Steam 19 ғасырда ғана емес, 21 ғасырда да маңызды жұмыс жасай алады.
1957 жылдың 4 қазанында КСРО орбитаға шығарған Жердің бірінші жасанды жер серігінің салмағы небары 83,6 кг. Ол адамзат үшін ғарыштық дәуірді ашты. Сонымен бірге ғарыштық жарыс екі держава - Кеңес Одағы мен АҚШ арасында басталды. Бір ай өтпей -ақ КСРО бортында Лайка итімен бірге салмағы 508 келі екінші спутникті ұшырып, әлемді тағы да таң қалдырды. Америка Құрама Штаттары 31 қаңтарда Explorer-1 спутнигін ұшыру арқылы келесі 1958 жылы ғана қоңырауға жауап бере алды. Оның үстіне, оның массасы бірінші кеңестік спутниктен он есе аз болды - 8, 3 кг … Американдық инженерлер, әрине, орбитаға ауыр спутникті шығаруды елестете алады, бірақ зымыран тасығыш қанша отын тасымалдауы керек екені туралы ойлаған кезде., олар өздігінен жасаған жоқ. Танымал американдық журналдардың бірі былай деп жазды: «Жер серігін төмен орбитаға шығару үшін зымыранның массасы пайдалы жүктеме массасынан бірнеше мың есе асуы керек. Бірақ ғалымдар технологияның жетістіктері бұл қатынасты жүзге дейін төмендетуге мүмкіндік береді деп есептейді ». Бірақ тіпті бұл цифр үлкен көлемді жер серігін ұшыру үшін қымбат отынның көп мөлшерін жағуды қажет ететінін көрсетті.
Бірінші кезеңнің құнын төмендету үшін әр түрлі нұсқалар ұсынылды: қайта пайдалануға болатын ғарыш аппаратын жасаудан бастап, фантастикалық идеяларға дейін. Олардың арасында 1867 жылдан бері бу қазандықтарын шығаратын Babcock & Wilcox (B&W) дамудың жетекшісі Артур Грэмнің идеясы болды. B&W басқа инженері Чарльз Смитпен бірге Грэм ғарыш кемесін … бу арқылы орбитаға шығаруға болатынын анықтауға тырысты.
Бу мен сутегі
Грэм бұл кезде 3740С-тан жоғары температурада және 220 атмнан жоғары қысымда жұмыс істейтін жоғары сынды жоғары температуралы қазандықтарды әзірлеумен айналысты. (бұл сыни нүктеден жоғары, су енді сұйық немесе газ емес, екеуінің қасиеттерін біріктіретін суперкритикалық сұйықтық деп аталады). Зымыран тасығыштың бірінші сатысында отын мөлшерін азайту үшін буды «итергіш» ретінде қолдануға бола ма? Алғашқы бағалар тым оптимистік емес еді. Кез келген газдың кеңею жылдамдығы осы газдағы дыбыс жылдамдығымен шектеледі. 5500С температурада су буындағы дыбыстың таралу жылдамдығы шамамен 720 м / с құрайды, 11000С - 860 м / с, 16500С - 1030 м / с. Бұл жылдамдық жоғары болып көрінуі мүмкін, бірақ бірінші ғарыштық жылдамдық (спутникті орбитаға шығару үшін қажет) 7, 9 км / с екенін ұмытпау керек. Осылайша, зымыран тасығыш жеткілікті үлкен болса да, қажет болады.
Алайда Грэм мен Смит басқа жолды тапты. Олар пароммен ғана шектелмеді. 1961 жылдың наурызында B&W басшылығының нұсқауымен олар «Ғарыш аппараттарын ұшыруға арналған бу сутегі күшейткіші» атты құпия құжатты дайындады, ол NASA назарына ұсынылды. (Алайда, құпия ұзақ сақталмады, 1964 жылға дейін, Грэм мен Смитке АҚШ патенті No 3131597 - «Зымырандарды ұшыру әдісі мен аппараты» берілгенге дейін). Құжатта әзірлеушілер салмағы 120 тоннаға дейінгі ғарыш кемесін 2,5 км / с жылдамдыққа дейін тездетуге қабілетті жүйені сипаттады, ал үдеулер, есептеулер бойынша, 100 г аспайды. Бірінші ғарыштық жылдамдыққа одан әрі жеделдету зымыран күшейткіштердің көмегімен жүзеге асырылуы тиіс еді.
Будың ғарыштық снарядты мұндай жылдамдыққа жеткізе алмайтындығынан, B&W инженерлері екі сатылы схеманы қолдануға шешім қабылдады. Бірінші кезеңде бу қысылады және осылайша қызады, оның дыбыс жылдамдығы әлдеқайда жоғары (5500С - 2150 м / с, 11000С - 2760 м / с, 16500С - 3 км / с артық). Бұл ғарыш кемесін тікелей жылдамдату керек болатын сутегі. Сонымен қатар, сутекті пайдалану кезінде үйкеліс шығындары айтарлықтай төмен болды.
Супер мылтық
Іске қосу қондырғысы үлкен құрылым болуы керек еді - оған ешкім жасамаған алып супер мылтық. Диаметрі 7 м баррель 3 км (!) Биіктікте болды және тиісті өлшемдегі таудың ішінде тігінен орналасуы керек еді. Алып зеңбіректің «төсегіне» қол жеткізу үшін тау түбінде туннельдер жасалды. Табиғи газдан сутек шығаратын зауыт пен алып бу генераторы да болды.
