Avulli mund të bëjë punë serioze jo vetëm në shekullin XIX, por edhe në shekullin 21.
Sateliti i parë artificial i Tokës, i lëshuar në orbitë më 4 tetor 1957, nga BRSS, peshonte vetëm 83.6 kg. Ishte ai që hapi epokën e hapësirës për njerëzimin. Në të njëjtën kohë, gara e hapësirës filloi midis dy fuqive - Bashkimit Sovjetik dhe Shteteve të Bashkuara. Më pak se një muaj më vonë, BRSS mahniti përsëri botën duke lëshuar një satelit të dytë me peshë 508 kg me qenin Laika në bord. Shtetet e Bashkuara ishin në gjendje t'i përgjigjeshin thirrjes vetëm vitin e ardhshëm, 1958, duke lëshuar satelitin Explorer-1 më 31 janar. Për më tepër, masa e tij ishte dhjetë herë më pak se sateliti i parë sovjetik - 8, 3 kg … Inxhinierët amerikanë, natyrisht, mund të imagjinonin të fusnin një satelit më të rëndë në orbitë, por në mendimin se sa karburant duhet të mbante mjeti lëshues, ata nuk e bënë vetë. Një nga revistat e njohura amerikane shkroi: "Për të lëshuar një satelit në orbitën e ulët të tokës, masa e raketës duhet të tejkalojë masën e ngarkesës me disa mijëra herë. Por shkencëtarët besojnë se përparimet në teknologji do t'i lejojnë ata të zvogëlojnë këtë raport në njëqind ". Por edhe kjo shifër nënkuptonte se lëshimi i një sateliti mjaft të madh për të qenë i dobishëm do të kërkonte djegien e sasive të mëdha të karburantit të shtrenjtë.
Për të zvogëluar koston e fazës së parë, janë propozuar një sërë opsionesh: nga ndërtimi i një anije kozmike të ripërdorshme në ide krejtësisht fantastike. Midis tyre ishte ideja e Arthur Graham, kreu i zhvillimit të avancuar në Babcock & Wilcox (B&W), i cili ka prodhuar kaldaja me avull që nga viti 1867. Së bashku me një inxhinier tjetër të B&W, Charles Smith, Graham u përpoq të kuptonte nëse anija kozmike mund të vihej në orbitë duke përdorur … avull.
Avulli dhe hidrogjeni
Graham në këtë kohë ishte i angazhuar në zhvillimin e kaldajave superkritikë të temperaturës së lartë që funksiononin në temperatura mbi 3740C dhe presione mbi 220 atm. (mbi këtë pikë kritike, uji nuk është më një lëng ose një gaz, por një i ashtuquajtur lëng superkritik, duke kombinuar vetitë e të dyjave). A mund të përdoret avulli si një "shtytës" për të zvogëluar sasinë e karburantit në fazën e parë të një mjeti lëshimi? Vlerësimet e para nuk ishin shumë optimiste. Fakti është se shkalla e zgjerimit të çdo gazi është e kufizuar nga shpejtësia e zërit në këtë gaz. Në një temperaturë prej 5500C, shpejtësia e përhapjes së zërit në avujt e ujit është rreth 720 m / s, në 11000C - 860 m / s, në 16500C - 1030 m / s. Këto shpejtësi mund të duken të larta, por nuk duhet harruar se edhe shpejtësia e parë kozmike (e kërkuar për të vënë një satelit në orbitë) është 7, 9 km / s. Pra, një mjet lëshimi, edhe pse mjaft i madh, do të jetë ende i nevojshëm.
