УДИВИТЕЛЬНО, НО ФАКТ! Полет в… пузыре?!
Пускать мыльные пузыри — интересная забава. Но кому может прийти в голову, согласитесь, что в подобном пузыре можно совершать космические путешествия?
Идея в мыльном пузыре
Эту историю рассказал мне Н.И. Хлебников, директор Станции юных техников поселка Гусино, что в Смоленской области.
— В 1977 году ребята под моим руководством готовили очередную модель на Всесоюзный конкурс «Космос», — вспоминал он. — Все трудились усердно, лишь Ваня Варфоломеев сидел и пускал мыльные пузыри. Я к нему: «Ваня, пора за дело». А он в ответ: «Я и занимаюсь делом! Думаю».
И вскоре изложил свою идею. Как вы думаете, что произошло бы с мыльными пузырями, если бы удалось запустить их в космос? Правильно, в невесомости они получатся идеально круглыми. И будут, пожалуй, более долговечными, поскольку в космосе, как мы знаем, ветра не бывает. А если использовать не раствор мыла, а пластик, получится сфера, внутри которой легко поддерживать приемлемые условия жизнеобитания.
Если же сделать еще многослойной оболочку, поместив несколько пузырей один в другой, можно не бояться ни микрометеоритов, ни осколков космических аппаратов, которых немало накопилось на орбите. Химики же способны поставить не только чрезвычайно легкие, но и весьма прочные полимеры…
Такая вот идея родилась некогда у Вани Варфоломеева. А дальше у нее началась самостоятельная жизнь.
Как устроен TransHab?
Не так давно стало известно: пермские ученые и инженеры разрабатывают в содружестве со специалистами НАСА проект создания из самотвердеющих пластмасс тонкопленочных конструкций для Международной космической станции.
Упрощенно говоря, каждый модуль МКС представляет собой большую алюминиевую бочку. «Таскать» такие бочки на орбиту — работа не из легких. Максимальные размеры доставляемого на орбиту предмета определяются габаритами грузового отсека «шаттла», а они составляют всего 4,5 м в ширину на 18 м в длину.
Сейчас, как известно, после катастрофы «Колумбии», «челноки» в космос не летают. Так что в ближайшее время придется обходиться без них. А для перевозки на российском «Протоне» модуль должен быть еще уже. К тому же он должен быть максимально легким, потому что вывод на орбиту каждого килограмма коммерческой нагрузки обходится чуть ли не в 25 000 долларов! И при всем этом модуль, будучи небольшим при старте, должен в космосе быть максимально просторным, потому что людям предстоит жить в нем месяцами.
Словом, требования абсолютно противоречивые. Если вы знаете, что такое ТРИЗ, попробуйте решить задачку самостоятельно. Впрочем, подсказка вам уже сделана: дом, который может быть одновременно и маленьким и большим, нужно делать… надувным.
Именно такой модуль и создали теперь в Космическом центре имени Джонсона. Назвали его TransHab, то есть «трансформируемое жилище».
Основу модуля составляют углеродные волокна. Проходя сверху донизу, они образуют силовой каркас. Внешний слой состоит из легкой некстелевой пены. Ее задача — принимать на себя удары микрометеоритов, постоянно бомбардирующих поверхность станции. Они будут попросту вязнуть в пене, теряя свою энергию еще до того, как смогут пробить отверстие в стенке.
Но поскольку энергия маленького камешка, летящего со скоростью 7 км/с, в 50 раз больше, чем у пули, под пеной расположены еще три слоя кевлара — того самого материала, из которого делают бронежилеты. Дополнительно они проложены еще неопреном, и для пущей прочности в материал вплетены углепластиковые ленты.
В итоге, максимальный размер частицы, которая безопасна для TransHab, — 1,8 см, в то время как алюминиевый модуль МКС может выдержать частицы диаметром лишь 1,3 см.
Кроме того, новый модуль в отличие от алюминиевого, весьма упруг. А это вполне может пригодиться при очередном столкновении, скажем, с грузовым кораблем. Помните, как при столкновении с «Прогрессом» один из модулей станции «Мир» был выведен из строя? Надувной же TransHab в таком случае просто спружинит.
