Վերելակ դեպի Լուսին

Քիմիական ռեակցիաների հիման վրա աշխատող հրթիռային շարժիչները վերջին կես դարի ընթաքցքում հրաշալի կերպով իրենց արդարացրել են Երկրին մոտ ուղեծրերում աշխատելու ժամանակ: Բայց, որպեսզի ավելի հեռուն գնանք, պետք է ինչ-որ նոր բան, օրինակ՝ տիեզերական վերելակ:

06700aa34ec39c004c79a41b8408431e

Այսօր տիեզերական սարքերը ուսումնասիրում են Լուսինը, Արեգակը, մոլորակները, աստղակերպերը և գիսաստղերը: Բայց քիմիական վառելիքով հրթիռները դեռ թանկ և ոչ բավարար հզոր միջոց են օգտակար բեռը Երկրից հեռացնելու համար: Ժամանակակից հրթիռային տեխնիկան իր հնարավորությունների սահմանին է հասել՝ պայմանավորված՝ բնության կոսղմից թելադրվող քիմիական ռեակցիաներով: Մարդկությունը արդեն տեխնոլոգիական փակուղու՞մ է հայտնվել: Ոչ մի կերպ: Եթե հաշվի առնենք տիեզերական վերելակի վաղեմի գաղափարը:

Ակունքներում

Առաջիններից մեկը, որը լրջորեն մտորել է այն հարցի շուրջ, թե ինչպես հաղթահարել մոլորակի ձգողությունը՝ «քաշելու» միջոցով, Ֆելիքս Ցանդերն էր, ռեակտիվ սարքերի ստեղծողներից մեկը: Ի տարբերություն երևակայող և հորինող Մյունհաուզենի, Ցանդերը Լուսնի համար տիեզերական վերելակի՝ գիտականորեն հիմնավորված տարբերակ առաջարկեց: Երկրի և Լուսնի միջև ճանապարհին մի կետ կա, որտեղ այդ մարմինների ձգողության ուժերը հավասարակշռում են միմյանց: Այն գտնվում է Լուսնից 60.000 կմ հեռավորության վրա: Լուսնին մոտիկ նրա ձգողությունը ավելի մեծ կլինի քան Երկրինը, իսկ հեռու՝ ավելի թույլ: Այնպես որ, եթե Լուսինը ճոպանով միացնենք ինչ-որ աստղակերպի հետ, օրինակ՝ 70.000 կմ Լուսնից հեռու, ապա միայն ճոպանը թույլ չի տա աստղակերպին ընկնել Երկրի վրա: Երկրի ձգողության պատճառով ճոպանը մշտապես ձգված կլինի, և նրանով հնարավոր կլինի Լուսնի մակերևույթից բարձրանալ նրա ձգողության սահմաններից դուրս: Գիտության տեսակետից շատ ճիշտ միտք է: Այն բավական ուշադրության չի արժանացել միայն այն պատճառով, որ Ցանդերի ժամանակ այդպիսի նյութեր ուղղակի գոյություն չունեին, որոնցից պատրաստված ճոպանը չպոկվեր սեփական քաշի պատճառով:

Առաջին գաղափարները

Տիեզերագնացության առաջին հաջողությունները վերստին արթնացրին խանդավառ մարդկանց երևակայությունը: 1960թ. խորհրդային երիտասարդ ինժեներ Յուրի Արցուտանովը ուշադրություն դարձրեց, այսպես կոչված՝ գեոստացիոնար արբանյակների (ԳՍԱ) հետաքրքիր յուրահատկության վրա: Այդ արբանյակները գտնվում են շրջանային ուղեծրում՝ ճիշտ՝ հասարակածի հարթության վրա, և նրանց շրջապտույտի փուլը հավասար է երկրային օրերին: Այդ պատճառով էլ գեոստացիոնար արբանյակը մշտապես կախված է հասարակածի վրա գտնվող միևնույն կետից: Արցուտանովն առաջարկեց ԳՍԱ-ն ճոպանով միացնել հասարակածում՝ նրա տակ գտվող կետին: Ճոպանը Երկրի համեմատ անշարժ կլինի և նրանով հնարավոր կլինի վերելակի խցիկ բարձրացնել: Այդ պայծառ գաղափարը շատերին է գրավել: Հեղինակավոր գրող Արթուր Կլարկը այդ մասին անգամ ֆանտաստիկ վեպ է գրել՝ «Դրախտի շատրվանները», որտեղ ամբողջ ֆաբուլան կապված է տիեզերական վերելակի կառուցման հետ:

