Машина-двигательОт водяного колеса до атомного двигателя
Шрифт:
Двигатель космических рейсов
В этой книге много говорилось о двигателе межпланетных сообщений. Но разговор этот теперь может быть вновь продолжен.
Начнем его с одной любопытной научной гипотезы.
На заре нашего века, в одну из ночей 1908 года, жители таежного района Подкаменной Тунгуски были взбудоражены сильным взрывом и последовавшим за ним сотрясением земной коры. Где-то в глубине тайги взмыл вверх ослепительный огненный шар, превратившийся потом в серебристые облака, долго еще блуждавшие над тайгой, освещая ночью окрестности бледными мерцающими лучами.
Суеверные
Ученые, зарегистрировавшие взрыв и сотрясение почвы на своих чувствительных приборах, решили, что они вызваны падением гигантского метеорита.
Однако царское правительство не хотело тратить средства на научные исследования метеорита — и долгое время в районе Подкаменной Тунгуски ученые не появлялись.
Только в годы советской власти была снаряжена экспедиция во главе с профессором Л. А. Куликом по отысканию Тунгусского метеорита.
Профессор Кулик и его товарищи с большим трудом пробирались через тайгу. Самоотверженно прокладывая себе путь, ученые, полные нетерпения и решимости, приближались к цели своей экспедиции. Им казалось, что вот-вот откроется обширная площадь с вырванными деревьями и глубоким кратером посредине.
Каково же было их удивление, когда, достигнув центра взрыва, они не обнаружили даже следов какой-либо воронки — кратера. Наоборот, в центре стояли, как столбы, голые стволы деревьев — без веток и верхушек, а по окружности деревья оказались поваленными веером, корнями к центру. Казалось совершенно непонятным, — куда же подевались остатки небесного каменного гостя? Были произведены раскопки, но на глубине двух метров обнаружился нетронутый, толстый слой вечной мерзлоты. Следовательно, и в землю не могли уйти осколки метеорита. Осталось предположить только одно: метеорит взорвался и весь до основания сгорел еще в воздухе.
Долгое время было, однако, непонятным, какая энергия могла вызвать этот взрыв. Ведь при падении с огромной космической скоростью удар о землю, при котором кинетическая энергия превращается в тепловую, и мог быть причиной взрыва… Но в воздухе ведь никакого удара быть не могло?
И вот, после того, как над городом Хиросима произошел почти такой же взрыв с таким же ослепительным огненным шаром и с такими же радиоактивными облаками, появилась у некоторых ученых мысль о том, — не был ли взрыв Тунгусского метеорита атомным взрывом?
А вслед за этой мыслью появилась новая: быть может, не обычный метеорит, а межпланетный снаряд, летевший на атомном горючем, например с Марса, вторгся в земную атмосферу. Возможно, раскалившаяся в полете оболочка расплавилась и «подожгла» атомное «горючее»?
Сторонники этой гипотезы рассчитали, что именно в 1908 году такой межпланетный корабль мог после временной остановки на планете Венере наилучшим образом перелететь на Землю с Марса, так как в этом году расстояние между Землей и Венерой было наикратчайшим.
Еще нельзя сказать, правы или ошибаются сторонники столь интересной гипотезы, но будущее межпланетных кораблей, которые должны подняться с Земли, всё чаще и чаще связывается с атомной энергией.
Ведь если удалось бы заставить ракету лететь на атомной энергии, — разве это был бы не наилучший двигатель для космических рейсов?
Главным препятствием в постройке межпланетного корабля является необходимость больших запасов горючего. Но ведь атомное «горючее» самое экономное, — его-то потребуется совсем мало.
Другим препятствием является необходимость перевозки, кроме топлива, еще и окислителя. Но для «атомного горючего» окислителя не надо.
Однако создать атомную ракету пока не так-то просто.
Предлагается много разных проектов, но ни один из них еще не кажется вполне осуществимым.
Так, например, есть предложение построить атомную ракету с реактором. Это значит, что в ракете будет сооружен атомный котел. Здесь будет выделяться большое количество тепла. Но откуда возьмется газ, который должен с большой скоростью вытекать из реактивного сопла? С этой целью предлагается запастись сжатым газом или водой. Вода занимает меньше места, а водяной пар, нагретый до очень высоких температур, ничем не отличается от газа. Он будет вытекать из сопла с большой скоростью.
Космический атомный корабль будущего.
Однако в этом проекте есть много недостатков: во-первых, всё равно необходимо запасаться газом или водой. Правда, не надо брать окислитель, но зато вес атомного реактора и защиты к нему не так уж мал.
Во-вторых, — и это самое главное — ведь в камере реактивного двигателя газ должен быть нагрет до возможно более высокой температуры. А материалы атомных реакторов не позволяют очень высоких нагревов. Кроме того, и время на передачу тепла от реактора к газам отводится очень малое, — значит, температура газовой струи перед соплом будет низкая и термодинамический коэффициент полезного действия такого двигателя будет тоже низким.
Есть и такое предложение.
В обычной ракете с химическим топливом удается уже тетерь получать температуру сгорания порядка 3000 °C. Стенки камер таких ракет специальным образом охлаждаются и выдерживают подобный режим работы двигателя. Используя атомное горючее, предлагается подавать в камеру сгорания обогащенный уран, например в виде порошка, вместе с рабочим телом. В камере начнется цепная реакция, быстро нагревающая содержимое до температур порядка 4000–5000 градусов.
Если бы удалось практически организовать так работу атомного ракетного двигателя, вероятно, это было бы более правильным решением, чем предыдущее.
А вот если бы удалось, наконец, овладеть термоядерной реакцией, удалось научиться управлять ею, получать нужную температуру и скорость этой реакции, — вот тогда вопрос с двигателем для межпланетных кораблей был бы окончательно решен. Было бы, наконец, найдено необходимое «концентрированное» топливо. Ведь эта реакция будет совершаться при большой температуре прямо в камере сгорания, а не в реакторе. Здесь также не потребуется специальных окислителей. В качестве «горючего» будет использован газ, и в результате реакции тоже получится газ, который, вытекая через реактивное сопло, создает также реактивную силу тяги. А если к тому же вести испарение воды, то можно будет получить любой мощности двигатель.