«Гравицапа — это то, без чего пепелац может только так летать, а с гравицапой в любую точку Вселенной — вжик! за пять секунд», — так объясняют суть этого забавного слова герои остроумного фильма «Кин-дза-дза!» режиссера Г.Н. Данелия.
В переводе на наш обыкновенный язык сказанное выше означает следующее.
Звездолет-пепелац, используемый жителями галактики Кин-дза-дза, в принципе, может летать и без этой самой «цапы». Однако с нею он приобретает прямо-таки сказочные свойства.
Впрочем, сам фильм тридцать с лишним лет тому назад и задумывался как сказка.
И тем большей неожиданностью было узнать, что некую «цапу» решили лет пять тому назад создать в подмосковном НИИ Космических систем. Точнее, там изобрели двигатель, который, по словам его создателей, может разгоняться до бесконечности.
В чем идея?
Суть дела, по словам Юрия Даныпова, начальника отдела НИИ Космических систем, можно наглядно прояснить с помощью такой аналогии.
Представьте себе: на неподвижно висящих качелях сидит человек. Вот он медленно наклонился вперед, а потом с силой откинулся назад, выбросив вперед ноги.
Качели дернулись. Человек раз за разом повторяет свои движения и вот уже — гляди! — раскачался.
Еще один пример, который демонстрировали сами создатели «гравицапы». В тазик с водой кладут кусок пенопласта. На него ставят небольшую коробочку. В коробочке начинает тарахтеть нечто, и вскоре она трогается с места.
Юрий Даньшов при этом сказал: «Заметьте, тут нет ни винтов, ни весел. Тяга появляется за счет именно работы самого устройства». И пояснил, что в лаборатории были созданы шесть вариантов двигателя, работающего без отброса массы.
В основе самого первого, придуманного в свое время изобретателем С. Поляковым, — трубка толщиной с большой палец, по спирали обегающая конус. В трубке ртуть — очень тяжелая жидкость. Поднимаясь вверх по спирали и затем по вертикали возвращаясь вниз, ртуть циркулирует в замкнутом контуре и при этом создает тягу. Говорят, расход электричества на работу насоса, качающего ртуть, существенно меньше той энергии, которую получает для перемещения в пространстве подобное устройство.
«Представьте себе космический корабль с таким двигателем, — говорил Юрий Даньшов. — Солнечные батареи обеспечат его электроэнергией на долгие годы, поэтому движение ртути по спирали гарантировано. Тягу двигатель создает совсем небольшую — десятки граммов, но ее достаточно, чтобы корабль улетел в неведомые пределы»…
«Гравицапа» в космосе
Официальная наука не признала модель, созданную в подмосковной лаборатории. Но директор НИИ Космических систем, генерал-майор в отставке Валерий Меньшиков, который сам раньше занимался космосом, поддержал своих коллег.
В мае 2008 года с космодрома Плесецк ракета-носитель «Рокот» вывела в космос малый космический аппарат «Юбилейный» с «гравицапой» на борту. В течение полутора лет на борту «Юбилейного» отрабатывались новые приборы и системы, ради чего, собственно, и был осуществлен запуск. А когда они закончились, была включена «гравицапа».
Однако в феврале 2010 года специалист по космическим станциям из журнала «Новости космонавтики» Игорь Лисов заметил, что «никаких изменений в параметрах орбиты этого спутника, за который мог бы отвечать движитель «гравицапы», отмечено не было. Я смотрел сам эти параметры — ничего, никаких шевелений, — сказал он. — Спутник медленно снижается. Точно так же, как его напарники по запуску…»
То есть, говоря проще, эффект от «гравицапы» оказался нулевым.
В мае 2008 года ракета-носитель «Рокот» вывела в космос спутник «Юбилейный» с «гравицапой» на борту.
От американцев до китайцев
На том можно было бы закончить наше повествование. Однако здесь уместно вспомнить, что подобные «двигатели» пытались строить и раньше.
В 1956 году в Америке была запатентована System For Converting Rotary Motion Into Unidirectional Motion — «Система преобразования вращательного движения в однонаправленное» (U.S. Patent 2,886,976 от 13 июля 1956).
В 1956 году в Америке была запатентована «Система преобразования вращательного движения в однонаправленное».
Подмосковная «гравицапа» выглядела так… Ее расчетные характеристики предполагались следующими: сила тяги — 10–30 г, собственная масса — 1700 г, габариты — 200x82x120 мм, потребляемая мощность — до 8 Вт.