Վերելակի խնդիրները

Այսօր ԳՍԱ-ի տիեզերական վերելակի գաղափաները փորձում են կյանքի կոչել ԱՄՆ-ում և Ճապնոիայում, անգամ մրցույթներ են կազմակերպվում այդ գաղափարի մշակողների միջև: Կառուցողների հիմնական ջանքերը ուղղված են նյութեր որոնելուն, որոնցից կարելի կլիներ 40.000 կմ երկարությամբ ճոպան ստեղծել, որը կդիմանար ոչ միայն իր սեփական ծանրությանը, այլ նաև կպահեր կառուցվածքի մնացած մասերը: Հրաշալի է, որ ճոպանի համար հարմար նյութ արդեն ստեղծվել է: Դրանք ածխածնային նանոխողովակներն են: Նրանք մի քանի անգամ ավելի ամուր են, քան պետք է տիեզերական վերելակին, բայց պետք նաև սովորել անթերի թել պատրաստել այդ խողովակներից մի քանի տասնյակ հազար կիլոմետր երկարությամբ: Բայց որ տեխնիկական այդ խնդիրը վերջիվերջո կլուծվի՝ կասկած չկա:

Երկրորդ, նույնպես լուրջ, տեխնիկական խնդիրը վերելակի համար շարժիչ ստեղծելն է, և նրան էներգիայով ապահովելը, քանի որ խցիկը պետք է 40.000 կմ մինչև վերջ բարձրանա առանց վերալիցքավորման: Թե ինչպես դա անել դեռ ոչ ոք չի մտածել:

Անկայուն հավասարակշռություն

Բայց ամենամեծ, անգամ անհաղթահարելի, խնդիրը՝ ԳՍԱ տիեզերական վերելակի համար, կապված է երկնային մեխանիկայի օրենքների հետ: ԳՍԱ իր ուղեծրում է գտնվում միայն՝ ձգողության և կենտրոնաձիգ ուժերի հավասարակշռության շնորհիվ: Այդ հավասարակշռության ցանկացած խախտում կհանգեցնի նրան, որ արբանյակը կփոխի իր ուղեծիրը և իր «կախման կետից» հեռու կգնա: Անգամ Երկրի ձգողական դաշտի անմիատարրությունը, Արեգակի և Լուսնի մակընթացությունները և արևային լույսի ճնշումը հանգեցնում են նրան, որ գեոստացիոնար ուղեծրում գտվող արբանյակները մշտապես տատանվում են: Ոչ մի կասկած չկա, որ վերելակային համակարգի ծանրության տակ արբանյակը չի կարող մնալ գեոստացիոնար ուղեծրում, և կնկնի: Սակայն պատրանք կա, որ ճոպանը կարելի տանել գեոստացիոնար ուղեծրից էլ հեռու և նրա մյուս ծայրին հսկայական հակակշիռ դնել: Առաջին հայացքից թվում է, թե հակակշռի վրա ազդող կենտրոնաձիգ ուժը ճոպանը կձգի այնպես, որ նրանով շարժվող խցիկը չի կարող հակակշռի դիրքը փոխել, և վերելակը կմնա սարքին վիճակում: Դա ճիշտ կլիներ, եթե ճկուն ճոպանի փոխարեն կոշտ, չծռվող ձող լիներ, և նրա տեղափոխությունը չէր հանգեցնի կողային՝ ճոպանի կողմից չհամակշռվող ուժի առաջացման: Իսկ այդ ուժը անխուսափելի կերպով կխախտեր վերելակի կայունությունը, և այն կփլվեր:

