Ледяной «Антиастероид-2008»
Предисловие
редакции. "Астероидная угроза" относится к семейству "страшилок", преследующих
отнюдь не "заботу о человечестве", а совсем другие, сугубо утилитарные
цели. В частности, вся шумиха вокруг пресловутого "Апофиса" всего-навсего
камуфляж чисто военных разработок Пентагона по противоракетной обороне,
конкретно, по разработке противоспутникового оружия, первые испытания которого
маскировались уничтожением "вышедшего из под управления" американского
спутника, который якобы кому-то угрожал своим падением. Так вот, чтобы
каждый раз не ломать голову над очередным камуфляжем, в СМИ запущена долговременная
"камуфляжная сеть". Поэтому не стоит принимать всерьёз подобные проекты,
но решаемые в их рамках задачи могут представлять интерес, что и демонстрирует
очередная разработка А. И. Азарова
1. О подготовке
к астероидной атаке
Пристально вглядываясь в
ближний Космос, астрономы пришли к убеждению, что встреча-столкновение
Земли с астероидом размером в десятки или сотни метров и более – не экзотическая
гипотеза, а угрожающая реальность. В ближайшие десятилетия она не менее
вероятна, чем голод, экологическая катастрофа, исчерпание ресурсов питьевой
воды и другие грядущие напасти, к которым Человечеству предстоит подготовиться.
Обсуждаются
способы, которые позволят исключить нежелательную встречу с астероидом.
Среди них: использование ядерных зарядов или лучевого оружия; заблаговременная
высадка людей на астероид для установки на нем реактивного двигателя, «уводящего»
астероид от встречи с Землей и др.
«Та
космическая среда, в которой пребывает Земля, является гораздо более сложной,
чем это представляли раньше, и её развитие определяется не только изнутри,
но, по крайней мере, в такой же степени и снаружи. Вероятно, всякая жизнь
развивалась, умирала и вновь рождалась не только как результат изменений,
вызванных деятельностью вулканов, тектоникой плит, океаническими и атмосферными
процессами, но также и как итог разрушений, обусловленных катастрофическими
столкновениями со смертоносными космическими обломками и распространением
биологических компонент, переносимых этими рожденными в космосе незваными
гостями, вмешивающимися время от времени в жизнь Земли. Если это так, то
Homo sapiens не только обязан своим существованием, хотя бы отчасти, этим
внеземным бродягам, но должен, согласно той же логике, когда-нибудь проститься
с жизнью вследствие их столкновения с Землей. Одна и та же масса льда и
камней, падающая на нас, может и уничтожить жизнь, где она процветает,
и посеять её там, где её нет…
Ввиду
отсутствия осознания проблемы, мир не готов ни социально, ни экономически,
ни политически к тому, чтобы справиться со столкновениями системы Земля–Луна
с приближающимися к Земле объектами и их потенциальными последствиями…
Отсутствуют адекватные средства обнаружения, командования и контроля, средства
связи, компьютерное обеспечение, а также средства разведки и смягчения
последствий… Сегодня, помимо ядерного решения, не существует средств защиты.
Тем не менее технологии к 2025 году могут дать более безопасные и дешевые
решения. Ставки в этой игре слишком велики, чтобы не искать прямые и жизнестойкие
решения проблемы. В сущности, речь идет о выживании человечества
[1]».
2. Массивный «Антиастероид»:
ограничения, накладываемые применением ракетной техники
В поиске «прямых и жизнестойких
решений» впервые были рассмотрены возможности создания на высокой геоцентрической
орбите управляемого «Антиастероида» - ледяной глыбы, монолитной или «рыхлой»,
снабжённой реактивным двигателем и системой нацеливания глыбы на астероид
[2]. Показано, что нет ничего невозможного в строительстве «Антиастероида»:
при общей массе в несколько тысяч тонн его можно собрать на орбите в ближайшие
годы, после многовариантной проработки элементов конструкции.
Ну, а если необходимая
масса на несколько порядков больше названной? Если на орбите потребуется
«построить», как считают специалисты, ледяную глыбу массой «хотя бы» в
миллион тонн? Чтобы «поднять» такую массу воды, потребовалось бы израсходовать
десятки миллионов тонн ракетного топлива. Это не под силу сегодняшней
экономике. И не под силу будущему человечеству при наблюдаемом исчерпании
энергоресурсов – слишком расточителен ракетный способ вывода на орбиту
необходимых для ледяного «Антиастероида» масс воды. При использовании этого
способа приходится разгонять до первой космической скорости не только «полезную
нагрузку» - воду, но также и огромные «сопутствующие массы», не используемые
затем при строительстве «Антиастероида». Это топливо, ёмкости для него
и воды, ракетные двигатели и т.д. Причем разгон (и одновременно подъём)
производят за очень короткое время - всего около 10 минут, преодолевая
большое аэродинамическое сопротивление нижних слоев атмосферы.
