Новое в технике и технологиях

Как уже ранее сообщал «МК» (номер от 26 сентября 2012 года), идея Александра Багрова и его коллеги из ИНАСАНа Владислава Леонова отличается от теоретических выкладок Арцутанова и подхвативших его мысль о создании конечной станции для лифта на геостационарной орбите (ГСО) Земли американских и японских ученых:

- На ГСО спутники или станции должны находится в равновесии всех сил, - говорит Александр Багров, - а потому идея соединить такой спутник с Землей лифтом — не очень удачна, из этого просто ничего не получится, даже если расположить с противоположной стороны противовес. Привязанный спутник при нарушении баланса действующих на него сил из-за нагрузки на лифтовый трос должен сорваться с орбиты и упасть на Землю. Наша идея о построении космического лифта между Землей и Луной более приемлема. Кстати, после представления ее коллегам два года на Чтениях Циолковского мы, по их предложению, ее запатентовали.

Напомним, один конец лифта теоретики предлагают закрепить на Луне, а второй опустить на расстояние 50 км от поверхности нашей планеты. Оставаясь в стратосфере, кабина не будет подвержена ветровым нагрузкам. Если нужно что-то доставить на Луну, достаточно отправить к висящей в стратосфере кабине лифта суборбитальный самолет. Долетев до цели, он состыкуется с лифтовой кабиной, в результате чего появится возможность переложить в нее несколько тонн груза и отправить на Луну при помощи магнитной левитации (подъема магнитным полем), а в будущем — еще дальше.


Итак, это было два года назад, и речь шла о лифте, соединяющем Луну и Землю. На прошедших в середине сентября в Калуге 49-х научных Циолковских чтениях Багров с Леоновым пошли дальше, - предложили способ возвращения космонавтов или грузов с Марса при помощи того же космического лифта. Схема примерно такая же, как и в предыдущем проекте, только вместо Земли выступает Марс, а вместо Луны его спутник Фобос. Главная цель - использование механики космоса для переброски пилотируемых космических аппаратов с Марса на Землю без использования дорогостоящих и громоздких ракет и баков с горючим .


Тут понадобится трос покороче, ведь от Марса до Фобоса всего 9500 километров. Фобос, также как и Луна к нам, постоянно повернут к Марсу одной стороной. А значит, можно прикрепить один конец лифта к его центру, а второй опустить к поверхности планеты для своевременного транспортирования марсианских летательных аппаратов к Земле. Каким образом? - спросите вы. Ведь Фобос вращается вокруг Марса со скоростью 2 км в секунду! Трос в виде эдакого космического хвоста тоже будет летать вокруг планеты, как же его поймать?

- Да, нам, конечно, потребуется догонять его со скоростью 2 км/сек и согласитесь, это уже легче, чем стартовать с планеты со скоростью 5 км/сек., - говорит Багров. - Но мы придумали более рациональное решение. Если вычислить траекторию движения лифтовой кабины, то есть «хвоста», - можно установить на ее пути на поверхности Марса тросовую петлю, соединенную с космическим аппаратом, который нам требуется поднять. На нижней части лифтового троса мы поместим крюк-захват, который опустим до высоты тросовой петли. В процессе движения спутника Марса крюк пройдет через тросовую петлю и захватит ее, а вместе с ней и космический аппарат. Примерно также происходит захват самолета при его посадке на палубу авианосца.


Дальше — подъем на большой скорости при помощи той же магнитной левитации. В нужной точке пространства, как только аппарат получит нужную скорость, направленную к Земле, его можно будет отсоединить от лифта и запустить уже прямиком на родную планету.

Есть только один минус у этой идеи — из-за многократных стартов земных космических кораблей при помощи Фобоса этот естественный спутник может изменить свою орбиту. Однако, по словам Багрова, ее можно будет восстановить. Если каждый прилетающий к Фобосу космический аппарат тормозить при помощи связанного с ним через трос-гарпун магнитного тормоза, то кинетическая энергия аппарата передастся Фобосу.

