Buxar yalnız 19 -cu əsrdə deyil, 21 -ci əsrdə də ciddi işlər görə bilər.
4 oktyabr 1957 -ci ildə SSRİ tərəfindən orbitə çıxarılan ilk süni Yer peyki cəmi 83,6 kq idi. Bəşəriyyət üçün kosmos çağını açan da o idi. Eyni zamanda, iki güc - Sovet İttifaqı və ABŞ arasında kosmik yarış başladı. Bir aydan az bir müddət sonra SSRİ gəmisində Laika köpəyi ilə birlikdə 508 kq ağırlığında ikinci bir peyk buraxaraq dünyanı yenidən heyrətləndirdi. Amerika Birləşmiş Ştatları 31 yanvarda Explorer-1 peykini buraxaraq yalnız gələn il, 1958-ci ildə bu zəngə cavab verə bildi. Üstəlik, kütləsi ilk sovet peykindən on dəfə az idi - 8, 3 kq … Amerikalı mühəndislər, əlbəttə ki, daha ağır bir peyk orbitə çıxarılacağını təsəvvür edə bilərdilər, ancaq fırlatma maşınının nə qədər yanacaq daşımalı olduğunu düşünəndə., təkbaşına etmədilər. Məşhur Amerika jurnallarından biri yazırdı: “Bir peyki aşağı yer orbitinə çıxarmaq üçün raketin kütləsi faydalı yükün kütləsini bir neçə min dəfə üstələməlidir. Amma elm adamları hesab edirlər ki, texnologiyanın inkişafı bu nisbəti yüzə endirməyə imkan verəcək . Ancaq hətta bu rəqəm faydalı ola biləcək qədər böyük bir peykin orbitə buraxılmasının çoxlu miqdarda bahalı yanacağın yandırılmasını tələb edəcəyini nəzərdə tuturdu.
Birinci mərhələnin dəyərini azaltmaq üçün müxtəlif variantlar təklif edildi: təkrar istifadə edilə bilən kosmik gəminin qurulmasından tutmuş tamamilə fantastik fikirlərə qədər. Bunların arasında 1867 -ci ildən buxar qazanları istehsal edən Babcock & Wilcox (B&W) şirkətinin qabaqcıl inkişaf rəhbəri Arthur Graham ideyası da vardı. Başqa bir B&W mühəndisi Charles Smith ilə birlikdə Graham, buxar vasitəsi ilə kosmik gəminin orbitə çıxarıla biləcəyini anlamağa çalışdı.
Buxar və hidrogen
Graham, bu zaman 3740C-dən yuxarı və 220 atm-dən yuxarı təzyiqlərdə işləyən yüksək kritik yüksək temperaturlu qazanların inkişafı ilə məşğul idi. (bu kritik nöqtənin üstündə, su artıq bir maye və ya qaz deyil, hər ikisinin xüsusiyyətlərini özündə birləşdirən, superkritik bir maye adlanır). Buxar, raketin ilk mərhələsində yanacaq miqdarını azaltmaq üçün "itələyici" kimi istifadə edilə bilərmi? İlk hesablamalar o qədər də nikbin deyildi. Fakt budur ki, hər hansı bir qazın genişlənməsi sürəti bu qazdakı səs sürəti ilə məhdudlaşır. 5500C temperaturda su buxarında səs yayılma sürəti təxminən 720 m / s, 11000C - 860 m / s, 16500C - 1030 m / s təşkil edir. Bu sürətlər yüksək görünə bilər, ancaq ilk kosmik sürətin (peyki orbitə çıxarmaq üçün lazım olan) 7,9 km / s olduğunu da unutmaq olmaz. Beləliklə, kifayət qədər böyük olsa da, bir raketə ehtiyac var.