Sidoqoftë, Graham dhe Smith gjetën një mënyrë tjetër. Ata nuk u kufizuan vetëm në traget. Në mars të vitit 1961, me udhëzimet e menaxhmentit të B&W, ata përgatitën një dokument sekret të titulluar "Steam Hydrogen Booster for Spacecraft Launch", i cili u soll në vëmendjen e NASA -s. (Sidoqoftë, fshehtësia nuk zgjati shumë, deri në vitin 1964, kur Graham dhe Smith iu dha patenta amerikane Nr. 3131597 - "Metoda dhe aparati për lëshimin e raketave"). Në dokument, zhvilluesit përshkruan një sistem të aftë për të përshpejtuar një anije kozmike me peshë deri në 120 tonë në një shpejtësi prej pothuajse 2.5 km / s, ndërsa përshpejtimet, sipas llogaritjeve, nuk i kalonin 100g. Përshpejtimi i mëtejshëm në shpejtësinë e parë hapësinore do të kryhej me ndihmën e përforcuesve të raketave.
Meqenëse avulli nuk është i aftë të përshpejtojë një predhë hapësinore me këtë shpejtësi, inxhinierët e B&W vendosën të përdorin një skemë me dy faza. Në fazën e parë, avulli ngjeshi dhe kështu nxehte hidrogjenin, shpejtësia e zërit në të cilën është shumë më e lartë (në 5500C - 2150 m / s, në 11000C - 2760 m / s, në 16500C - më shumë se 3 km / s). Ishte hidrogjeni ai që supozohej të përshpejtonte drejtpërdrejt anijen kozmike. Për më tepër, kostot e fërkimit kur përdorni hidrogjen ishin dukshëm më të ulëta.
Super armë
Vetë lëshuesi supozohej të ishte një strukturë madhështore - një super -armë gjigante, e barabartë me të cilën askush nuk e kishte ndërtuar ndonjëherë. Fuçi me një diametër prej 7 m ishte 3 km (!) Në lartësi dhe duhej të vendosej vertikalisht brenda një mali me dimensione të përshtatshme. Për të hyrë në "brekun" e topit gjigant, tunele u bënë në bazën e malit. Kishte gjithashtu një fabrikë për prodhimin e hidrogjenit nga gazi natyror dhe një gjenerator gjigant avulli.
Nga atje, avulli përmes tubacioneve hyri në akumulator - një sferë çeliku me diametër 100 metra, e vendosur gjysmë kilometri nën bazën e fuçisë dhe "montuar" në mënyrë të ngurtë në masën shkëmbore për të siguruar forcën e nevojshme të murit: avulli në akumulatori kishte një temperaturë prej rreth 5500C dhe një presion prej më shumë se 500 atm.
Akumulatori i avullit ishte i lidhur me një enë me hidrogjen të vendosur sipër tij, një cilindër me diametër 25 m dhe një gjatësi prej rreth 400 m me baza të rrumbullakosura, duke përdorur një sistem tubash dhe 70 valvola me shpejtësi të lartë, secila rreth 1 m në diametër. Nga ana tjetër, një cilindër hidrogjeni me një sistem prej 70 valvulash pak më të mëdha (1.2 m në diametër) ishte i lidhur me bazën e fuçisë. E gjitha funksionoi kështu: avulli u derdh nga akumulatori në cilindër dhe, për shkak të densitetit të tij më të lartë, zuri pjesën e tij të poshtme, duke ngjeshur hidrogjenin në pjesën e sipërme në 320 atm. dhe duke e ngrohur deri në 17000C.
Anija kozmike u instalua në një platformë të veçantë që shërbeu si një paletë gjatë përshpejtimit në fuçi. Ai në të njëjtën kohë përqendroi aparatin dhe zvogëloi përparimin e hidrogjenit të përshpejtuar (kështu janë rregulluar predhat moderne nën-kalibër). Për të zvogëluar rezistencën ndaj nxitimit, ajri u pompua nga fuçi dhe gryka u vulos me një diafragmë të veçantë.
Kostoja e ndërtimit të topit hapësinor u vlerësua nga B&W në rreth 270 milion dollarë. Por atëherë topi mund të "qëllonte" çdo katër ditë, duke ulur koston e fazës së parë të raketës Saturn nga 5 milion dollarë në disa pak $ 100 mijë Me Në të njëjtën kohë, kostoja e vendosjes së 1 kg ngarkesë në orbitë ra nga 2500 dollarë në 400 dollarë.
