В «ЮТ» № 11 за 2006 год мы опубликовали статью «Очень странный летающий объект». Многие читатели повторили описанный в ней летательный аппарат, но он в воздух не поднялся. В чем же могло быть дело?

Ответить на этот вопрос мы попросили руководителя Московской молодежной научно-исследовательской лаборатории «Сокольники», к. т. н. М.М. Лавриненко. Странные летающие объекты, похожие на снежинки, пчелиные соты, рамки, словом, на все что угодно, можно увидеть на многих выставках. Эти устройства — их называют лифтерами — бесшумно висят в воздухе, натягивая прикрепленные к столу тонкие проволочки, по которым течет электрический ток. Моторов, винтов или крыльев у них нет, но они летают, по крайней мере, в 60 странах мира.

Все лифтеры состоят из прямоугольных элементов, соединенных в единую жесткую конструкцию при помощи стержней и нитей, к которым может крепиться полезная нагрузка.

Самый мощный из них построил в 2003 г. французский ученый Жан Луис Надин. Это устройство имеет полетный вес всего 250 г, из них на полезную нагрузку приходятся 60 г — величина, если вдуматься, не малая. Ведь столько может весить беспроводная телекамера или передатчик-ретранслятор, способный обеспечить надежную радиосвязь в сантиметровом диапазоне на десятки километров. Нужно лишь поднять его достаточно высоко.

Самый большой в мире лифтер Ж.Л. Надина .

Важнейшая часть лифтера — элемент, создающий подъемную силу. Обычно это тонкая пластинка алюминиевой фольги с легким каркасом из пенопласта, вдоль которой на расстоянии 20–30 мм от кромки на пенопластовых же стойках укреплена тонкая проволока. Пластинка и проволока присоединены к полюсам источника постоянного тока напряжением 20–30 кВ.

А теперь пришло время рассказать, как на этих элементах возникает подъемная сила. Есть два предположения, не противоречащие друг другу. Первое основано на эффекте Бифильда — Брауна (см. «ЮТ» № 3 за 2008 г.). Суть этого эффекта в том, что в заряженном конденсаторе возникает сила, стремящаяся переместить его в сторону положительно заряженного электрода. Сам Браун отождествлял эту силу с гравитацией. До настоящего времени эффект теоретически не обоснован и официальной наукой не признан.

Подъемный элемент лифтера можно рассматривать как конденсатор с несимметричными обкладками (одна из них — это фольга, другая — проволока), в котором возникает сила Брауна. Подъемная сила этого элемента, как и положено силе Брауна, направлена в сторону проволоки — положительно заряженного электрода.

Конструкция подъемных элементов лифтеров как бы повторяет устройство летающих дисков, созданных Т. Брауном еще в 50-е годы прошлого века. В них одним из электродов тоже была тонкая проволока, а другой был выполнен в виде электропроводящей поверхности самого диска и имел большую площадь. Эти диски в лабораторных условиях двигались на привязи по кругу, развивая скорость до 50 м/с.

Но есть и иное объяснение причины полета лифтера. Если к пламени свечи поднести иголку, соединенную с положительным полюсом электростатической машины, пламя отклонится, словно от ветерка. Здесь действительно возникает ощутимый поток ионов, а сам опыт называется «электрическое дуновение». Точно такой же электрический ветерок может создавать и проволочная обкладка несимметричного конденсатора. При этом на нее должна действовать реактивная сила, заставляющая лифтер подниматься. Этот электрический ветерок можно наблюдать: под лифтером медленно ползет тополевая пушинка, слегка отклоняется струйка дыма. Но подъемная сила, возникающая от такого электрического дуновения, не может составлять более 10 % от веса лифтера. А откуда же берутся остальные 90 %?

Ответ на этот вопрос пытались найти, испытывая лифтер в вакууме. Пять лет назад в вакуумной камере одной из лабораторий NACA установили модель лифтера на чувствительнейших крутильных весах. Из камеры выкачали практически весь воздух, было создано давление, как на высоте 350 км над Землей. Когда на модель лифтера подали напряжение, крутильные весы повернулись на одну треть от того угла, на который они поворачивались при нормальном давлении.

