Загадки звездных островов. Книга 1 (сборник)

Надо сказать, что это одна из трудностей, с которыми столкнулись конструкторы космических аппаратов. И дело оказалось не только в воде. Кроме резервуаров с водой, на борту имеются еще и резервуары с жидким топливом. Если говорить о воде, то ее из бачка можно вытрясти. Топливо же должно подаваться к двигателям равномерно. Так что конструкторам с жидкостью, оказавшейся в невесомости, также пришлось ставить мысленные эксперименты. И только на первый взгляд кажется, что эксперименты эти очень просты.

Итак, жидкость в невесомости сама по себе переливаться никуда не хочет. Как же можно выйти из этого положения?

Предположим, мы ничего не знаем о том, как в действительности устроены жидкостные резервуары на космических аппаратах, поэтому займем место конструкторов и, опираясь на законы физики, решим эту задачу самостоятельно.

Первое, что приходит в голову, скажем, для бачка с питьевой водой — это механический поршень, приводимый в движение обыкновенной рукояткой. Примером может служить обыкновенный медицинский шприц. Кстати, тот же поршень может приводиться в движение сжатым воздухом.

А вот конструкторы космических кораблей придумали устройство проще. Поршень заменили тонкой гибкой диафрагмой, которая перегораживает резервуар на две части. В одной части находится вода или жидкое топливо, в другой — полость, в которую можно вводить воздух под давлением. Как только давление в полости поднимается, диафрагма давит на жидкость и вытесняет ее в трубопровод: воду для питья, или гигиенических нужд, или для полива растений, или топливо для подачи его к двигателям.

Заметим, что хранить жидкость в невесомости можно только в закрытых резервуарах или в сосудах, откуда она не может "сбежать". При устройстве бортового душа, например, конструкторам пришлось позаботиться о герметичности душевой кабины, а для моющегося космонавта сконструировать специальный загубник, через который он мог бы дышать, не рискуя, что капельки воды могут попасть ему в легкие. Вода в душевую колонку подается под давлением, "протаскивается" струей воздуха через душевую кабину и в противоположной стороне отсасывается в специальный резервуар.

Прав ли Архимед?

…Вы на орбите, и у вас в руках автоматическая чернильная ручка. Вы пытаетесь писать, но ручка не пишет. Почему? Да все очень просто — нет гидростатического давления. Попробуйте на Земле написать этой ручкой что-нибудь, положив лист бумаги на стену. И трех слов не напишете!

Давайте теперь превратимся в орбитальных металлургов. В нашем распоряжении электрическая плавильная печь, в которой температура поднимается до 1600 градусов — это температура плавления стали. Включим печь и поместим в ее камеру кубик стали.

Проходит некоторое время, и наша бесформенная заготовка начинает оплывать по краям. Сначала оплывают углы, потом грани, затем заготовка принимает все более и более округлые формы. Она становится ослепительно белой. Такое впечатление, что в камере плавает маленькое солнце.

И вот вы уже держите на ладони еще теплый металлический шарик идеальнейшей сферической формы. Таким сделали его невесомость и поверхностное натяжение.

Пожалуй, интереснее всего эксперимент, который можно поставить для проверки закона Архимеда.

Мы берем нашу колбу с водой, колбу, с которой уже имели дело, отщипываем маленький кусочек пробки и вводим ее пинцетом в воду.

Но что это? Архимед утверждал, что на погруженное в жидкость тело действует выталкивающая сила, то есть пробка должна вынырнуть из воды. Но она вовсе не собирается это делать. Правда, она медленно передвигается в жидкости то в одну, то в другую сторону, но это всего лишь за счет инерционных сил, связанных с вращением космического аппарата.

Выходит, Архимед не прав?

Нет, конечно! На погруженное в жидкость тело действует выталкивающая сила, равная весу вытесненной им жидкости. Весу! А веса нет, значит, нет и выталкивающей силы. Закон Архимеда верен везде. На больших планетах — на Юпитере, на Сатурне — вес будет гораздо больше, чем на Земле, и выталкивающая сила будет больше. В невесомости эта сила равна нулю.

В невесомость по лестнице

В свое время немало было споров по поводу инертной и тяготеющей масс. Обе массы, как близнецы, были похожи друг на друга, и отличить их не было никакой возможности. Очень просто этот вопрос решил Альберт Эйнштейн: "Если их нельзя отличить, — сказал он, — значит, существует только одна масса. В одних случаях она проявляет себя как инертная, а в других — как тяготеющая".

Вспомнить об этом пришлось по той причине, что речь сейчас пойдет о создании в космосе искусственной тяжести. Существует немало проектов создания искусственной тяжести, но все они сводятся к использованию равенства инертной и тяготеющей масс.