Për të vërtetuar efikasitetin e sistemit, zhvilluesit propozuan të ndërtonin një model në shkallë 1:10 në një nga minierat e braktisura. NASA hezitoi: pasi kishte investuar shuma të mëdha parash në zhvillimin e raketave tradicionale, agjencia nuk mund të përballonte të shpenzonte 270 milionë dollarë për teknologji konkurruese, madje edhe me një rezultat të panjohur. Për më tepër, një mbingarkesë prej 100 g, megjithëse për dy sekonda, e bëri të pamundur përdorimin e super -armës në një program hapësinor të drejtuar me njerëz.
Dreamndrra e Zhyl Vernit
Graham dhe Smith nuk ishin as inxhinierët e parë dhe as të fundit që kapën imagjinatën e konceptit të lëshimit të anijes kozmike me një top. Në fillim të viteve 1960, kanadezi Gerald Bull po zhvillonte Projektin Kërkimor të Lartësisë së Lartë (HARP), duke gjuajtur sonda atmosferike në lartësi të madhe në një lartësi prej gati 100 km. Në Laboratorin Kombëtar të Livermore. Lawrence në Kaliforni deri në 1995, si pjesë e projektit SHARP (Super High Altitude Research Project) nën udhëheqjen e John Hunter, u zhvillua një armë me dy faza, në të cilën hidrogjeni u ngjesh nga djegia e metanit, dhe një predhë prej pesë kilogramësh u përshpejtua deri në 3 km / s. Kishte gjithashtu shumë projekte të armëve hekurudhore - përshpejtues elektromagnetikë për lëshimin e anijeve kozmike.
Por të gjitha këto projekte u zbehën para super -armës B&W. “Kishte një shpërthim të tmerrshëm, të padëgjuar, të pabesueshëm! Powershtë e pamundur të përcjellësh fuqinë e tij - do të mbulonte bubullimën më shurdhuese dhe madje zhurmën e një shpërthimi vullkanik. Nga zorrët e tokës një tufë gjigante zjarri u ngrit, sikur nga krateri i një vullkani. Toka u trondit, dhe pothuajse asnjë nga spektatorët nuk arriti në atë moment të shihte predhën që triumfalisht priste ajrin në një vorbull tymi dhe zjarri "… - kështu e përshkroi Jules Verne shkrepjen e Columbiade gjigande në të famshmen e tij novelë.
Topi Graham-Smith duhet të kishte bërë një përshtypje edhe më të fortë. Sipas llogaritjeve, çdo lëshim kërkonte rreth 100 tonë hidrogjen, i cili, pas predhës, u hodh në atmosferë. I ngrohur në një temperaturë prej 17000C, ai u ndez kur ra në kontakt me oksigjenin atmosferik, duke e kthyer malin në një pishtar gjigant, një shtyllë zjarri që shtrihet disa kilometra lart. Kur digjet një sasi e tillë e hidrogjenit, formohen 900 tonë ujë, i cili do të shpërndahej në formën e avullit dhe shiut (ndoshta duke vluar në afërsi të afërt). Sidoqoftë, shfaqja nuk përfundoi këtu. Pas djegies së hidrogjenit, 25,000 tonë avull të mbinxehur u hodhën lart, duke formuar një geyser gjigant. Avulli gjithashtu u shpërnda pjesërisht, u kondensua pjesërisht dhe ra në formën e reshjeve të mëdha (në përgjithësi, thatësira nuk kërcënoi afërsinë e menjëhershme). E gjithë kjo, natyrisht, duhej të shoqërohej me fenomene të tilla si tornadot, stuhitë dhe vetëtimat.
Jules Verne do ta donte. Sidoqoftë, plani ishte akoma shumë fantastik, prandaj, pavarësisht nga të gjitha efektet speciale, NASA preferoi mënyrën më tradicionale të lëshimit të hapësirës - lëshimin e raketave. Shumë keq: një metodë më steampunk është e vështirë të imagjinohet.
