Виктор Петров - Искусственный спутник земли

Одна из задач, возникающая при создании атомно-ионных двигателей для ракет, — разработка методов непосредственного превращения атомной энергии в электрическую, необходимую для работы ионных реактивных двигателей.

Источники энергии для ракетных двигателей.Ракетный двигатель, как и всякий другой, не может работать без источника энергии.

Единственным источником энергии, используемым в настоящее время в ракетных двигателях, является химическая энергия. При работе двигателя эта энергия может выделяться в реакциях двух типов. Наиболее распространенной является реакция горения. Эта реакция используется в рабочих процессах большинства существующих тепловых двигателей.

В некоторых жидкостных ракетных двигателях используется также химическая энергия, получаемая в результате реакции разложения некоторых веществ, сопровождающаяся выделением тепла.

В своем сочинении «Космический корабль» Циолковский описывает планирующий спуск ракеты в атмосфере без затраты топлива, при возвращении ее по огибающей Землю спиральной траектории после заатмосферного полета.

Ученый отмечает особую важность создания обитаемого искусственного спутника Земли. Спуск со спутника на Землю, по замыслам Циолковского, совпадающим с современными представлениями, будет происходить практически без затраты топлива, путем планирования в атмосфере на специальном планере, пилотируемом летчиком или автопилотом. Их задача — погасить космическую скорость планера (около 8 километров в секунду) путем постепенного торможения атмосферой. Взлет с Земли на спутник должен происходить с помощью ракет. Таким образом будет поддерживаться связь со спутником, необходимая для переброски оборудования, средств питания, для смены экипажа (членов экспедиции) и другого обеспечения постоянного функционирования спутника, пока в отдаленном будущем на нем не будут созданы условия для автономного существования.

В работе «Космические ракетные поезда», изданной в 1929 году, Циолковский предлагает поезда, составленные из ракет. Эти ракеты последовательно работают и поочередно отбрасываются в полете по мере опорожнения их баков, чем достигается увеличение конечной скорости, приобретаемой последней ракетой поезда. С той же целью Циолковский предлагал пускать группу ракет с поочередно работающими двигателями; по мере расходования топлива оно восполняется в части ракет путем переливания из других ракет, причем опорожнившиеся ракеты отделяются от группы.

В 1911–1912 годах в журнале «Вестник воздухоплавания» (Петербург) была опубликована статья, являющаяся продолжением работ Циолковского по ракетам. В этой статье, в частности, указывается на большие перспективы, открывающиеся перед ракетным летанием при использовании в качестве источника энергии для двигателя ядерных процессов и электронных или ионных двигателей.

Основная часть статьи посвящена плану завоевания и заселения мирового пространства человеком. Циолковский пишет: «Движение вокруг Земли ряда ракет со всеми приспособлениями для существования… может служить базой для дальнейшего распространения человечества». Константин Эдуардович считал, что основным источником энергии, обеспечивающим существование в неземных колониях, будет энергия солнечного излучения. Использование этой энергии должно также позволить выращивать растения в искусственной атмосфере в герметических прозрачных оранжереях.

Журнал, опубликовавший эту работу Циолковского, напечатал вместе с нею выдержку из его письма в редакцию, где говорится: «Человечество не останется вечно на Земле, но, в погоне за светом и пространством, сначала робко проникнет за пределы атмосферы, а затем завоюет себе все околосолнечное пространство».

Общие сведения о ракетном топливе.В ракетных двигателях применяются однокомпонентные и двухкомпонентные топлива.

Однокомпонентным топливом являются такие вещества или смеси, которые в процессе химических превращений способны создавать массы отброса или рабочее тело для реактивного двигателя. К ним, например, относятся: нитрометан, азотнометиловый эфир, безопасные смеси горючего с окислителем.

Двухкомпонентное топливо (или топливо раздельной подачи) имеет наибольшее применение. Такое топливо может быть самовоспламеняющимся при смешении горючего с окислителем в камере сгорания. Если оно таким свойством не обладает, то в системе двигателя необходимо иметь какое-либо зажигающее устройство.

Топливо должно обладать большой теплотворной способностью [18]и заданной удельной тягой [19].

Физико-химические свойства топлива должны обеспечивать безотказную, надежную и эффективную работу реактивного двигателя при всех заданных условиях эксплуатации.

Кроме того, топливо должно обладать наибольшим удельным весом и наибольшей газовой постоянной [20].

При выборе топлива учитывают экономические, производственные и эксплуатационные его качества.

Проблема топлива является одной из наиболее важных задач в развитии реактивной техники. В настоящее время трудно говорить о будущем топливе для реактивных двигателей, но освоение атомной энергии в СССР сулит большие возможности в разрешении этой задачи.

Возможность применения этой энергии для реактивных двигателей предусмотрел еще основоположник теории реактивного двигателя К. Э. Циолковский. Об огромнейших мощностях реактивных двигателей, необходимых для преодоления космической ракетой земного притяжения, Циолковский писал:

«Энергии взрывчатых веществ оказывается далеко не достаточно, чтобы хотя бы им самим приобрести скорость, освобождающую их от земного тяготения… Разложение атомов и есть источник огромной энергии, в 400 000 раз больше самой мощной химической энергии» [21].

В нашей стране имеются все условия для широчайшего изыскания и применения многих видов топлива. Мы обладаем большими запасами различного сырья для получения топлива и имеем мощную машиностроительную промышленность, способную решить сложные задачи создания реактивного двигателя.

По мнению иностранных ученых, запуск первых искусственных спутников Земли показал, что в СССР создали такое горючее для ракеты, которое позволило достичь первой космической скорости.

По сообщению журнала «Бизнес уик», американские специалисты сделали также «тревожный вывод» о наличии у русских лучшего, чем в США, горючего, способного придавать ракетам такую огромную скорость. К тому же, сообщают они, в США еще нет и двигателей, приспособленных для использования этих видов горючего.

Перейдем теперь к рассмотрению ракет-носителей ИСЗ, оборудованных реактивными двигателями и автоматическим управлением.