"Знание — сила" 1964 г, №2, с.47-48

В. ТОБОЛЕВ Рис. М. УЛУПОВА

ПРОВОДА УХОДЯТ В НЕБО

На стартовой площадке космодрома идут последние приготовления. Через несколько минут прозвучат напутственные слова: «...четыре, три, два один, ноль!».

Ракета стоит у подножья ажурной башни, вершина которой исчезает где-то в облаках. Ничего удивительного: высота ее пять километров. Вдоль поверхности башни, словно два рельса, тянутся две параллельные медные шины. Осторожно: напряжение между ними 220 киловольт. Ракета касается их штангой, похожей на троллейбусную.

Старт! Ослепительное белое пламя вспыхивает под соплом двигателя. Колонна света приподнимает космический троллейбус над землей. Скользя вдоль направляющих, ракета уносится в небо. С каждой секундой растет скорость. Высота — один километр. Два. Четыре. Сейчас будет вершина башни. Вот она!

Башня кончилась. Но ракета по-прежнему мчится вдоль направляющих. Как они тут держатся! Давайте последуем за «троллейбусом». Периодически от медных шин-направляющих отходят в стороны тонкие тросы-распорки. Они прикреплены к неподвижно висящим в небе небольшим двигателям, которые, как и двигатель ракеты, получают энергию по проводам с земли. Силой своей тяги они поддерживают направляющие в вертикальном положении.

Высота — пятнадцать километров. Направляющие кончились. Они сделали свое дело — ракета сошла с них на скорости 4 километра в секунду. Дальше она летит вверх по инерции, как брошенный в небо камень.

ЭЛЕКТРИФИЦИРОВАННЫЙ КОСМОС

Все выше забирается ракета, все медленнее она движется. На высоте 200 километров ее скорость составляет лишь 2 километра в секунду. А чтобы разорвать путы земного тяготения, нужно свыше 11 километров в секунду. Где взять недостающую скорость?

Не волнуйтесь, все предусмотрено. Ракета опять оказывается на электрифицированном участке. Штанга снова мчится вдоль направляющих. Они доводят «троллейбус» до высоты 400 километров, помогая ему набрать нужную скорость. Попутно сообщают ему и нужное направление. А потом — «счастливого пути к Марсу», окрестности которого точно так же электрифицированы, и поэтому возвращение оттуда не составит никакой проблемы.

У вас уже, вероятно, возник вопрос: откуда берется ток в «троллейбусных» проводах, которые висят на высоте нескольких сот километров над Землей. И, кстати, каким образом они там висят?

Оказывается, и здесь их поддерживают ракетные двигатели. Только питаются они, конечно, не энергией с Земли. Их снабжают током солнечные электростанции, расположенные вдоль «троллейбусной линии» в космосе. От этих же станций получают энергию и ракеты-«троллейбусы».

Любопытно, что делать тут провода из меди — металла с хорошей электропроводностью, но сравнительно дорогого — вовсе не требуется. При температуре космического пространства многие металлы и сплавы становятся сверхпроводниками и не оказывают сопротивления электрическому току.

Висящие в пространстве двигатели играют роль опор, которые держат на себе двухсоткилометровой длины «троллейбусный» провод. Они неподвижны, словно врытые в землю столбы. Почему — это понятно: все приложенные к ним силы — тяга, вес, натяжение распорки — взаимно уравновешены.

Режимом работы двигателей можно управлять на расстоянии по радио. Меняя их тягу, нетрудно добиться, чтобы «троллейбусная линия» в космосе приняла любое направление — к Луне, Марсу, Венере, хоть к Альфе Центавра.

РАКЕТЫ НА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ТЯГЕ

Этот удивительный способ отправлять ракеты в космос предложен не писателем-фантастом, как могло бы показаться. Автор его — видный чехословацкий электротехник, профессор Политехнического института в Братиславе А. Блага. Он убежден, что успехи техники рано или поздно заставят отнестись к идее космического троллейбуса с подобающей серьезностью.

«Сердцем» такого «троллейбуса» будет ионный двигатель. Его принцип весьма несложен. По устройству этот двигатель несколько напоминает обычную радиолампу. Но стеклянного баллона нет, разумеется. Есть два электрода, между которыми создается сильное электрическое поле.

Как известно, под действием поля заряженные частицы начинают двигаться от одного электрода к другому — в зависимости от знака заряда. Источником таких частиц обычно служит металл цезий. Дело в том, что он легко возгоняется: из твердого состояния переходит сразу в газообразное. Пары цезия хорошо ионизируются. Так возникает смесь ионов металла и электронов. С помощью специального устройства эта смесь «просеивается». Электроны слишком легковесны, поэтому они идут в «отходы». А «массивные» ионы, двигаясь в электрическом поле, разгоняются и с огромной скоростью вылетают из сопла, создавая ракетную тягу.

Скорость ионов зависит от напряжения между электродами. Из расчетов следует, что ее можно довести до 1000 километров в секунду. Это примерно в 400 раз больше скорости струи на выходе из сопла двигателя, работающего на химическом топливе. Значит, выброс килограмма цезия даст такой же эффект, как и сжигание в обычном двигателе 400 килограммов топлива, то есть фактически от баков с топливом мы избавляемся. Вместо огромных резервуаров с десятками и сотнями тонн химического топлива достаточно будет небольшого контейнера с несколькими тоннами цезия. За счет этого увеличится вес полезной нагрузки.

Ионные двигатели еще не вышли из стен лабораторий. Существуют лишь экспериментальные модели. Тяга их измеряется пока граммами, в лучшем случае — десятками граммов. Однако и размеры у них невелики — примерно с термос или около этого. Что мешает составлять из таких двигателей «пакеты», которые обеспечат любую требуемую тягу!

Сейчас главное препятствие — необходимость в мощных источниках тока. Ясное дело, обычный аккумулятор тут не годится. Не спасет и атомный реактор. Установка получается слишком громоздкой и тяжелой.

Но есть заманчивый выход. Зачем нам, собственно, держать источник тока на борту космического корабля? Ведь электроэнергию можно передавать на расстояние по проводам. Как передать ее двигателю космического корабля, мы уже знаем — надо электрифицировать космос. Эта дерзкая идея сегодня воспринимается, конечно, слишком фантастической. Но завтра...