Александр Фролов - Новые космические технологии

Рассматривая спектр упомянутых выше технологий, от давно известных, до фантастических, можно сделать вывод о том, что, на данном этапе развития нашей цивилизации, имеет смысл концентрировать усилия разработчиков в области проектирования транспортных средств нового типа, использующих такие активные движители, которые не требуют топлива для создания движущей силы. Все современные космические программы имеют жесткие ограничения, поскольку они используют общепринятую, но давно устаревшую концепцию реактивного топливного движителя. Новые технологии дают неоспоримые технологические преимущества в области космических, воздушных, наземных и морских перевозок, снижая себестоимость и неограниченно увеличивая дальность перевозок. Это огромные рынки сбыта, которые растут, учитывая планы аэрокосмических компаний по освоению ближнего космоса в 2020–2030 годы (например, строительство космических гостиниц).

В данной книге, отдельно не обсуждается роль предлагаемых технологий для развития военнопромышленного комплекса, поскольку это очевидно. Подразумевается, что предлагаемые идеи имеют большое значение для совершенствования новейших видов вооружения, и разработки в данной области должны получить серьезную государственную поддержку, как стратегически важные проекты.

Зададимся простым вопросом: на нашей планете постоянно в движении находятся миллиарды людей, машин и т. п. Все они двигаются реактивным методом, отталкиваясь от поверхности планеты. Каждый из нас движется по дороге в нужном направлении, сообщая планете соответствующий импульс в противоположном направлении. Влияет ли суммарный реактивный импульс на скорость вращения планеты? Ответ очевиден: нет, не влияет. Вектора сил реакции планеты на действия отдельных людей, машин и т. п. не упорядочены, поэтому, в системе отсчета планеты, суммарный реактивный импульс в ответ на множество импульсов равен нулю.

Данную ситуацию можно воспроизвести в техническом устройстве, которое позволяет создавать реактивные транспортные средства нового типа, требующие источник энергии (тепла), но не расходующие рабочую реактивную массу. Рассмотрим схему, показанную на рис. 1.

Рис. 1. Движитель с замкнутым контуром реактивной массы

В данной конструкции должен быть реактор (камера сгорания), в котором рабочая масса нагревается источником тепла, расширяется, давит на стенки реактора, и вылетает через сопло. Автоматическая система управления должна обеспечить регулировку величины давления внутри реактора, подавая в него охлажденное рабочее вещество, в нужном количестве, и регулируя подачу тепловой энергии от источника тепла.

Очевидно, что реактивный поток массы вещества, выбрасываясь из реактора через сопло назад, будет сообщать всему корпусу движителя импульс вперед, что обеспечит ускоренное движение всего транспортного средства, в нужном направлении. В отличие от обычных реактивных движителей, предлагается направлять реактивный поток не в окружающую среду, а в специальный «глушитель», в котором частицы рабочей массы теряют свою кинетическую энергию, отдавая тепло через теплообменник в окружающую среду. Далее, с помощью системы принудительной циркуляции, охлажденная рабочая масса должна возвращаться в реактор.

Вещество, применяемое в роли реактивной рабочей массы, не должно изменять своих химических свойств, при многократном нагреве и охлаждении. Это вещество не является сгораемым топливом, которое применяется однократно, меняет свои химические характеристики, и выбрасывается в окружающую среду. От рабочего вещества реактивного замкнутого цикла требуется, чтобы оно, при минимальных затратах тепловой энергии, быстро и значительно расширялось в объеме при нагреве, что позволит создать мощный реактивный поток, имеющий большую кинетическую энергию. Желательно также, чтобы частицы рабочего вещества имели большую массу, так как импульс частицы есть произведение ее массы и скорости.

Древние арийские рукописи упоминают о летательных аппаратах, использующих ртуть в замкнутом цикле: они называли их «виманы». Современные технологи смогут подобрать и другие вещества, кроме ртути, которые целесообразно использовать в подобных циклах нагрева – охлаждения, причем, с большим коэффициентом объемного расширения при нагреве, и большой атомной массой частиц. Возможно, это будут сплавы металлов.

Данное устройство, рис. 1, впервые обсуждалось в 1996 году [1]. Оно было названо «энтропийный движитель», поскольку в нем создается градиент энтропии при реактивном взаимодействии: для части импульса, который передается корпусу движителя, необходимо обеспечить минимум энтропии, его импульс формируется в одном заданном направлении. Для реактивного потока рабочей массы, за счет специальной конструкции «глушителя», ставится задача получить максимум энтропии, направляя импульсы частиц рабочей массы хаотически в разных направлениях. Надеюсь, читатель понимает аналогию с рассмотренной ранее задачей о передаче реактивных импульсов планете от многих объектов, которые по ней хаотически движутся, отталкиваясь от нее.

Недостатком предлагаемой конструкции движителя является необходимость в отдельном источнике тепла, нагревающем рабочую массу. В обычных реактивных системах, топливо само горит, объединяя в себе функции рабочей реактивной массы и источника тепла. Однако, несомненным преимуществом реактивных систем замкнутого цикла рабочей массы является возможность длительной работы, практически неограниченной, при условии полного возврата рабочей массы в реактор (камеру сгорания) и работоспособности источника тепла.

Для космической техники, эти функции очень существенны, и если источник тепла может получать подзаряд от солнечных батарей, то длительность полета становится неограниченной. Для мощных движителей, источником тепла может быть ядерный или термоядерный реактор, с запасом ресурсов на десятки лет.

Очевидно, что такие движители могут найти применение в подводном флоте, поскольку они не создают шумов, хотя оставляют за собой тепловой след.

Мы обсуждали данную тему, в частном порядке, с Академиком Владимиром Ивановичем Зубовым в 19941999 годах. Он высоко оценил саму идею, не сомневался в ее теоретическом обосновании, и выражал интерес к прикладным исследованиям. Однако, тогда мы не смогли создать рабочую группу в РАН. Возможно, такие проекты идут в лабораториях разных стран, и хотелось бы вновь поднять данную тему в России.

Рассмотрим еще один пример реактивного движителя, работающего по замкнутому циклу.