Ancaq Graham və Smith başqa bir yol tapdılar. Özlərini yalnız bərə ilə məhdudlaşdırmadılar. 1961 -ci ilin mart ayında B&W rəhbərliyinin göstərişi ilə NASA -nın diqqətinə çatdırılan "Kosmik gəmilərin buraxılması üçün Buxar Hidrogen Gücləndiricisi" adlı gizli sənəd hazırladılar. (Lakin məxfilik 1964 -cü ilə qədər, Graham və Smithə ABŞ Patenti 3131597 - "Raketlərin buraxılması üçün metod və aparat" verildikcə) uzun sürmədi. Sənəddə, tərtibatçılar, 120 tona qədər olan bir kosmik gəmini, demək olar ki, 2,5 km / s sürətlə sürətləndirə bilən bir sistem təsvir etdi, hesablamalara görə, sürətlənmələr 100 q -dan çox deyildi. İlk kosmik sürətə daha da sürətlənmə raket gücləndiricilərinin köməyi ilə həyata keçirilməli idi.
Buxar kosmik mərmi bu sürətlə sürətləndirə bilmədiyi üçün B&W mühəndisləri iki mərhələli sxemdən istifadə etmək qərarına gəldilər. Birinci mərhələdə buxar sıxılmış və beləliklə qızdırılan hidrogen, səs sürəti daha yüksəkdir (5500C - 2150 m / s, 11000C - 2760 m / s, 16500C - 3 km / s -dən çox). Kosmik gəmini birbaşa sürətləndirən hidrogen idi. Bundan əlavə, hidrogen istifadə edərkən sürtünmə xərcləri əhəmiyyətli dərəcədə aşağı idi.
Super silah
Başlatıcının özü möhtəşəm bir quruluş olmalı idi - heç kimin qurmadığı nəhəng super tüfəng. Diametri 7 m olan barel 3 km (!) Hündürlükdə idi və uyğun ölçülərdə bir dağın içərisində şaquli şəkildə yerləşməli idi. Nəhəng topun "kürəyinə" daxil olmaq üçün dağın dibində tunellər düzəldildi. Təbii qazdan hidrogen istehsal edən bir zavod və nəhəng bir buxar generatoru da var idi.
Oradan boru kəmərlərindən keçən buxar akkumulyatora girdi - barelin altından yarım kilometr məsafədə yerləşən və lazımi divar gücünü təmin etmək üçün qaya kütləsinə sərt şəkildə "quraşdırılmış" diametri 100 metr olan bir polad kürə: Akkumulyatorun temperaturu təxminən 5500C və təzyiqi 500 atm -dən çox idi.
Buxar akkumulyatoru, hər biri təxminən 1 m olan borular sistemindən və 70 yüksək sürətli klapandan istifadə edərək, üstündə hidrogen olan bir konteynerə, diametri 25 m və uzunluğu təxminən 400 m olan yuvarlaq əsaslı bir silindrə bağlandı. Diametr. Öz növbəsində, barelin əsasına bir az daha böyük 70 diametrli (diametri 1,2 m) sistemli bir hidrogen silindiri bağlandı. Hamısı belə işləyirdi: akkumulyatordan silindirə buxar vuruldu və daha yüksək sıxlığa görə alt hissəsini tutdu, üst hissədəki hidrogeni 320 atm -ə sıxışdırdı. və 17000C -ə qədər istiləşmə.
Kosmik gəmi, barelin sürətlənməsi zamanı palet kimi xidmət edən xüsusi bir platformaya quraşdırılmışdır. Aparatı eyni anda mərkəzləşdirdi və sürətləndirən hidrogenin sıçrayışını azaltdı (müasir alt kalibrli mərmilər belə qurulmuşdur). Sürətlənmə müqavimətini azaltmaq üçün bareldən hava çıxarıldı və ağız xüsusi bir diyaframla möhürləndi.
Kosmik topun inşasının dəyəri B&W tərəfindən təxminən 270 milyon dollar olaraq qiymətləndirildi. Lakin sonra top hər dörd gündə bir "atəş aça" bildi və Saturn raketinin birinci mərhələsinin dəyərini 5 milyon dollardan təxminən 100 min dollara endirdi.. Eyni zamanda, 1 kq faydalı yükü orbitə çıxarmağın dəyəri 2500 dollardan 400 dollara düşdü.
