Схема изменения траектории опасного астероида
Можно представить как посредством "Протонов" в космос выводятся герметичные контейнеры массой 6 тонн, содержащие около 5 кубометров воды. На геоцентрической орбите эти контейнеры остывают, и вода в них превращается в лед. Упругие подушки в емкостях компенсируют возрастание объема наполнителя при его переходе из жидкого состояния в твердое ("ледяное"). Достаточное количество таких контейнеров с ледяной начинкой можно собрать на орбите в "виноградную гроздь", прикрепленную к блоку двигателей с системой управления и ориентации. Но все это очень далеко от умозрительно представляемой ледяной глыбы произвольного (необходимого) размера на орбите: гроздь контейнеров и ледяная ГЛЫБА - «Антиастероид» - это разные вещи и в конструктивно-технологическом, и в эксплуатационном отношении.В последнии годы несколько раз муссировался вопрос о предотвращении падения астероида на Землю. В частности, предлагалось встретить его в соответствующей точке ледяной управляемой глыбой. Этому и посвящена публикуемая работа.
Нужна ли именно глыба или достаточно "грозди" контейнеров? В контексте поставленной задачи привлекательнее глыба, а не гроздь контейнеров со льдом. Но переход от «грозди» к «глыбе» на орбите требует конкретизации (см. ниже). Нельзя при анализе этого вопроса пропустить важные «мелочи» - те, из-за не учета которых иногда рушатся крупные проекты (как рухнул на днях недостроенный мост на улице Восточной в Екатеринбурге, перекрыв артерию экономики – Транссибирскую магистраль, которую после царя не удосужились продублировать – БАМ не в счет).Как, используя нужное количество контейнеров, выращивать глыбу необходимой массы на орбите?
(а) "Обливать" ее водой из каждого очередного прибывающего на орбиту контейнера, пока внутри контейнера еще не успел образоваться лед? "Обливать" через космический ВАКУУМ? В каком фазовом состоянии достигнет "глыбы" истекающая из контейнера вода? В виде "парящих" в вакуум капель? В виде пушистых снежинок или в виде сыпучих ледяных кристалликов, непрерывно и быстро теряющих массу при возгонке Н2О в вакуум с развитой поверхности снежинок-кристалликов?Пути (а) и (б) НЕ ведут к результату - выращиванию на орбите ледяного монолита нужной формы и объема. Возможно другое решение, в некотором смысле уже проверенное США в космосе (для другой цели) лет 30 назад. Тогда на околоземную орбиту был запущен надувной сферический спутник «Эхо» огромного диаметра, который можно было наблюдать ночью с Земли невооруженным глазом.
(б) Формировать глыбу при стыковке в космосе контейнеров, СПРЕССОВЫВАЯ их ледяную начинку, например, в цилиндр длиной... полкилометра?? Но для целей Антиастероида такая его форма НЕ ПОДХОДИТ!! Нужен МОНОЛИТ, предпочтительно, куб, шар и т.п., а не цилиндр диаметром 2-3 метра и длиной 500-1000 метров...
«Рабочий» диаметр сферы (цилиндра) и емкость ограничиваются только прочностью используемого полимерного материала, работающего на разрыв-растяжение под действием давления газа в сфере. Снаружи сфера снабжена, по крайней мере, ДВУМЯ диаметрально расположенными стыковочными узлами; при использовании не сферы, а цилиндра два стыковочных узла на его оси - на днищах.После раздува полимерной емкости на орбите к первому стыковочному узлу жестко присоединяется своей лобовой частью двигательный блок со всеми элементами управления и энергопитания. Продольная ось двигательного блока совпадает с продолжением радиуса сферы (или с продолжением оси цилиндра). Сопла основных двигателей ориентированы вовне – от сферы (от цилиндра).
Расположение двигателей ориентации дает возможность:Ко второму стыковочному узлу будут прибывать запускаемые на орбиту контейнеры с водой.управлять положением «Антиастероида» в пространстве как при длительном «ожидании», так и при нацеливании на метеорит; и ЗАКРУЧИВАТЬ «Антиастероид» вокруг продольной оси, что потребуется при заполнении сферы (цилиндра) водой в процессе намораживания монолита (см. ниже).
В более радикальном варианте конструкции второй стыковочный узел закрепляют на сфере (цилиндре) с возможностью ВРАЩЕНИЯ относительно продольной оси системы. В этом случае при ПОСТОЯННОЙ закрутке сферы (цилиндра), второй стыковочный узел будет оставаться не вращающимся, т.е. позволяющим более простую стыковку.Контейнеры снабжены вытеснительной системой перекачки жидкости в сферу. Под действием центробежных сил поступающая очередная порция воды равномерно распределяется в полости на максимальном удалении от оси вращения сферы (цилиндра) – так обеспечивается сплошность - монолитность получаемой сферической глыбы (кроме узкого возлеосевого канала).
Вытеснение содержимого контейнера производят быстро, чтобы исключить обмерзание канала выпуска жидкости. Если принять, что температура воды на входе в сферу (на выходе из контейнера) около 10-15оС, то названное выше давление поддува исключит существенное (нежелательное) испарение воды.Примечание редактора. В своей конструкции автор пропустил одну "мелочь", именно такую, от пропуска которых предостерегал в начале статьи. Дело в том, что как только первые порции воды образуют сплошную оболочку, дальнейшее намораживание будет происходить в замкнутом объеме, что приведет к разрыву оболочки расширяющимися при замерзании новыми порциями воды. Разрывы будут повторяться в каждом новом слое, поэтому вместо монолита образуется рассеченная трещинами различной глубины глыба льда, которая может не выдержать последующих ускорений. Выход может быть в изменении процедуры намораживания: например, не сферическими слоями, а плоскими кругами, хотя это несколько усложнит конструкцию распылительного узла. Возможно другое решение: после создания относительно тонкой ледяной оболочки сменить режим таким образом, чтобы капли замерзали в полете, и на оболочку попадал своего рода "фирн", впоследствии смерзающийся в монолит. Наконец, возможно использование добавок к воде, обеспечивающих "пенолёд". Рыхлая внутренняя структура в данном случае пойдет на пользу - удар будет неупругим, что исключит непредвиденные рикошеты.