Получается, что подъемная сила лифтера на 2/3 связана с воздухом, но остается еще 1/3, которая сохраняется даже в космическом пространстве. Из этого чисто формально следует, что лифтер, получающий энергию, например, от солнечных батарей, мог бы покинуть Землю и набрать скорость, достаточную для выхода за пределы Солнечной системы. При этом летающий объект столь прост, что даже космический его вариант способен сделать любитель… Ради такой перспективы и стоит экспериментировать с этими устройствами.

Почему же иной раз лифтеры не летают? Прежде всего, для нормального полета нужен источник постоянного тока напряжением 20–30 кВ, способный дать ток 50 мкА на каждый подъемный элемент. Поскольку их не может быть меньше трех, то и ток понадобится не менее 150 мкА. Некоторые читатели пытались запустить лифтер от школьной электростатической машины, но она такие токи дать не может. Нужен более мощный источник, например, выпрямитель от старого телевизора или монитора.

Теперь о подъемных элементах. Для лифтера подойдет пищевая алюминиевая фольга, применяемая для запекания в печке продуктов, тонкий, не более 0,1 мм в диаметре, намоточный медный провод и тонкие пенопластовые палочки, нарезанные из цельного куска твердого упаковочного пенопласта. При склеивании модели необходимо следить за постоянством зазора между электродами. В противном случае там, где зазор окажется меньше, при подключении высокого напряжения произойдет пробой, и лифтер не полетит. Нужно следить и за тем, чтобы и провод, и электрод из фольги находились строго в одной плоскости. Иначе возникающая на элементе сила приобретает горизонтальные составляющие, а общая величина подъемной силы уменьшится.

Для каркаса макета заготовьте пенопластовые палочки сечением 5 мм х 5 мм. Чтобы нарезать их, провод диаметром примерно 0,5 мм из любого высокоомного металла (нихром, манганин, константан) зажмите с помощью двух струбцин на расстоянии 5 мм от поверхности стола и подключите к его концам регулируемый источник напряжения 12 В с максимальным током 5 А.

Устройство подъемного элемента.

Напряжение отрегулируйте так, чтобы провод нагрелся и легко резал пенопласт. При нагревании длина провода увеличивается, и, чтобы он не провисал, один его конец закрепите в струбцине, а для натяжения провода используйте груз массой примерно 0,5 кг, прикрепленный к подвижному концу провода.

Подъемный элемент изготавливайте из предварительно размеченных пенопластовых палочек, склеивая их под прямым углом клеем «Момент» с помощью угольника. Клея берите как можно меньше, так как он легко растворяет пенопласт. Заготовив нужное количество рам, приступайте к наклейке фольги: заранее отрезанную точно по линейке ровную полоску

фольги наклеиваете на каркас несколькими капельками клея. Затем приклеиваете проволочный электрод. Для него можно взять самый тонкий провод, при этом лаковую изоляцию снимать не обязательно. Чтобы точно зафиксировать положение провода, сделайте на стойках рамы неглубокие надрезы и приклеивайте провод с легким натяжением. Готовые подъемные элементы полезно проверить, подав напряжение в 10–20 кВ и одновременно измеряя силу тока. Она должна быть не более 50 мкА. В случае превышения элемент нужно исправить или заменить.

Окончательно лифтер собирается из готовых проверенных элементов. Их можно соединить между собою как угодно, например, получить квадрат или шестигранник, «пчелиные соты». Но все эти фигуры без дополнительных диагональных растяжек не прочны. Поэтому на первых порах склейте подъемные элементы треугольником. На стойках укрепите два тонких проводника питания и соедините их с фольгой и верхним проводом. Полоски фольги соедините друг с другом, сложив вместе. Еще к одной из стоек приклейте обычную нитку и готовьтесь к испытаниям.

На щите из сухой фанеры закрепите кнопками удерживающую нитку и два тонких проводника питания. Подсоедините к ним провода высокого напряжения.

ВНИМАНИЕ: все работы с высоким напряжением проводите обязательно в присутствии взрослых!

М. ЛАВРИНЕНКО , к.т.н.