Осы жерден құбырлар арқылы өтетін бу аккумуляторға түсті - диаметрі 100 метр болат сфера, баррель түбінің астында жарты шақырым жерде орналасқан және қабырғаның қажетті беріктігін қамтамасыз ету үшін тау жынысына қатты бекітілген: аккумулятордың температурасы шамамен 5500С және қысымы 500 атмнан жоғары болды.
Бу аккумуляторы үстінде сутегі бар контейнерге, диаметрі 25 м және ұзындығы шамамен 400 м цилиндрі бар, дөңгелектелген негізі бар, құбырлар жүйесі мен 70 жылдамдықты клапандар, әрқайсысы шамамен 1 м диаметрі Өз кезегінде баррель негізіне 70 сәл үлкенірек клапандары (диаметрі 1,2 м) жүйесі бар сутегі цилиндрі қосылды. Барлығы осылай жұмыс істеді: аккумулятордан бу цилиндрге айдалды және оның тығыздығы жоғары болғандықтан төменгі бөлігін алып, жоғарғы бөлігіндегі сутегін 320 атмға дейін қысады. және оны 17000С дейін қыздырады.
Ғарыш кемесі бөшкеде үдеу кезінде паллет қызметін атқаратын арнайы платформаға орнатылды. Ол бір мезгілде аппаратты орталықтандырды және сутектің үдеткіш серпілісін азайтты (заманауи калибрлі снарядтар осылай орналастырылған). Жеделдетуге төзімділікті төмендету үшін бөшкеден ауа шығарылды, ал мұрын арнайы диафрагмамен тығыздалды.
Ғарыштық зеңбірек жасаудың құны B&W бойынша шамамен 270 миллион долларға бағаланды. Бірақ содан кейін зеңбірек Сатурн зымыранының бірінші сатысының құнын 5 миллион доллардан 100 мың долларға дейін төмендете отырып, әр төрт күн сайын «атуы» мүмкін еді.. Сонымен бірге 1 кг пайдалы жүкті орбитаға жіберу құны 2500 доллардан 400 долларға дейін төмендеді.
Жүйенің тиімділігін дәлелдеу үшін әзірлеушілер қараусыз қалған шахталардың бірінде 1:10 масштабты модель құруды ұсынды. НАСА екіұштылық танытты: дәстүрлі зымырандарды жасауға қомақты қаражат салған агенттік бәсекеге қабілетті технологияға 270 миллион доллар жұмсай алмады, тіпті нәтижесі белгісіз. Оның үстіне 100г шамадан тыс жүктеме екі секундқа болса да, ғарыштық бағдарламада супер тапаншаны қолдануға мүмкіндік бермеді.
Жюль Верннің арманы
Грэм мен Смит зеңбірекпен ғарыш аппараттарын ұшыру туралы ойды елестеткен бірінші немесе соңғы инженерлер болмады. 1960-шы жылдардың басында канадалық Джеральд Булл жоғары биіктіктегі зерттеу жобасын (HARP) әзірлеп, жоғары биіктіктегі атмосфералық зондтарды 100 км биіктікке дейін ұшырды. Ливермор ұлттық зертханасында. Лоуренс Калифорнияда 1995 жылға дейін, Джон Хантердің жетекшілігімен SHARP (Super High Altitude Research Project) жобасы аясында сутегі метанды жағу арқылы сығылған екі сатылы зеңбірек жасалды және бес килограммдық снаряд тездетілді. 3 км / с дейін. Сондай -ақ, рельстің көптеген жобалары болды - ғарыш аппараттарын ұшыруға арналған электромагниттік үдеткіштер.
Бірақ бұл жобалардың барлығы B&W тапаншасының алдында жоғалып кетті. «Қорқынышты, естілмеген, керемет жарылыс болды! Оның күшін жеткізу мүмкін емес - ол ең саңырау күн күркірін және тіпті жанартаудың атқылауын жауып тастайды. Жердің ішінен жанартаудың кратерінен шыққандай, үлкен от үйіндісі көтерілді. Жер сілкінді, ал көрермендердің ешқайсысы сол сәтте снарядтың түтін мен от дауылында ауаны жеңіп шыққанын көре алмады ». роман
Грэм-Смит зеңбірегі одан да күшті әсер қалдыруы керек еді. Есептеулерге сәйкес, әрбір ұшыру үшін шамамен 100 тонна сутегі қажет болды, ол снарядтан кейін атмосфераға тасталды. 17000С температураға дейін қыздырылған ол атмосфералық оттегімен жанасқанда тұтанды, тауды алып шыраққа, бірнеше шақырымға жоғары созылған от бағанына айналдырды. Сутегінің мұндай мөлшері жанғанда 900 тонна су пайда болады, ол бу түрінде тарайды және жаңбыр жауады (мүмкін жақын маңда қайнауы мүмкін). Алайда шоу мұнымен аяқталған жоқ. Жанған сутегінің артынан 25000 тонна қатты қызған бу жоғары қарай лақтырылып, алып гейзер пайда болды. Бу сонымен қатар жартылай таралды, ішінара конденсацияланды және қатты жауын -шашын түрінде түсті (тұтастай алғанда құрғақшылық жақын маңға қауіп төндірмеді). Мұның бәрі, әрине, торнадо, найзағай, найзағай сияқты құбылыстармен бірге жүруі керек еді.
Жюль Верн оны жақсы көретін еді. Алайда, жоспар әлі де фантастикалық болды, сондықтан барлық арнайы әсерлерге қарамастан, NASA ғарыштық ұшырудың дәстүрлі әдісін - зымыран ұшыруды жөн көрді. Өте өкінішті: стейппунк әдісін елестету қиын.
