов, — автоматическую пушку с очень прочным стволом (рис. 1).

В него подаются специальные облегченные кумулятивные снаряды, которые тут же и взрываются, а из ствола с огромной скоростью вытекают продукты их взрыва. Возникающая при этом сила реакции толкает ракету. Для того чтобы космонавты не ощущали тряски от периодически повторяющихся взрывов, ствол пушки установлен на гидравлическом амортизаторе.

Создать такой реактивный двигатель относительно несложно, но будет ли он настолько эффективен, как это полагает Александр?

Вспомним, как устроен кумулятивный снаряд (см. рис. 2).

В его взрывчатом веществе устроена выемка, покрытая слоем металла. При взрыве газы устремляются перпендикулярно поверхности выемки, частицы металла соударяются друг с другом и образуют мощную струю, направленную вдоль оси. Скорость ее, как сказано, огромна, в экспериментах она превышает 100 км/с.

Не только Александру, но и другим изобретателям приходила мысль создать на этой основе сверхэффективный реактивный двигатель, ведь если бы это удалось, стартовая масса ракеты для доставки на Луну груза в 1 т составляла бы всего 1200 кг. (Вспомним, масса современных ракет, доставляющих на Луну такой груз, превышает 300 т.) Не удивительно, что в 1956 году, когда один советский изобретатель предложил проект кумулятивного реактивного двигателя, его обсуждали в присутствии академиков на специальном заседании ЦК КПСС.