На протяжении двух лет в кружке ракетомоделирования Городской станции юных техников Воткинска этой проблемой занимался Максим Шестаков. И вот результат: в качестве топлива он предлагает использовать… соленую воду. Все дело в том, что она, в отличие от воды дистиллированной, пропускает электрический ток.

Представьте себе камеру сгорания, где в центре встречаются струйки воды, к которым приложено высокое напряжение.

В точке соударения происходит микровзрыв. В камере резко возрастают давление и температура. Частицы воды и пара с высокой скоростью через сопло вылетают наружу. Надо отметить, что процесс идет непрерывно. Но, самое главное, при этом температура нагрева стенок не превышает 110 °C, ведь они постоянно охлаждаются новыми порциями воды.

Нетрудно понять, что интенсивность работы двигателя напрямую зависит от электропроводности воды, от величины приложенного напряжения и диаметра сопла.

Чтобы убедиться в своих выводах, Максим даже изготовил из стеклопластика камеру сгорания. Почему был выбран этот материал, понять несложно — он диэлектрик и не подвержен коррозии.

Двигатель Шестакова имел длину 90 мм, а диаметр — 33 мм. В камере под углом 90° по ее периметру было просверлено четыре отверстия для форсунок, через которые внутрь впрыскивались струйки воды.

Эксперименты показали, что порог концентрации в 100 мг на литр — оптимальный для тяги. В значительно большей степени она зависит от приложенного напряжения: чем оно выше, тем было выше давление внутри камеры. Поскольку в качестве рабочего вещества используется всего лишь подсоленная вода, продуктами выброса являются пар и частицы соли. При этом не приходится опасаться пожаров или взрывов.

Конечно, от лабораторного двигателя мощностью в несколько десятков ватт до мощнейших комплексов в миллионы киловатт путь не близкий. Но кто-то его должен преодолеть?

ДИСКОЛЕТ ТИХОНРАВОВА

Если в работе Максима Шестакова из Воткинска членам жюри было все ясно, то доклад Евгения Тихонравова из Железногорска прозвучал как маленькая сенсация. Кто знает, возможно, именно такой принцип используют космические аппараты внеземных цивилизаций? Но не будем забегать вперед, а познакомимся с работой юного исследователя из Красноярского края.

Как сегодня земляне могут попасть в космос? На этот вопрос несложно ответить — с помощью реактивных ракет типа «Протон» или «Сатурн». Сам по себе реактивный двигатель представляет дорогостоящее сооружение, да и работает на топливе чрезвычайно агрессивном и дорогом. Но не это главное. Как правило, все космические аппараты, запускаемые с Земли, — одноразового пользования. Вот почему стоимость доставки только на околоземную орбиту одного килограмма груза превышает 20 000 долларов США. А доставить на Луну, Марс или Венеру дороже в десятки раз. Потому и возникает вопрос: а есть ли иной двигатель, причем многоразового действия?

Чтобы понять суть работы Евгения, придется коснуться азов квантовой физики. Согласно квантовой теории магнитное поле — форма пространственно-энергетического состояния физического вакуума. Материальными носителями силового взаимодействия в нем выступают виртуальные фотоны — короткоживущие кванты энергии Систему, в которой взаимодействуют магнитные силы, физики не считают замкнутой.

Она постоянно взаимодействует с физическим вакуумом, ограничить который нельзя никакими барьерами. Вот почему электромагнитные силы Ампера и Лоренца не бывают только внутренними, они постоянно взаимодействуют с внешним энергетическим полем, которое есть всюду — на Земле, Луне, на Марсе, в безбрежных просторах Вселенной. Вот только как это почувствовать?

И Евгений Тихонравов предлагает рассмотреть принцип действия необычного двигателя космического аппарата будущего. Посмотрите на его принципиальную схему. Представим себе, что по периметру космического аппарата дискообразной формы размещен кольцевой проводник. С помощью множества соленоидов в нем создается радиальное магнитное поле.

Если внутрь всех соленоидов одновременно ввести железные сердечники, начнет действовать сила Лоренца, направленная перпендикулярно его плоскости. Взаимодействуя с внешним полем она создаст тягу, способную перемещать космический аппарат.

Встает вопрос: а сколь велика эта сила? Из курса физики известно, что ее величина зависит от длины проводника и силы тока. Для модели диаметром всего в 1 метр, силой тока 2 А, модулем вектора 4 Тесла, зарядом в 5 кулон и скоростью упорядоченного движения частиц в проводнике 50 оборотов в секунду, сила Лоренца может достигать 1000 Н.

Это уже кое-что! А можно ли на нее как-то влиять, управлять ею?

Можно, считает Евгений, если проводник сделать сверхпроводником. Тогда, не опасаясь его перегрева, силу тока можно увеличить в миллионы раз. При таких параметрах аппарат сможет легко преодолеть притяжение планет-гигантов. Но самое главное то, что тягой двигателя можно легко управлять и по направлению, и по величине — нужно только менять величину силы Лоренца на отдельных участках проводника и величину силы тока.

Какими же преимуществами будет обладать необычный космический аппарат Тихонравова? Отвечая на вопрос, Евгений загибает пальцы руки: первое — большая сила тяги, второе — многоразовое применение. Третье — отказ от гигантских космодромов, четвертое — невысокие материальные затраты и пятое — высокая маневренность и регулируемая сила тяги в любой точке космического пространства.

«ДОН» ОСВАИВАЕТ МАРС

В этом столетии наверняка начнется более активное освоение Луны, Марса, Венеры. И без участия вездеходов-планетоходов тут не обойтись. Какой же видит эту машину Александр Горбатенко, член кружка космического моделирования Клуба юных техников Новочеркасского завода синтетических продуктов?

Его аппарат предназначен не только для продвижения по исследуемой планете. Он способен доставлять грузы, самостоятельно производить погрузочно-разгрузочные работы и буровые операции.

Для вездехода Александр выбрал традиционный для земли гусеничный движитель. Его выбор обусловлен прежде всего тем, что на фотографиях, полученных с космических станций «Венера-9, 10, 13 и 14», совершивших посадку в экваториальных областях Венеры, просматриваются каменистые пустыни. Это свидетельствует о том, что на поверхности планеты происходят процессы формирования верхних слоев грунта за счет химического выветривания и дробления частиц грунта.

Предполагается, что на Марсе заметную часть могут составлять глинистые частицы, которые приводят к цементации верхнего слоя грунта. А сильные ветры способствуют развитию дюнно-барханных образований. Все перечисленные формы рельефа могут быть представлены в виде чередующихся спусков и подъемов, перемежающихся относительно ровными участками. Основной характеристикой этих форм может служить величина преодолеваемого уклона. Для преодоления каменистых осыпей и завалов в конструкции машины предусмотрено изменение клиренса. Для его увеличения использованы четыре гидравлические опоры-подъемника. В обычных режимах передвижения они служат дополнительными амортизаторами. Для увеличения устойчивости при сильных ветрах у планетохода расширена база.

Понятно, что работать в автономном режиме длительное время вездеход сможет только обладая ядерной энергетической установкой (ЯЭУ). С принципиальной схемой ее вы можете познакомиться на рисунке. Выделяемая ЯЭУ тепловая энергия преобразуется в электрическую по так называемому циклу Брайтона. Схема такой ЯЭУ может быть трехконтурной, с выносом тепла из реактора жидкометаллическим теплоносителем, и двухконтурной, с выносом тепла из реактора рабочим газом. Данный тип ЯЭУ с газодинамическим преобразователем был выбран неслучайно, ведь отношение массы установки к массе радиационной защиты у него самые низкие.