Sistemin səmərəliliyini sübut etmək üçün tərtibatçılar tərk edilmiş mədənlərdən birində 1:10 ölçülü model qurmağı təklif etdilər. NASA tərəddüd etdi: ənənəvi raketlərin inkişafına böyük məbləğdə sərmayə qoyan agentlik, rəqabət aparan texnologiyaya 270 milyon dollar xərcləməyi və hətta bilinməyən bir nəticəni belə ödəyə bilməzdi. Üstəlik, iki saniyəlik də olsa 100 qramlıq həddindən artıq yüklənmə, açıq tüfəngin insanlı kosmik proqramda istifadəsini qeyri -mümkün etdi.
Jül Vernin xəyalı
Graham və Smith, kosmik gəmilərin topla fırlatılması konsepsiyasını təsəvvür edən ilk və son mühəndislər deyildi. 1960-cı illərin əvvəllərində Kanadalı Gerald Bull, yüksəklikdəki atmosfer zondlarını təxminən 100 km yüksəkliyə ataraq Yüksəklik Araşdırma Layihəsini (HARP) hazırlayırdı. Livermore Milli Laboratoriyasında. 1995-ci ilə qədər Kaliforniyada Lawrence, John Hunterin rəhbərliyi altında SHARP (Super High Alitude Research Project) layihəsi çərçivəsində hidanın metan yandıraraq sıxıldığı və beş kiloqramlıq bir mərmi sürətləndirdiyi iki mərhələli bir silah hazırlandı. 3 km / s -ə qədər. Həm də bir çox dəmir tüfəng layihəsi var - kosmik gəmilərin buraxılması üçün elektromaqnit sürətləndiriciləri.
Ancaq bütün bu layihələr B&W supergunundan əvvəl söndü. "Dəhşətli, eşidilməyən, inanılmaz bir partlayış oldu! Gücünü çatdırmaq mümkün deyil - ən karlı göy gurultusunu və hətta vulkan püskürməsinin gurultusunu əhatə edərdi. Yerin bağırsaqlarından sanki bir vulkanın kraterindən nəhəng bir alov qalxdı. Yer sarsıldı və tamaşaçıların heç biri o anda tüstü və atəş qasırğasında havanı zəfərlə kəsdiyini görə bilmədi "… roman
Graham-Smith topu daha da güclü təsir bağışlamalı idi. Hesablamalara görə, hər bir atış üçün mərminin ardınca atmosferə atılan təxminən 100 ton hidrogen lazım idi. 17000C temperatura qədər qızdırılan atmosfer oksigenlə təmasda olduqda alovlandı, dağı nəhəng bir məşələ, bir neçə kilometr yuxarıya doğru uzanan bir atəş dirəyinə çevirdi. Bu qədər hidrogen yandıqda, buxar şəklində dağılacaq və yağış yağacaq (ehtimal ki, yaxınlıqda qaynar) 900 ton su əmələ gəlir. Ancaq tamaşa bununla bitmədi. Yanan hidrogenin ardınca 25.000 ton həddindən artıq qızdırılan buxar nəhəng bir geyzer meydana gətirərək yuxarıya atıldı. Buxar da qismən dağılmış, qismən yoğuşmuş və şiddətli yağış şəklində düşmüşdür (ümumiyyətlə, quraqlıq yaxın ətrafı təhdid etməmişdir). Bütün bunları, təbii ki, tornado, göy gurultusu və şimşək kimi hadisələrlə müşayiət etmək lazım idi.
Jules Verne çox sevərdi. Ancaq plan hələ çox fantastik idi, buna görə də bütün xüsusi effektlərə baxmayaraq, NASA daha ənənəvi kosmik buraxılış üsuluna - raket buraxılışlarına üstünlük verdi. Çox pis: daha steampunk üsulunu təsəvvür etmək çətindir.