«Ну когда мы еще полетим на Марс!?», - воскликнут скептики, каких немало. Однако разработчики космического лифта знают еще одну точку приложения своей идеи. Это очистка планеты Земля от радиоактивного мусора при помощи того же самого лифта.

— Если мы получим возможность выводить грузы в дальний космос, то одним из главных направлений грузопотока при помощи лифта я бы определил Солнце, - говорит Багров.- На него можно вывести и «уронить» все наши земные отходы, включая радиоактивные. На светиле все сгорит, как в большой печке, и наш огромный ядерный реактор «Солнце» этого даже не почувствует.©

Однако сейчас встал вопрос экономного расхода электроэнергии. Практика показывает, что у домовладельцев, имеющих собственные солнечные батареи, остаются излишки электроэнергии, которые затем отправляются в общую электросеть и могут быть использованы теми, кто испытывает в этом необходимость. Домовладельцы получают за это оплату по тому же тарифу, который установлен энергокомпаниями для своих клиентов и, как правило, для домовладельцев это не самая выгодная цена (так как стоимость создания излишков для них куда выше, чем для крупных производителей "классической" энергии).

Чтобы не создавать избытков электроэнергии учёные предлагают домовладельцам ставить солнечные панели так, чтобы они вырабатывали энергию от вечернего солнца, так как в течение рабочей недели именно вечером в домах идёт активная жизнь.

©

«Перечисленные задачи были сложными для традиционных видов роботов», – отметил Ян Волкер (Ian Walker) из Университета Клемсона во время презентации.

Традиционные роботы являются основными элементами на сборочных линиях во всем мире. Они, как правило, антропоморфические, смоделированные по образу человеческой руки, и направлены на качественное выполнение одной задачи раз за разом. Эти машины выполняют задачи высокой точности в высоко структурированных средах с ограниченной подвижностью и адаптируемостью.

«То, что мы хотим сделать, отличается довольно сильно. Цель – разработка чего-то, что могло бы подстраивать свою форму под структуру изучаемого объекта и адаптироваться к средам, с которыми нам не приходилось иметь дело», – прокомментировал Волкер.

Волкер и его группа начали серьезную работу над роботами с щупальцами около 15 лет назад. К настоящему моменту они многого добились, вдохновленные структурами, обнаруженными в природе.

В период с 2003 по 2007 год, получив финансирование от Агентства передовых оборонных исследовательских проектов (DARPA), при помощи исследователей из шести других организаций велась разработка робота Octarm, который мог брать и ставить конусы различных размеров, исследовать объемы, напоминающие тоннели, и манипулировать объектами, с которыми устройство никогда не сталкивалось прежде.

«Такие устройства являются недорогими и простыми для сборки. Например, стоимость Octarm составила суммарно несколько тысяч долларов», – отметил Волкер.
©

Можно сказать, что это огромный специализированный бакен, который обладает удивительным свойством – переворачиваться (Flip — дословно переводится как «переворачиваться»). Длина корабля составляет 108 метров. По всей длине расположены маленькие узкие отсеки и большое полое отделение – в конце. В то время как длинные резервуары заполнены воздухом, Флип находится в горизонтальном положении, а когда они заполняются морской водой, он подобно поплавку выравнивается над морской поверхностью, что обеспечивает ему очень большую устойчивость во время сильных штормов. Когда необходимо снова принять горизонтальное положение, воду спускают, и судно может быть транспортировано к новому расположению.
Внутренние детали устроены под два положения корабля. Например, в каютах находится по две двери, что позволяет легко переместиться в новое положение. Туалеты и некоторые элементы на кухне здесь продублированы дважды. Длительность всего процесса переворота – 28 минут, что довольно быстро для такого огромного корабля.

Из истории известно, что этот корабль-перевертыш был построен 50 лет тому назад, в 1962 году учеными Фредом Фишером и Фредом Списсом, которые нуждались в более тихом и устойчивом судне для изучения поведения звуковых волн под водой.