Ученые откликнулись на эту затею так. Журнал Astounding Science Fiction в июньском номере за 1960 год опубликовал статью Нормана Л. Дина под названием The Space Drive Problem. В ней прямо говорилось, что еще великий механик, математик и философ Жан д'Аламбер сказал: «Тело не может само себя привести в движение, потому что нет никакого основания к тому, чтобы оно двигалось предпочтительнее в одну сторону, чем в другую». В безопорной среде никакие инерцоиды двигаться не могут.
Гораздо позже, в феврале 2013 года, информационные агентства распространили весть о том, что китайские ученые из Северо-Западного политехнического университета в Сиане объявили об успешном испытании концептуально нового двигателя. Необычная силовая установка под названием EmDrive потенциально может использоваться как в космической технике, так и в летающих автомобилях.
EmDrive представляет собой закрытый конический контейнер, который резонирует под воздействием микроволнового излучения и создает тягу с широкой стороны «сопла». На первый взгляд, двигатель, который не испускает струю раскаленных газов, не потребляет топливо, а лишь излучает микроволны, нарушает закон сохранения импульса и попросту не может создавать тягу. Тем не менее, британский инженер Роджер Шайвер тоже ссылается на предшественников и напоминает, что еще в 50-е годы XX века британский инженер-электротехник Аллен Каллен предположил, что можно создать магнетрон с резонансной полостью такой формы, что давление микроволн на одну его часть окажется выше, чем на другую.
Затем еще один британский инженер Роджер Сойер сделал вывод, что, если резонатор магнетрона будет асимметричным, в форме усеченного конуса, то релятивистские эффекты позволят получить на его вершине меньшее давление, чем на основании. «Групповая скорость микроволн, — постулирует он, — зависит от диаметра резонатора — а значит, там, где диаметр меньше, давление микроволн будет выше». При этом у резонатора и микроволн окажутся разные системы отсчета, уверен изобретатель, поэтому система будет открытой. Закон сохранения импульса не нарушается, так как момент, получаемый двигателем, равен моменту, теряемому микроволнами в резонаторе.
Правда, в его интерпретации на бесконечный разгон этот двигатель не способен. По мере роста ускорения в направлении вектора его импульса тяга падает, и при значительной скорости гипотетического космического аппарата дальнейший разгон в том же направлении становится невозможным.
Китайские исследователи пишут, что создали прототип двигателя, который на испытаниях превратил пару киловатт входной мощности в 720 миллиньютонов (72 грамма) тяги. Однако, судя по фотографиям, похоже, что ими просто создана еще одна разновидность ионного двигателя. Тогда все в порядке. Полученная тяга может показаться ничтожной, однако ионный двигатель XIPS компании Boeing при вдвое большей потребляемой мощности создает на четверть меньше тяги. При этом XIPS требует для эксплуатации не только источник электроэнергии, но и большой запас топлива. Так что тут вроде бы есть над чем поработать. Но к «гравицапе», похоже, это уже не имеет никакого отношения.
Китайский вариант «гравицапы» выглядит куда серьезней и вполне похож на ионный двигатель. Такие двигатели используют в космосе уже сегодня.
Тем не менее, Роджер Шайвер утверждает, что сможет вскоре обеспечить почти «антигравитацию» — парение в воздухе без рева реактивных струй и шума винтов.
«Использование сверхпроводников позволит увеличить тягу устройства в разы — вплоть до возможности отрыва космических кораблей от поверхности планеты и выхода на околоземную орбиту», — утверждает он. К 2016 году инженер планирует построить первый прототип на сверхпроводниках, что позволит в перспективе увеличить тягу EmDrive в тысячи раз.
Ну, что же, как говорится, поживем — увидим. Тем более что ждать на сей раз не так уж и долго — всего три года. А пока заметим, что все же законы Ньютона просто так не опровергнуть, хотя сделать это пытались многие.
P.S. Вообще-то китайцы со своими опытами как раз подгадали к выходу на экраны мультипликационного варианта знаменитого фильма Г. Данелия. Так что вспомнить о «гравицапе» у нас с вами есть еще один повод.
P.P.S. Кстати, попробуйте сами объяснить себе, почему «фокус» с качелями или с лодкой может повторить любой человек, а вот с «гравицапой» ничего не вышло даже в невесомости.
В. БЕЛОВ, С. ЗИГУНЕНКО