Внутри космического «мячика» довольно просторно. Ведь TransHab имеет 7,5 м в диаметре, 7 м в высоту и состоит из трех этажей. В центре, по всей длине модуля, расположен центральный проход, позволяющий астронавтам перелетать с одного уровня на другой.
Самый верхний ярус включает в себя место для занятий спортом, медицинскую станцию, душевую кабину и раздевалку. На втором уровне расположатся шесть изолированных спальных блоков с системами жизнеобеспечения и кондиционирования. Объем такой спальни 2,5 куб. м; в ней помещаются стол, компьютер и индивидуальные системы для отдыха и развлечений. Вся спальная зона имеет двойные стены. Пятисантиметровый промежуток между ними заполнен водой, она защищает от радиации и блокирует шум, позволяя космонавтам полноценно отдохнуть.
Третий уровень — место для общения, где за огромным обеденным столом могут разместиться двенадцать астронавтов. В конце пребывания на станции они могут обсудить здесь рабочие вопросы с командой, пришедшей на смену.
И наконец, последний штрих. Когда астронавтов спросили, что еще они хотели бы иметь в модуле, все они проголосовали за окна. Так что в модуле будут два окна по 65 см в диаметре: одно в столовой, другое в спортивном зале.
Сегодня надувные модули прошли все необходимые испытания. Сначала TransHab надули и погрузили в гигантский бассейн, в котором NASA испытывает все космические объекты на утечки. Затем давление подняли на 50 процентов выше расчетного. TransHab успешно прошел и этот тест. Последним испытанием было размещение модуля в огромной вакуумной камере. Как считают разработчики NASA, это наиболее приближенные к космическим условия, возможные на Земле. Теперь они уверены — надувной дом не подведет.
Так выглядит надувной модуль в разрезе. На его трех этажах может разместиться немало оборудования.
Новая жизнь старых идей
Справедливости ради укажем, что еще в середине 60-х годов XX веке NASA испробовало запускать в космос надувные шары. Такой спутник из пластиковой пленки, покрытой тонким слоем алюминия, оказался прекрасным отражателем радарного излучения.
Кроме того, в то время НАСА всерьез занималось проектом высадки на Луну. И его эксперты посчитали, что со временем может возникнуть потребность в постоянной лунной базе. Разработчики спроектировали оригинальное надувное жилье, которое планировалось прикрыть сверху лунным грунтом — реголитом — для защиты от метеоритов.
Однако тогда опять-таки никто не знал, из чего строить такой дом, чтобы он служил долго. Да и сама лунная программа вскоре была закрыта. И вот теперь о шарах вспомнили вновь. Благо, что в прошедшее время химиками созданы и подходящие для данной цели материалы.
Говорят, теперь TransHab поможет решить и марсианскую проблему. Ведь смоленские ребята в свое время предлагали использовать такие «пузыри» в конструкции корабля, который отправится на Марс.
Экспедиция на Красную планету займет не менее трех лет. А чтобы космонавты за это время не потеряли в невесомости спортивную форму, ребята предлагают оборудовать на корабле спортивные залы с искусственной тяжестью. «Пузыри»-спортзалы будут представлять собой три полых сферы, отстоящие на телескопических штангах от основной конструкции на 76 м. Такое расстояние выбрано не случайно: как показали расчеты, сферы, вращающиеся со скоростью порядка 2 об/мин, именно на таком удалении смогут обеспечить за счет центробежных сил имитацию земной силы тяжести.
Такие самотвердеющие пленки могут быть использованы и для возведения временных куполов на Марсе, где поселятся участники экспедиций. Представьте себе: целый дом, построенный всего за несколько минут! Понадобится лишь сжатый воздух да небольшой баллончик с жидким пластиком, быстро твердеющим в марсианской атмосфере…
Один из первых надувных модулей будет отправлен на МКС. На рисунках показано его транспортное и рабочее положение.
Надувной космический модуль может быть использован, например, в марсианской экспедиции.
Цифрами обозначены: 1 — солнечная батарея; 2 — резервуары для горючего и окислителя; 3 — двигатели; 4 — радиатор солнечной батареи; 5 — надувной модуль; 6 — блоки научной аппаратуры.
Н.КОЧИН