Երկնային հարթակ

Ի երջանկություն Երկրացիների, բնությունը մեր համար հրաշալի լուծում է պահել՝ Լուսինը: Հերիք չէ՝ Լուսինը այնքան մեծ է, որ ոչ մի վերելակ չի կարող նրան տեղից շարժել, նաև այն, որ նա գտնվում է շրջանային ուղեծրում և միևնույն ժամանակ Երկրին է ուղղված միշտ նույն կողմով: Միտք է առաջանում ճոպան անցկացնել Երկրի և Լուսնի միջև, բայց ճոպանը ամրացնել միայն Լուսնի վրա: Ճոպանի մյուս ծայրը կարելի է հասցնել մինչև Երկիր, և Երկրի ձգողության ուժը կիթառի լարի պես նրան կձգի Երկրի և Լուսնի զանգվածի կենտրոնները միացնող գծի երկայնքով: Միայն թե չի կարելի թույլ տալ, որ ճոպանի ազատ ծայրը հասնի Երկրի մակերևույթին: Մեր մոլորակը պտտվում է իր առանցքի շուրջ, որի պատճառով ճոպանի ծայրը Երկրի համեմատ կունենա 400 մ/վ արագություն, այսինքն մթնոլորտում կշարժվի գերձայնային արագությամբ: Ոչ մի կառուցվածք չի դիմանա օդի այդպիսի դիմադրության: Բայց եթե վերելակի խցիկը իջեցնենք մինչև 30-50 կմ բարձրության վրա, ապա կարելի կլինի անտեսել այդ դիմադրությունը: Խցիկի արագությունը հավասար կլինի 0.4 կմ/վ, իսկ այդ արագությունը հեշտությամբ զարգացնում են ժամանակակից ինքնաթիռ-ստրատոպլանները (ստրատոսֆերա բարձրացող ինքնաթիռ): Թռչելով դեպի խցիկ և միանալով նրան (միացման այս մեթոդը վաղուց արդեն յուրացվել է, և՛ ինքնաթիռները օդում լիցքավորելու, և՛ տիեզերական սարքերը միացնելու համար), հնարավոր կլինի բեռը տեղեփոխել խցիկ և հակառակը: Դրանից հետո վերելակի խցիկը կսկսի բարձրանալ Լուսին, իսկ ստրատոպլանը կվերադառնա Երկիր: Ի դեպ՝ Լուսնից եկած բեռը կարելի է գցել օդապարիկի օգնությամբ, և ողջ և առողջ վերցնել այն գետնին կամ էլ օվկիանոսում:

Խուսափել բախումներից

Վերելակը, որը միացնում է Երկիրը և Լուսինը, պետք է ևս մեկ կարևոր խնդիր լուծի: Միջերկրային տիեզերական տարածության մեջ բազմաթիվ աշխատող տիեզերական սարքեր, և մի քանի հազար չաշխատող սարքեր կան, նաև նրանց մասերը և այլ տեսակի աղբ: Վերելակի բախումը նրանցից ցանկացածի հետ կհանգեցներ ճոպանի պոկվելուն: Այդ անախորժությունից խուսափելու համար առաջարկվել է, ճոպանի «ստորին» հատվածը՝ 60.000 կմ երկարությամբ, բարձրացվող կառուցել, և Երկրի արբանյակների աշխատանքային գոտուց հեռացնել, երբ որ այն պետք չէ: Միջերկրային տարածության մեջ գտվող մարմինների դիրքը կարելի է հեշտությամբ գուշակել, և պարզել, թե այդ տարածքում վերելակի համար երբ է անվտանգ:

Վերհան՝ տիեզերական վերելակի համար

Մեր վերելակում լուրջ խնդիր է նկատվում: Սովորական վերելակների խցիկները շարժվում են մի քանի մետր վայրկյանից ոչ ավել, իսկ այդպիսի արագությամբ անգամ 100 կմ (տիեզերքի ստորին սահման) բարձրանալը մի քանի օր կտևեր: Եթե անգամ գնացքների արագությամբ շարժվեինք՝ 200 կմ/ժ, ապա՝ ճանապարհը մինչև Լուսին կտևեր երեք ամիս: Տարվա մեջ երկու անգամ գնացող վերելակը դժվար թե պահանջված լինի:

Իսկ եթե ճոպանը գերհաղորդչի շերտով պատենք, ապա ճոպանի երկայքնով կարելի կլինի շարվել մագնիսական բարձիկի վրայով, չշփվելով ճոպանի հետ: Այդ դեպքում կարելի է ճանապարհի կեսը արագացնել խցիկը, իսկ մյուս կեսը արգելակել:

