Юный техник, 2000 № 06

Хорошая идея, говорят, имеет свойство возрождаться и раз, и другой, и третий… До тех пор, пока не будет практически востребована. Так, вероятно, произойдет и в этом случае…

ЭКСПЕРИМЕНТ «ТРОС»

На российской космической станции «Мир» предполагается провести уникальный эксперимент «.Трос». Его результаты, возможно, помогут создать системы для поддержания высоты полета космических станций без расхода топлива, полагает заместитель руководителя полетов Центра управления полетами Виктор Благов.

Сейчас, как вы, наверное, знаете, «Мир» на постоянной высоте поддерживают импульсы двигателей грузовых кораблей. На это расходуется топливо. В рамках эксперимента «Трос» специалисты предполагают закрепить один конец восьмикилометрового троса на самом «Мире», а второй — на автономном средстве передвижения космонавтов, кресле с ракетными двигателями.

Центробежная сила — корабль ведь вращается вокруг Земли — натянет трос. При этом, считают специалисты, магнитное поле нашей планеты наведет в тросе электродвижущую силу (ЭДС) величиной около 600 вольт. Ее, полагает Виктор Благов, можно будет использовать для нужд космических станций.

Однако поначалу важно посмотреть, какой в действительности окажется величина ЭДС, решить другие вопросы.

Если же в трос подавать ток с борта «Мира», то вокруг него возникнет магнитное поле, которое, взаимодействуя с геомагнитным полем планеты, в зависимости от полярности сможет либо повысить высоту орбиты станции, либо понизить.

Величина этой силы скорее всего окажется ничтожно малой, однако при постоянном воздействии даст ощутимые результаты. Но это лишь часть того, что можно получить, используя в космосе такую, казалось бы, обыденную, чисто земную вещь, как трос.

Еще сто лет назад К.Э. Циолковский, описывая в работе «Грезы о Земле и небе» прототип конструкции орбитальной станции с искусственной тяжестью, полагал, что обеспечить ее можно вращением аппарата.

Причем лучше, если такое вращение будет осуществляться не вокруг собственной оси, а вокруг общего центра масс системы «аппарат — противовес», соединенной цепью. Систему, как мы знаем, практически не воссоздали и по сей день. Однако она послужила отправной точкой для дальнейших рассуждений. Пожалуй, первым опытом использования тросовой связки в космической практике был эксперимент, проведенный в 1960 году на американском спутнике «Транзит 1В». Вспомните, как фигурист на льду может менять скорость вращения вокруг собственной оси, то раскидывая руки, то прижимая их к груди…

Точно так же, выбросив на тросе груз, удалось замедлить вращение спутника вокруг продольной оси.

В 1966 году космические корабли «Джемени-11» и «Джемени-12» связывали тросами длиной по 30 м с ракетной ступенью «Анджена». Так впервые в мировой практике в космосе был создан первый орбитальный комплекс. Аналогичный эксперимент планировал в последние годы жизни и конструктор С.П.Королев, но не успел…

Восемь лет спустя научный сотрудник Смитсоновской астрофизической лаборатории при Гарвардском университете (США) Джузеппе Коломбо разработал концепцию привязного зонда, полагая, что со спутника или космического корабля, летящего в безвоздушном пространстве, можно спускать вниз на тросе зонды для исследования верхних слоев атмосферы или фотокамеры для съемки земной поверхности в более крупном масштабе. Просто запустить спутник на столь низкую орбиту нельзя: его затормозят верхние слои атмосферы, заставят опуститься еще ниже, и в конце концов он сгорит.

Впрочем, как показали дальнейшие расчеты, тросовые системы можно использовать не только для стабилизации полета зонда на определенной высоте…

ПРИЧУДЫ МИКРОТЯЖЕСТИ

Как уже сказано, в 1966 году в космосе соединяли тросами две орбитальные ступени «Джемени» с ракетной ступенью «Анджена». При этом выяснили, что попарное соединение двух небесных тел приводит к их стабилизации друг относительно друга растянутым тросом, занимающим вертикальное положение.

Вот почему так происходит.

Равновесное состояние существует только в центре масс связки, где сила притяжения в точности уравновешивается центробежной. Для нижнего же тела притяжение Земли превосходит центробежную силу, влечет его вниз. Для верхнего тела, наоборот, преобладает центробежная сила, и его тянет вверх.

Таким образом система уравновешивается, когда трос занимает положение на прямой, проходящей через верхнюю точку системы и центр Земли. Любое другое положение оказывается неустойчивым, система в конце концов обязательно стабилизируется именно таким образом.

Расчет показывает: если соединить две примерно одинаковые по массе платформы достаточно длинным (до 40 км) тросом, то экипажи внутри модулей смогут отличать верх от низа.