Журнал «Юный техник» - Юный техник, 2000 № 05

А теперь давайте посмотрим сам венерианский аппарат, а точнее дирижабль, конструкции Ангелины Богаченко (рис. 3).

Рис. 3. Дирижабль Ангелины Богаченко.

Поскольку доставить сверхтяжелые грузы с Земли на орбиту вокруг Венеры сегодня невероятно трудная задача, то масса дирижабля по ее расчетам не должна превышать 100 т. Исходя из данного веса, она и определила главные параметры. При длине аппарата 100 м и ширине 25 м объем дирижабля составит 50 000 куб. м.

Пилотская кабина, лабораторные, жилые, грузовые и прочие помещения займут десятую часть внутреннего объема. Располагаться они будут в носовой и хвостовой части, соединенные между собой галереей. Оболочки корпуса, рабочих помещений и галерей выполнены с двойными стенками и напоминают бытовой термос. Весь внутренний объем разделен на герметичные отсеки, в которых компрессорами создается нужное давление — оно и задает высоту зависания дирижабля над поверхностью. Оптимально она равна 25 км. Ниже опускаться не стоит — там слишком жарко.

Однако и работать при заданных давлениях и температурах длительно дирижабль также не сможет. Значит, периодически он должен будет подниматься до 70 км, чтобы «охладиться». Для осуществления такого подъема Ангелина придумала устройство, которое чем-то напоминает мехи баяна и аккордеона. Отдельные секции этих мехов в нужный момент заполняются газообразным водородом (в атмосфере Венеры он не образует взрывоопасных смесей). Плотность дирижабля уменьшается, и он поднимается. А когда нужно совершить кратковременный «нырок» вниз, все операции производятся в обратном порядке — газ закачивается в баллоны, а мехи складываются.

Двигаться в атмосфере аппарат будет не только по воле ветра. Термоэлектрические генераторы и солнечные батареи преобразуют тепло и солнечный свет в электрический ток, и его вполне хватит не только для управления рулями-парусами и винтами, но и для питания научных приборов, освещения, питания плит для приготовления пищи. А для связи с находящимся на орбите космическим кораблем в кормовой части дирижабля предусмотрен стыковочный узел, к которому смогут причаливать аэрокосмические самолеты или корабли челночного типа.

МАРСИАНСКИЙ ДОМ

Традиционно каждый год в 87-й нижегородской гимназии проводится техническая игра под названием «Научно-исследовательский институт». Тема последней посвящалась освоению планет Солнечной системы. Актуальность решения этой проблемы сегодня понятна всем — ухудшается экологическая обстановка на Земле, планете угрожает энергетический кризис и перенаселение… Словом, человечеству придется искать новое место для обитания.

Михаил Музычук считает, что Марс, наш ближайший сосед, наиболее подходящий плацдарм для будущих переселенцев. Марсианские условия близки к земным. И начинать освоение планеты надо с создания на ней жилых и рабочих модулей, на первом этапе доставляемых с Земли.

Соединяя их друг с другом, постепенно будут наращивать полезную площадь. А когда на Марсе будет создано хорошо налаженное производство конструкционных материалов, можно будет перейти к изготовлению мест обитания из «местного» сырья.

Напрашивается главный вопрос: какой же формы должен быть сам модуль или составляющие его части?

Конечно, компактным — для удобства размещения на транспортном корабле — и в то же время с максимальным внутренним объемом. Решение тут одно — жилой модуль должен иметь складную конструкцию, позволяющую уменьшать его размеры при транспортировке и быстро разворачивать после доставки на место.

Так что же представляет собой проект Михаила Музычука? В его представлении жилой модуль имеет жесткую конструкцию (рис. 4, 5, 6).

Рис. 4. Расположение модуля при полете к Марсу:

а) посадочная капсула с экипажем; б) жилой модуль в сложенном состоянии.

Рис. 5. Жилой модуль в сложенной состоянии;

а) цилиндрические блоки модуля; б) люки в стенах отсеков.

Рис. 6. Жилой модуль в развернутом состоянии:

а) цилиндр наименьшего диаметра с двумя люками — шлюзовая камера; б) покрытие из быстротвердеющей пены; в) узел герметизации.