Но единственный ли этот
способ? Очевидно, не единственный. Подходящий способ подъёма воды на орбиту
ещё предстоит разработать, оптимизировать и реализовать. Ниже, как ориентир
для изобретателей, представим описание некоторых сторон такого «подходящего
способа». В его основе – решение задачи «безракетной» доставки больших
масс воды на околоземную орбиту. Показано, что «безмашинная» доставка воды
к «Антиастероиду» возможна.
Не требующий
расходования ракетного топлива и дорогих элементов космической техники
искомый способ «безмашинного» подъема больших масс воды, например, из океана
в экваториальной зоне (см. рис.), мог бы найти применение не только при
строительстве на орбите ледяного «Антиастероида», но также и при решении
других важнейших задач, о которых мы расскажем в будущих публикациях.
3. О восходящих
течениях в атмосфере
Подъём воды к «Антиастероиду»,
не требующий использования ракетно-космической техники, может быть реализован
по-разному. Мы рассмотрим только один исходный принцип, открывающий путь
к разным конструктивным решениям. В природе большие массы воды в жидком
и парообразном состояниях переносятся в самоорганизующихся процессах.
Назовём только
два примера – с вихревым (вращательным) движением потоков:
1. Мощные восходящие
потоки влажного воздуха образуются над теплой поверхностью океана при формировании
тропического урагана. При этом с большой скоростью миллионы тонн воды переносятся
на большие расстояния в вертикальном и горизонтальном направлениях.
2. При формировании
торнадо гибкий «хобот» его направляется к земле из чёрной «энергоёмкой»
тучи, раскачиваясь и перемещаясь по непредсказуемой траектории. «Хобот»
всасывает на своём пути всё, включая и воду из водоёмов.
Подобные интенсивные восходящие
течения (сопровождающиеся «самоорганизующейся» закруткой потока) можно
попытаться искусственно формировать по своему усмотрению. Требуется создать
необходимые условия, с целью подъёма в верхние слои атмосферы «строительного
материала» - воды для строительства «Антиастероида».
4. Особенности
нового способа доставки
Чтобы уменьшить потребную
мощность, подъём больших масс воды будем осуществлять в «плавном» непрерывном
длительном процессе, а не при многократно повторяемых 10-минутных «ракетных
рывках», как это делалось в [2]. Удельную энергоёмкость, приходящуюся на
единицу «полезной нагрузки», например на одну тонну воды, многократно уменьшим,
сократив «сопутствующие массы», перечисленные в разделе 2. Преследуя эти
цели, энергозатраты, связанные с доставкой воды, возложим на две стационарные
энергоустановки в экваториальной зоне, размещённые на одной площадке, либо
в разных местах (разделы 5. и 6.).
Доставку воды
к месту назначения проведем в два этапа:
Сначала при относительно
небольших скоростях, составляющих метры или десятки метров в секунду, осуществим
подъём воды (в виде пара, капель, ледяных кристалликов) на много десятков
километров - до верхних слоев атмосферы (раздел 5.).
Затем доставленную в стратосферу
воду в виде кристалликов льда, снега плавно разгоним (при почти отсутствующем
аэродинамическом сопротивлении) до первой космической скорости и поднимем
на геоцентрическую орбиту (раздел 6.) и здесь проведем сбор кристалликов
и их уплотнение до монолита той или иной плотности (раздел 7.).
5. Первая энергоустановка
- для подъема воды из океана в стратосферу
Представим размещённую
над уровнем океана мощную стационарную энергетическую установку (см. рис.),
при работе которой генерируется луч 1, направленный в зенит. Характеристики
генерируемого луча таковы, что в непосредственной близости от него атмосфера
нагревается и формирует восходящий столб воздуха пониженной плотности.
Этот восходящий столб «всасывает» пары воды с поверхности океана и поднимает
на большую высоту.
Кристаллики
льда (снега) можно доставить таким способом в верхние слои атмосферы. Кристаллики
на высоте в 40…80 километров (и более) будут формировать полосу - диск
над земным экватором, наподобие инверсионного следа или, точнее говоря,
«кольца Сатурна» 2 (далее будем условно его именовать так). Количество
льда в «кольце Сатурна» 2 будет непрерывно пополняться при продолжительной
– многомесячной работе «луча-нагревателя», испускаемого первой энергоустановкой.
Рис. Схема доставки
больших масс воды (льда) к «Антиастероиду» с использованием стационарных
энергоустановок: наименования позиций – в тексте разделов 5, 6, 7.
