В «ЮТ» № 6 за 2000 г. мы опубликовали статью М.Яблокова «Трос от неба до Земли» у в которой описали перспективы использования подобных систем в космосе. На эту публикацию прислал свой отклик наш давний автор, профессор Ю.М. Евдокимов , который полагает, что механическая прочность систем далеко не самое главное.

Вот его заметки…

Недавно по телевидению в программе «Земля» показали интересный сюжет о том, как в США ловят молнии.

В двух словах идея установки такова. На поле вертикально устанавливается ракетная установка. Как только в небе появляется подходящая грозовая туча, в нее стреляют ракетой, которая тянет за собой медный провод. Как только он достигает грозовой тучи, происходит электрический разряд. Провод при этом, конечно, испаряется, зато разряд ударяет точно в то место, где был закреплен нижний конец проволоки. Таким образом ученые получают возможность «поймать» молниевый заряд, чтобы замерить его параметры.

А кроме того, такая установка используется для испытания в натурных условиях тех или иных конструкций громоотводов и иных подобных систем.

Я же подумал вот о чем. «А ведь нечто подобное можно использовать и для получения электроэнергии в промышленных масштабах».

В атмосфере, как известно, существует градиент электрического потенциала, который с каждым метром высоты возрастает на 100 В. К примеру, на высоте 50 км этот градиент равен 400 кВ!

Ежегодно на Земле происходит около 16 миллионов гроз, то есть около 44 тысяч молний в день ударяет в землю, или сотни молний ежесекундно!

Средний электрический момент, разряжаемый молнией, составляет около 100 кулонов на км, а заряд — 20–30 кулонов. Средняя плотность напряженности электрического поля в облаке — до 4x105 В/м. Разность потенциалов на пути молнии достигает сотен миллионов вольт, а сила тока в молнии доходит до десятков тысяч ампер. Электрическая энергия, выделяемая средним грозовым облаком, составляет 20 млн. кВт, то есть потенциальная электрическая энергия, запасенная такой тучей, равна энергии мегатонной атомной бомбы (1013 — 1014 Дж).

Впрочем, надеяться на сами молнии пока особо не приходится — нет у нас пока для них достаточно эффективных ловушек. Иное дело, если мы воспользуемся возможностями тросовых систем в атмосфере и космосе.

Но почему бы не использовать даровой потенциал электризации, что имеет место при движении летательных и космических аппаратов в электромагнитном поле Земли?

В настоящий момент накоплены огромные знания по электризации при полете самолетов, космических кораблей. К примеру, профессор И. Имянитов в своей книге «Тропинка в атмосфере» (Л., Гидрометеоиздат, 1982) приводит данные о заряжании летательных аппаратов при вхождении в грозовое облако до 1,5 млн. вольт. Досконально исследованы турбулентность и обледенение, электростатическая опасность и струйные течения…

Ныне создаются системы электростатической защиты, электрической смазки, электродвижители и ионолеты… Задел есть, как им лучше воспользоваться?

Зачем мудрить с выбросом различных тросовых систем на огромную высоту, когда можно попытаться использовать электрическую энергию электризации. Ведь при движении с большими скоростями, как сказано, происходит сильная электризация космических объектов, и для нейтрализации статического электричества применяют всевозможные способы.

А что, если использовать это во благо?

Производить «съем» потенциала, тем более что электризация огромна — объекты получат заряды мощностью до десятков киловатт. Возможно использование идей академика Л. Авраменко, которому удалось по одному проводнику (вольфрамовая нить толщиной всего 20 мкм) передать электрический ток мощностью 1,3 кВт!

И если на самолетах сегодня «бесполезный» электрический ветер стекает со специальных остриев, установленных на концах крыльев, то завтра, быть может, эту энергию удастся использовать на пользу людям. Особенно это актуально в космических условиях, где вполне можно использовать электрический ветер, скажем, для работы маневровых двигателей.

Стоит сказать, что мы повсеместно недооцениваем возможности электростатических сил.

В знаменитых Фейнмановских лекциях по физике (т.5. Мир, 1977) приведены интересные выкладки о величине электрической силы: «Если бы в вашем теле или теле вашего соседа, стоящего от вас на расстоянии вытянутой руки, электронов оказалось бы всего на 1 % больше, чем протонов, то сила вашего отталкивания была бы невообразимо большой… Ее хватило бы, чтобы поднять вес, равный весу Земли».

На главенствующую роль электростатических сил в природе, даже по сравнению с гравитационными, указывал еще академик А.Д. Сахаров.

Тот же солнечный ветер, исходящий от нашего светила, представляет собой плазму, состоящую из потока различных частиц: электронов, протонов, нейтральных частиц. Так как скорость движения солнечного ветра достигает 700 км/с, может происходить усиление магнитного поля за счет так называемого удвоения магнитных трубок: возникает гидромагнитное динамо.

Первые публикации об ионолетах появились еще лет тридцать тому назад, однако до сих пор сколь-нибудь практичные конструкции пока не созданы. Впрочем, уже сегодня можно предвидеть следующее.

Вместо химического топлива ракеты XXI века будут оснащаться мощными источниками энергии. Мысль ученых сосредоточена сейчас над проектами ракет, работающих на потоке электризованных частиц.

Они хотят наилучшим образом решить техническую задачу, поставленную еще гением К.Э. Циолковского. Старт таких кораблей будет происходить, конечно, не с поверхности Земли, а с перевалочных станций на орбитах. Там солнечного света в изобилии, а гравитация составляет лишь небольшую часть земной тяжести. Это позволяет довольствоваться очень малыми ускорениями, то есть скорость ракеты можно будет накапливать постепенно. Да, продолжительность полетов при этом увеличится, но для грузового транспорта скорость может и не быть решающим фактором.

Я хочу сказать, что перевод грузовых ракет на солнечное электропитание — вполне разумная перспектива. Не исключено, что именно по этому пути пойдет в будущем значительная часть межпланетного транспорта.

Скажем, недавно американское космическое агентство НАСА сделало сенсационное заявление: профессор Вашингтонского университета Роберт Уингли нашел способ значительно увеличить скорость космических кораблей, благодаря чему путешествия за пределы Солнечной системы могут стать реальностью уже через 10 лет.

Несмотря на то, что изобретение ученого существует только в виде прототипа, эксперименты НАСА, намеченные на осень этого года, должны дать окончательный ответ на вопрос, найдет ли практическое применение изобретение Уингли. При этом многих исследователей поражает простота идеи, заложенной в основу данного изобретения.

Она состоит в том, что вокруг космического корабля необходимо создать так называемый «магнитный конверт», который будет отклонять солнечный ветер, способствуя тем самым его ускорению до 80 км в секунду, или 288 тыс. км в час.

Солнечный ветер, как, наверное, знают читатели «ЮТ», представляет собой газообразные потоки, идущие от Солнца, при этом их скорость достигает 3,6 млн. км/ч.

Земля защищена от них магнитным полем. Аналогичное поле и предлагает создать американский профессор вокруг космических кораблей. На такой скорости потребуется лишь 3–4 года, чтобы долететь до границ Солнечной системы, в то время как сейчас для этого необходимо 42 года.

В заключение следует отметить, что изобретение Роберта Уингли основано на давно известных законах физики. Неужто никто не придумает, как использовать «молниевую машину»?