Она легко трансформируется по телескопическому принципу и в сложенном виде состоит из шести жестких цилиндров, вложенных друг в друга, подобно «матрешкам». Длина наружного цилиндра около 8, а диаметр 6 м. Диаметр последнего — 3 м. При таких размерах толщина двойных стенок каждого цилиндра составит 500 мм.

Во время транспортировки подобный модуль в сложенном состоянии будет частью космического корабля. Приблизившись же к Марсу, космический корабль выйдет на околопланетную орбиту и разделится на несколько частей. Это могут быть искусственные спутники планеты и исследовательские модули. Вместе с ними от корабля отделится и посадочная капсула с экипажем, а отдельно — жилой модуль. Последний оборудован устройствами, обеспечивающими мягкую посадку. Это могут быть тормозные ракетные двигатели, парашюты, подушки, наполненные газом.

Развертывание модуля происходит в автоматическом режиме. Отстреливаются посадочные приспособления, цилиндры раздвигаются по направляющим и фиксируются. Это обеспечит конструкции необходимую прочность.

Все стыки автоматически герметизируются лабиринтным уплотнением в виде шланга, надуваемого сжатым воздухом. Внутренний объем капсул заполняется воздухом до атмосферного давления.

Одна из серьезнейших проблем обитания на такой планете — защита людей от вредного воздействия космических и солнечных лучей. И тут у Михаила есть оригинальные соображения. С внешней стороны все блоки после развертывания покрываются защитным экраном. Из специальных форсунок в стенках на поверхность выбрасывается пенящееся вещество, которое быстро твердеет. Так весь модуль покрывается толстой пористой «шубой».

По завершении операции в него уже могут переселяться космонавты. А все необходимое оборудование, системы жизнеобеспечения, мебель, аппаратура уже предварительно заложены в толстые стенки.

Весь комплекс делится на отсеки. Наименьший цилиндр имеет две герметичные стенки и образует шлюзовую камеру с входным люком. В противоположном конце модуля имеется еще один люк, предназначенный для стыкования с другим модулем, доставляемым следующей экспедицией.

В других отсеках располагаются исследовательские лаборатории, комплексы связи и управления, жизнеобеспечения и даже оранжереи для снабжения обитателей растительной пищей и кислородом.

Очень важно, по мнению Михаила Музычука, что подобный проект можно осуществить уже сейчас, ведь никаких новых материалов и технологий он не потребует. А опробовать его можно прямо на Земле — в пустыне, на Антарктиде.

ВСЕ ДЕЛО В… ПРОТОЧКЕ

Из всех материалов, привлекательных для конструкторов, наибольшим успехом пользуются различного рода пластики, для прочности армированные стеклянными, борными, углеродистыми и другими высокомолекулярными волокнами. Из них гораздо легче, чем из металлических листов, изготавливать криволинейные поверхности различных отсеков, стабилизаторов, обтекателей… Но возникает проблема соединения этих деталей между собой. Наиболее технологичный способ сегодня — клепка. Но она требует предварительного сверления отверстий. А это часто приводит к разрушению материала. Чего только не перепробовали технологи: увеличивали скорость движения пуансона, изготавливали их режущие кромки из твердых сплавов, даже с напылением алмазной крошки — ничего не помогало. Отверстия получались с «лохматыми» краями, а окружающая их поверхность покрывалась трещинами и сколами. О какой прочности соединения тогда говорить?

Нет, от клепки — этого высокотехнологического соединения материалов, считает Наталья Яковлева, ученица самарской школы № 120, отказываться пока рано. А причина всех неудач — пуансон (см. рис. 7). Его режущий ободок не только рубит материал, но еще и вытягивает, сминает его. И всего-то нужно чуть выше ободка проточить на токарном станке канавку. Ее режущая кромка вторично, пройдя через отверстие, ликвидирует все огрехи режущей кромки головки.

Рис. 7:

1 — матрица; 2 — направляющая; 3 — пуансон; 4 — листовая заготовка; 5 — прижимная втулка.

В 1987 году озоновая дыра накрыла южную часть Австралии. И медики впервые отметили у жителей этих районов рост заболеваний кожи и сетчатки глаз. Причину удалось установить довольно быстро. Оказалось, что во всем виновато Солнце. Из-за сниженного содержания озона в верхних слоях атмосферы губительные ультрафиолетовые лучи свободно проходят сквозь нее. И вредно влияют на организм.