книги из ГПНТБ / Путешествие по космосу от А до Я [ответы на вопр. читателей]
.pdfдцать раз больше, чем расстояние от Земли до централь ного светила. Интересно отметить, что «суточное» враще ние Урана происходит вокруг,оси, лежащей в плоскости орбиты, так что экватор Урана почти перпендикулярен этой плоскости. Уран имеет большое семейство спутни ков — их у него пять.
ОТОННАЯ
РАКЕТА
В последнее время не редкость рисунки ракет, на хвостах которых укреплены гигантские, похожие на зон тики, устройства. Так художники пытаются представить себе фотонную ракету, ракету, которая получает ускоре ние за счет реакции мощной струи фотонов.
Нынешние ракеты летят за счет отбрасывания струй газов, возникших при сгорании того или иного химиче ского топлива. Есть проекты атомных ракет, где источ ником энергии служат не химические реакции, а распад атомов урана или синтез гелия из тяжелого водорода.
Атомная физика знает, однако, еще более мощный источник энергии: это процесс аннигиляции частиц. До вольно давно физики начали догадываться, что каждая частица обладает своеобразной парой — античастицей, Первым был обнаружен позитрон — античастица элек трона, во всем похожая на него, но имеющая положи тельный заряд. Сравнительно недавно в космических лу
154
чах на больших высотах, а потом и в своих ускоритель-^ ных лабораториях физики нашли частицу, являющуюся «антиподом» протона,— антипротон. В отличие от своего напарника антипротон отрицателен.
Столкновение протона и антипротона приводит к аннигиляции, взаимному уничтожению этих частиц, вме сто которых из точки встречи разлетается мощный пучок фотонов — частиц — носителей света, рентгеновского и гамма-излучения. Аннигиляция — это наиболее эффек тивный в смысле энергетической отдачи процесс. При нем вся масса участвующих частиц полностью превращается в фотонное, то есть электромагнитное, излучение.
Пока аннигиляцию удается получать лишь в единич ных актах, на самых мощных ускорителях. Но это дало основание предположить, что подобный процесс сможет сказать свое слово в реактивной технике.
Мощный поток фотонов, иначе говоря, электромагнит ных волн, отбрасываемый ракетой, должен сообщать ра- ,кете нужное ускорение. Это действительно так, коль ско ро уже несколько десятилетий назад П. Н. Лебедев до казал, что свет производит давление.
В общих чертах двигатель такой ракеты рисуется так: потоки протонов и антипротонов встречаются. Частицы аннигилируют и рождают огромный поток фотонов. Что бы придать ему нужное направление, на хвосте ракеты расположено отражательное сферическое зеркало, отбрасывающее излучение назад. Так рождается реак тивная тяга.
Как показывают теоретические расчеты, необычайная экономичность,, или, по-иному говоря, эффективность в энергетическом смысле процесса аннигиляции, позво ляет надеяться, что фотонные ракеты смогут совершать путешествия к звездам.
Но пока все это только общие соображения, которые не принимают во внимание немалые трудности. Как соз
155
дать запас антипротонов,или, вернее говоря,за счет чего производить их на самой ракете? Как уберечь двигатель корабля от мгновенного разрушения гигантским потоком энергии, рождающейся в нем? Подобных вопросов не мало, иные кажутся, может быть, неразрешимыми. Но вера в победный прогресс науки позволяет надеяться, что фотонныеракеты будут.
Некоторые ученые, оставляя в стороне препятствия, которые ставит нынешний уровень наших знаний, пы таются представить, каково могло бы быть подобное сооружение. Получается, что это должен быть корабль длиною во многие десятки километров, а мощность испускаемой им световой струп такова, что стартовать ему придется на больших расстояниях от Земли. Свето вой поток фотонной ракеты, попав на Землю, сможет даже сдвинуть с места ее материки.
С 0О ТО С И Н ТЕЗ
Ежегодно на Земле, как подсчитали ученые, все жи вые организмы потребляют около 350 миллиардов тонн органических веществ — это почти тысячная доля обще го их запаса на нашей планете. Но проходят века, и жизнь не прекращается, не умирает. Обязана она этим грандиозному по масштабам и простому (хотя бы во внешнем проявлении) по «исполнению» процессу фото синтеза — процессу воссоздания растениями из воды и углекислого газа органических веществ: белков, углево дов, органических кислот.
Вот цифры, которые приводит известный специалист по фотосинтезу профессор А. А. Ничипорович. В год зе
леные растения |
усваивают из |
воздуха около 750 |
мил |
лиардов тонн |
углекислоты, а |
из почвы — около |
пяти |
156
миллиардов тонн азота, около одного миллиарда тонн фосфора и девять—пятнадцать миллиардов других эле ментов минеральных веществ. И все это, преобразившись
взеленом листе под действием Солнца, возвращается к'нам в виде трехсот пятидесяти миллиардов тонн сво бодного кислорода, выделяемого ежегодно в атмосферу, и трехсот восьмидесяти миллиардов тонн (это в расчете на сухое вещество) так называемой биомассы, в которой «законсервировано» два миллиарда киловатт-часов преобразованной энергии солнечного света.
Теперь коротко о существе этого процесса. Особен ность его заключается в том, что он идет как бы напере кор тем химическим реакциям, которые совершаются са мопроизвольно, потому что многие химические элементы стремятся соединиться друг с другом и образовать наи более устойчивые, но и наиболее бедные энергией веще ства. Здесь наблюдается тенденция многих химических веществ к разложению, упрощению и, наконец, полному окислению. Активным элементом является кислород, ко торый соединяется со многими химическими элементами, окисляя их полностью.
Фотосинтез — это единственный совершающийся в природе процесс, который преодолевает эту тенденцию.
