Космічний простір
"Техніка-молоді" №6-1958, с.5
Р. І. ПОКРОВСЬКИЙ, професор Мал. А. ПЕТРОВА
В наш час, коли людина реально почала проникати в космічний простір, пронизуючи його електромагнітними хвилями або спрямовуючи туди ракети та штучні супутники Землі, неминуче виникає питання про експлуатацію космічного простору, про вилучення з цього простору енергії.
Така постановка завдання може, мабуть, викликати здивування. Адже відомо, що космічний простір заповнений надзвичайно розрідженим газом, енергія якого в одиниці об'єму зовсім незначна. Звичайно, можна говорити про використання енергії сонячних променів або променів, що походять від тих чи інших зірок. Однак енергія випромінювання не може розглядатися як енергія космічного простору. Адже її можна вловлювати на Землі, на Місяці та на будь-якій іншій планеті. Крім того, енергія випромінювання, яка сприймається будь-яким приймачем, обернено пропорційна квадрату відстані від Сонця або будь-якої зірки. Ця енергія велика поблизу світил. Але далеко від них, у безмежних просторах космічного простору, вона стає незначною.
Однак найголовніше полягає не в цьому. Справа зводиться не лише до наявності енергії. Потрібно враховувати також можливі способи її практичного застосування.
Найбільш безпосереднім завданням порівняно близького майбутнього вважатимуться таку. Досі майже всі проекти космічних кораблів засновані на тому, щоб весь запас носія енергії, необхідної для космічного польоту, був би взятий з собою кораблем при його старті. У деяких проектах пропонувалося, крім цього, використовувати також сонячне випромінювання, концентруючи його придопомоги дзеркал та перетворюючи його на теплоту, механічну роботу або електричну енергію. Цю енергію потім можна застосувати для того, щоб викинути з ракети струмінь тієї чи іншої речовини і отримати таким шляхом додаткове збільшення швидкості ракети або змінити напрямок її руху. Однак для отримання таких результатів однієї зловленої енергії випромінювання недостатньо. На космічному кораблі потрібно ще мати запас речовини, необхідної для утворення такого реактивного струменя. Коли запас цієї речовини вичерпається, то одне випромінювання саме собою може своїм світловим тиском дати надзвичайно мало. Це означає, що випромінювання Сонця і зірок може бути практично використано для руху космічного корабля тільки в тому випадку, якщо на початку польоту космічний корабель несе на собі ще й величезну інертну масу реактивної речовини замість приблизно такої кількості звичайного палива, що містить у собі відповідний запас енергії. Таким чином, випромінювання будь-яких джерел світла в космічному просторі, хоч і не зовсім марне з точки зору практики найближчого майбутнього, все ж таки далеко не є настільки корисним, як це можна було б думати без аналізу, викладеного тут. Отриманий висновок, однак, не може бути причиною песимізму. Запас енергії, що у космічному просторі, визначається як випромінюванням. Космічний простір, як відомо, пронизаний різними силовими полями. Насамперед там діють сили всесвітнього тяжіння. Ці сили є основними факторами, що визначають рух небесних тіл, і вони завжди враховуються під час розрахунків траєкторій космічних кораблів. Якщо космічний корабель наближається до будь-якої планети, то сила тяжіння збільшуватиме швидкість корабля, тобто повідомлятиме йому відповіднудодаткову енергію. Однак ця енергія не може бути використана для керування космічним польотом. Тож практичних цілей сила тяжкості як така безпосереднього значення як джерело енергії мати неспроможна. Але відомо, що крім поля сили тяжіння, в космічному просторі є й інші силові поля: саме електричні та магнітні. Ці поля вивчені поки що недостатньо. Але їх наявність та величезне значення не викликають нині жодного сумніву. Наприклад, відомо, що частинки, що несуть на собі електричні заряди та утворюють космічні промені, отримують швидкості, близькі до швидкості світла, і величезну енергію, рухаючись у космічних електромагнітних полях. Ці поля можна уподібнити гігантським надпотужним прискорювачам елементарних частинок, створеним в лабораторіях ядерної фізики в різних державах в останні роки.
Ось ці космічні електромагнітні поля можна використовувати для керованого польоту космічного корабля. З цією метою такий корабель повинен мати певне обладнання, яке ще й досі ніким не розроблялося, але елементи якого вже запроектовані, хоч і для інших цілей.
 |
Схема руху зоряного корабля, що використовує енергію електричних полів космічного простору. Будучи електрично не зарядженим (I), корабель рухається лише під впливом сил тяжіння. Електричні поля космічного простору не діють. Викидаючи за допомогою потужних прискорювачів потік позитивно заряджених частинок (протонів), корабель поступово заряджається негативно і починає стягувати на себе потік силових ліній електричного поля (II) і зі збільшенням цього заряду все швидше і швидше спрямовується у бік космічної системи, зарядженої позитивно(III). На кольоровій вкладці показано, як міг би виглядати такий зоряний корабель.
Справа внизу на вкладці він показаний у розрізі.
Основним елементом цього обладнання космічного корабля слід вважати два прискорювачі елементарних частинок. Один із них призначений для прискорення та викидання позитивно заряджених частинок — іонів водню (протонів), інший — для прискорення негативно заряджених електронів.
Якщо працює перший прискорювач, то позитивний заряд йде з корабля і корабель повністю заряджається негативно. Якщо корабель перебуває у космічному електричному полі, він рухатиметься у бік позитивного полюса.
Якщо ж працює прискорювач електронів, то, навпаки, корабель отримує позитивний заряд і мчить у бік негативного полюса. Змінюючи знак і величину заряду космічного корабля, можна змінювати прискорення та напрямок руху. Протони і електрони повинні викидатися з корабля в космічний простір з достатньою енергією, щоб вони не впали назад на корабель, оскільки вони, природно, прагнуть притягнути до корабля, з якого викинуті.
Якщо корабель розділити на дві ізольовані в електричному відношенні частини, можна, заряджаючи кожну їх тим чи іншим зарядом, повертати корабель у просторі. Якщо корабель повністю або окрему його частину привести тим чи іншим способом у швидке обертання і одночасно зарядити електрикою відповідного знака, то корабель перетвориться на магніт, який можна певним чином орієнтувати в космічному магнітному полі.
Виниклі в розглянутих умовах сили будуть у значній кількості випадків невеликими. Однак враховуючи безмежні простори космічного простору та можливості тривалого прискорення,можна вважати, що електромагнітні поля в міжзоряних просторах дають можливість у широких межах керувати польотом космічного корабля принаймні далеко від масивних небесних тіл. Запаси іонізованих матеріалів, необхідних такого управління, дуже невеликі. Енергію, необхідну для викиду іонів, можна отримати або за рахунок випромінювання або невеликого запасу палива (звичайного або, краще, атомного). Енергія цього палива буде незначною порівняно з енергією, що таїться в космічних електромагнітних полях, яку можна використовуватиме рух космічного корабля.
Отже, бачимо, що безмежний космічний простір — це шлях до далеких світів, воно саме є світом, сповненим незайманих джерел енергії. Ми зможемо в майбутньому видобувати енергію не тільки з речовин, що знаходяться на Землі та інших планетах, не тільки з вугілля, нафти, газу, урану, торію, дейтерію та літію (тритію, напевно? — Хл), але й з того космічного простору, в яке ми зараз почали проникати.