Պարզ հաշվարկը ցույց է տալիս, որ արագացման մեծության 1g լինելու դեպքում (որը հավասար է Երկրի ձգողության ուժին), ողջ ճանապարհը կտևի 3,5 ժամ, այսինքն՝ խցիկը օրական կարող է երեք անգամ գնալ-գալ: Գիտնականներն արդեն աշխատում են սենյակային ջերմաստիճանում աշխատող գերհաղորդիչներ ստեղծելու վրա, և մոտ ապագայում կարելի է սպասել, որ նրանք կհայտվեն:

Աղբը թափել

Հարկ է նշել, որ ճանապարհի կեսին խղիկի արագությունը հասնում է 60 կմ/վ: Եթե արագացում հաղորդելուց հետո օգտակար բեռն անջատենք խցիկից, ապա այդ նույն արագությամբ նրան կարող ենք ուղարկել Արեգակնային համակարգի ցանկացած կետ, անգամ ամենահեռու մոլորակ: Իսկ դա նշանակում է, որ դեպի Լուսին վերելակը կարող է առանց հրթիռների թռիչքներ ապահովել՝ Արեգակնային համակարգի սահմաններում:

Եվ շատ արտասովոր է այն փաստը, որ կարելի է վերելակի միջոցով վտանգավոր նյութերը թափել Արեգակի վրա: Մեր թանկագին աստղը այնպիսի հզորության միջուկային վառարան է, որ այնտեղ անհետք կայրվի ցանկացած թափոն, անգամ ռադիոակտիվ: Այնպես որ տիեզերական վերելակը կարող ոչ միայն մարդու՝ տիեզերքի նվաճման հիմքը դառնալ, այլ նաև մոլորակը տեխնիկական առաջընթացի թափոններից մաքրելու միջոց լինել:

120539671_3563818_acc

Արթուր Կլարկ, ֆանտաստ-գրող, գիտության հանրայնացնող:

 

«1951թ. պրոֆեսոր Բակմինստեր Ֆուլլերը Երկրի հասարակածի շուրջ ազատ լողացող շրջանային կամուրջ ստեղծեց: Այդ գաղափարի իրականացման համար անհրաժեշտ է միայն տիեզերական վերելակ: Եվ ե՞րբ մենք կունենանք այն: Ես չէի ուզենա գուշակել, այնպես որ կհարմարեցնեմ Արթուր Կանտրովիցի պատասխանը, երբ ինչ-որ մեկը նրան հարց տվեց մեկնարկի լազերային համակարգի մասին: Տիեզերական վերելակը կստեղծվի միայն այն բանից 50 տարի հետո, երբ որ կդադարեն ծիծաղել այդ գաղափարի վրա»:

(«Տիեզերական վերելակ. մտավոր փո՞րձ, թե՞ Տիեզերքի բանալի»,  ելույթ՝ աստղագիտության միջազգային XXX կոնգրեսում, Մյունխեն, 1979թ. սեպտեմբերի 20)

 

 

Լուսնային վերելակի կառուցվածքը՝ ըստ LiftPort Group ընկերության

5deb276af69944c08f234f35168ebe0e

Երկրից դեպի Երկրին մոտ ստորին ուղեծիր բեռները տարվում են քիմիական վառելիքով աշխատող ավանդական հրթիռների միջոցով: Այդտեղից ուղեծրային սարքերը բեռը հասցնում են «վերելակային ստորին հարթակ», որը հուսալի կերպով խարսխված է Լուսնին միացված ճոպանին: Վերելակը բեռը տանում է Լուսին: Արգելակման  (նաև հրթիռների) անհրաժեշտության բացակայության հաշվին, վերջին փուլում՝ Լուսնից բարձրանալու ժամանակ, շատ միջոցներ են տնտեսվում: Բայց հոդվածում նկարագրվածի համեմատ, այս կառուցվածքը կրկնում է Ցանդերի գաղափարը, և օգտակար բեռի՝ Երկրից բարձրացնելու խնդիրը չի լուծում՝ դրա համար օգտագործելով հրթիռային տեխնոլոգիա:

Աղբյուր՝ «Популярная Механика» ամսագիր

Այլ նյութեր