6. Вторая
энергоустановка - для закрутки «кольца Сатурна»
Пополняемое ледяными частицами
при работе первой энергоустановки «кольцо Сатурна» на протяжении многих
месяцев будем непрерывно приводить во вращение: разгонять до первой космической
скорости и поднимать, например до низкой геоцентрической орбиты. С этой
целью используем вторую энергоустановку (см. рис.), включаемую в работу
одновременно с первой (раздел 5.). Вторая энергоустановка генерирует луч
3, направленный в плоскости экватора несколько выше линии горизонта, с
точки зрения наземного наблюдателя.
Луч 3, достигая
нижней кромки упомянутого «кольца Сатурна» 2, воздействует непосредственно
на те частицы, которые находятся на наименьшей высоте над Землей. Начинается
их ускоренное движение по направлению луча V под действием светового давления
и при взрывном испарении отдельных частиц в вакууме. Частицы при этом постепенно
увеличивают не только свою окружную скорость U (вплоть до первой космической),
но также и радиальную R – направленную от центра Земли. По мере разгона
частиц ширина «кольца Сатурна» 2 увеличивается: верхняя кромка кольца поднимается
все выше, например, вплоть до 200-400-километровой высоты над Землей.
7. Орбитальный
«сборщик» частиц льда
На указанной высоте на круговой
орбите в экваториальной плоскости находится управляемый автоматический
аппарат-контейнер, способный маневрировать и менять скорость сближения
с «кольцом Сатурна». Это «сборщик» частиц, приемное отверстие которого
открыто вперёд (см. рис.) – по ходу движения аппарата относительно частиц
в кольце: он в данном варианте - основной конструктивный элемент будущего
«Антастероида» 4 большой массы на геоцетрической орбите.
«Сборщик» имеет
орбитальную скорость несколько меньшую, чем у частиц льда в «кольце Сатурна»
на этой высоте. Поступающие в приёмное отверстие частицы перемещаются внутри
«сборщика» за счёт их скоростного напора (либо при работе специального
шнека-уплотнителя, установленного вдоль продольной оси аппарата). Частицы
попадают в накопительную цилиндрическую ёмкость необходимого объёма. Например,
если потребуется собрать из «кольца Сатурна» около одного миллиона тонн
частиц льда, диаметр и длина ёмкости превышают 100 метров.
8. Вопросы,
требующие исследования
Как видим, рассмотренный
способ предусматривает непрерывную и продолжительную «заправку» накопительной
ёмкости «Антиастероида» частицами льда на орбите. После того, как ёмкость
наполнена и «заправка» завершена, предположительно, целесообразен перевод
«Антиастероида» на более высокую орбиту, например геостационарную. Такой
перевод весьма энергоёмок, учитывая огромную массу «Антиастероида». Поэтому
необходимо проанализировать вопрос: действительно ли высокая орбита для
размещения «Антиастероида» во всех случаях предпочтительнее низкой? И,
если да, то потребуется определить простые способы перехода на неё; например,
с использованием продолжительно (много месяцев) работающих электроракетных
двигателей, питаемых от бортовых солнечных батарей и расходующих в качестве
рабочего тела воду, накопленную в виде льда на «Антиастероиде».
Другой требующий
исследования вопрос: при каких параметрах луча второй энергоустановки энергия
его с наибольшей полнотой преобразуется в кинетическую энергию частиц,
разгоняемых в «кольце Сатурна»?
Третий вопрос: насколько
устойчивы частицы льда в космическом вакууме? Иными словами, не будут ли
потери массы «кольца Сатурна» неприемлемо велики из-за испарения (возгонки)
воды в космический вакуум?
Четвёртый вопрос.
Чтобы работа создаваемой наземной системы не зависела от локального ухудшения
метеоусловий, потребуется применить не одну, а несколько энергоустановок,
удаленных друг от друга на тысячи километров. Необходимо определить оптимальное
количество таких энергоустановок (в экваториальной или иной зоне) и предпочтительные
места их размещения.
9. Заключение
Рассмотренный способ предстоит
сопоставить с другими, уже предложенными, и теми, что появятся позже -
по мере осознания уровня потенциальной угрозы, создаваемой астероидами.
При анализе способа, как «попутный результат», могут появиться технические
решения, актуальные и для других областей: например для техники инциирования
осадков в засушливых регионах, энергетики, систем освещения больших
территорий и мн. др. (подчёркнуто мной, В.К.)
Список литературы:
1. Остин Аткинсон. Столкновение
с Землёй. Астероиды, кометы и метеороиды. Растущая угроза. Изд. Амфора/Эврика,
Санкт-Петербург, 2001. 400с.
2. Азаров А.И.
Ледяной «Антиастероид». «Виртуальный мир», №1, 2007, Приложение к ВАТТ