Целью создание Flip были: изучение высоты волн, акустические сигналы, температуру воды и её плотность. Все продумано для того, чтобы проводить здесь эти исследования: для того, чтобы не создавать помех акустическим инструментам, у судна нет двигателей, и его постоянно нужно буксировать на место исследований, где оно будет поставлено на якорь. В вертикальном положении судно становиться чрезвычайно устойчивым и тихим.

Уже в начале своего существования корабль помог собрать множество важных данных о циркуляции воды, формировании штормовых волн и перемещении сейсмических волн, температурном взаимодействии между океаном и атмосферой, звукам морских животных и множестве других важных областей.

©

Согласно имеющейся информации несколько человек высказали желание приобрести еще один продукт компании U.S. Submarine Structures - жилой подводный дом, имеющий название H2OME. Этот дом представляет собой круглое подводное помещение, площадью 335 квадратных метров, разделенный на несколько отдельных комнат. Все помещение может находиться на глубине до 18 метров, а жители этого дома попадают в него с поверхности при помощи лифта или винтовой лестницы. Планируется, что дом H2OME будет располагаться недалеко от линии побережья, поэтому он соединяется с побережьем электрическим кабелем, линиями коммуникаций и трубопроводами для пресной воды и канализации.

Одним из главных преимуществ проживания под водой компания U.S. Submarine Structures считает более-менее стабильные условия подводной окружающей среды. Отсутствие резких перепадов температуры за пределами дома H2OME позволит тратить на обогрев или кондиционирование помещений существенно меньшее количество энергии, чем тратится в обычных домах, которые подвержены влиянию ветра, резких зимних холодов или летней жары. Еще одним преимуществом является возможность создания вокруг дома H2OME невероятного подводного ландшафта, в который могут входить коралловые сады, и заросли подводных растений, заселенные многочисленными морскими животными и беспозвоночными организмами.

Но, за все эти прелести подводного проживания придется заплатить весьма внушительную сумму денег. Начальная стоимость самого бюджетного варианта дома H2OME составляет 10 миллионов долларов и она может изменяться только в строну увеличения по мере увеличения комфортабельности подводного жилища и оснащения его дополнительными удобствами.

©

Сазерленд предложил концепцию реактора, который при масштабировании до размеров большой электростанции сможет вырабатывать количество энергии, сравнимого с угольной ТЭЦ, причём при сопоставимых затратах. В случае, если экономические выкладки верны, перспективы могут быть самые радужные - ведь термояд обещает отсутствие выбросов углекислого газа и долгоживущих радиоактивных отходов и практически неограниченный запас топлива.

Конструкция установки, которую авторы назвали "диномак", использует существующую ныне технологию. Она создаёт магнитное поле в замкнутом пространстве, чтобы удерживать плазму достаточно долго для того, чтобы успел начаться синтез, а горячая плазма вступила в реакцию и начала гореть. Предполагается, что реактор будет сам поддерживать реакцию и непрерывно подогревать плазму для того, чтобы поддерживать условия термоядерного синтеза. Производимое реактором тепло будет нагревать охлаждающую жидкость, которая будет использоваться для вращения турбины и генерирования электроэнергии подобно обычному реактору.

Для создания магнитного поля, которое является необходимым условием для работы термоядерного реактора, предусмотрен сферомак, направляющий электрический ток в саму плазму и создающий бóльшую часть магнитных полей. Такая конфигурация снижает количество требуемых материалов, а значит, и стоимость реактора, а также позволяет уменьшить размер реактора. Последнее обстоятельство даёт "диномаку" существенное преимущество перед установкой ITER, которая сейчас строится во Франции и которой посвящено много докладов на конференции. ITER гораздо больше, так как используемые там катушки тороидального поля расположены вокруг торообразной вакуумной камеры для создания магнитного поля вокруг плазменного тора.
©