С помощью энергии солнечного света в зеленых расте ниях разрываются прочные связи между кислородом и другими элементами, например водородом в молекуле воды. Освобожденный кислород выделяется в атмосфе ру. Водород же, которого Солнце «вооружило» энергией, разрывает связи между кислородом и углеродом в моле кулах углекислоты. И опять высвобождается кислород, а водород, встав на место кислорода, образует с углеро дом богатые энергией органические соединения. Вот в общих чертах схема фотосинтеза.
Сила и могущество этого процесса столь велики, что на него возлагаются большие надежды и в делах косми-
11 П утеш ествие по космосу от «А» до «Я». |
157 |
ческих. Во-первых, только фотосинтез поможет космиче ской биологии и медицине создать на космическом ко рабле самостоятельный крохотный мир (экологически замкнутую систему), способный поддерживать жизнь космонавтов на протяжении всего межпланетного рейса.
А во-вторых, не станет ли в будущем фотосинтез главным орудием в руках человека, переделывающего природу других планет? Во всяком случае, такая идея существует — другое дело, насколько она трудна в реа лизации,— и о ней начинают говорить научно-популяр ные журналы. Так, например, предполагают, что в атмо сфере Венеры есть углекислый газ и водяные пары. Есть ли на этой планете свободный кислород, об этом до сих пор идут споры. Но даже если он и присутствует в атмо сфере Венеры, то его, видимо, немного. Значит, человек не сможет там находиться без специального костюма. Но вот одноклеточные водоросли нашли бы там для себя благодатную среду. Разлагая углекислый газ и воду, они бы затем смогли насытить атмосферу Венеры кислоро дом.
Светлый зал. Посредине вращается «карусель» для одного человека. Это центрифуга — аппарат, создающий в земной лаборатории перегрузки, с которыми должен встретиться космонавт по дороге в космос и возвра щаясь домой, на Землю.
Идет тренировка. Организм постепенно привыкает к медленно увеличивающейся нагрузке. Человек постепен но осваивается в необычном состоянии, начинает выпол нять несложные движения, пытается управлять своим «тяжелым» телом.
11* |
159 |
Центрифуга — достаточно сложное и большое соору жение. Большая стрелка-ферма вращается вокруг верти кальной оси. На длинном конце стрелы — кабина, в ко торой помещается испытуемый, на другом конце — про тивовесы. Когда центрифуга, подобно карусели, начинает вращаться, центробежная сила создает необходимые перегрузки.
Кабина центрифуги устроена так, что испытуемый может располагаться в ней по-разному. Это дает воз можность изучать, как действуют перегрузки в продоль ных, поперечных направлениях. Приборы, которыми оснащена кабина, регистрируют работу организма во время тренировок. Есть там и телевизионная установка, с помощью которой врачи наблюдают за состоянием испытуемого.
Проведенные на центрифуге опыты позволили не только определить наиболее выгодное действие пере грузок, но и разработать режимы полетов космических ракет с экипажем. Так, чтобы набрать первую космиче скую скорость, нужно в течение какого-то времени разо гнать ракету от нуля до скорости в восемь километров в секунду. С технической точки зрения такой разгон было бы выгоднее сделать в короткий срок. Однако живой организм, как показали исследования, не в состоянии пе реносить такое ускорение. Поэтому в этом вопросе был найден разумный компромисс: с помощью опытов на центрифугах найдены такие ускорения, которые не ока зывают влияния на тренированного человека и в то же время приемлемы с точки зрения конструкторов ракет.
ЛОРЕЛЛА
Это одноклеточная водоросль. В воде ее клетки обра зуют зеленую массу. Внешне — это непривлекательное и неинтересное растение. Так почему же все-таки биологи теперь все с большим интересом смотрят на хлореллу?
Микроскопически маленькие клетки хлореллы содер жат в основном все, что дает человеку растительная пища. В ней много белка, жиров. В свежей хлорелле столько же витамина С, сколько его в лимоне. А сто граммов ее порошка хватит, чтобы удовлетворить суточ ную потребность организма в разного вида витаминах. А главное, ее не надо ни сеять, ни жать, она не требует
ухода. Зеленую массу отбирают специальной мелкой сет кой из водоема, где она размножается легко и быстро пу тем простого деления клеток. За сутки ее масса увели чивается в 6—7 раз, с небольшой площади можно «снять богатый урожай».
Если разводить хлореллу в бассейне объемом в 200 литров, то одному человеку этого вполне достаточно для пропитания. Этого же количества водорослей хватит и для того, чтобы постоянно очищать воздух в кабине кос монавта. Ведь хлорелла, как и все растения, поглощает углекислоту и выделяет кислород.
Ну а.какова хлорелла на вкус? Японцы, например, говорят, что из нее можно приготовить «тысячу» блюд и даже печь печенье. Сухой порошок из хлореллы напоми нает по запаху растертый зеленый чай. Некоторые срав нивают ее аромат с запахом бобов.
Хлорелла очень податлива. Селекционируя, изменяя условия среды и питание, легко изменить ее химический состав — повысить количество белков или жиров, выве сти новые нужные человеку виды этого' удивительного щедрого растения.
У хлореллы есть еще одно важное достоинство. Наши обычные растения, как и животные, в своем развитии очень связаны с силой земного тяготения. Она ориентиру ет их рост. Пока еще неясно, как смогли бы эти растения развиваться в условиях невесомости. Одноклеточная же хлоредла, находясь в воде во взвешенном состоянии (у нее нет ни стеблей, ни корней) должна быть безразлич ной к невесомости.
ллипсы
ТОРМОЖЕНИЯ
Двигаясь по эллипсам торможения, космический ко рабль, возвращающийся на Землю или делающий посад ку на поверхность другой планеты, может постепенно уменьшить свою скорость, не расходуя топливо на тормо жение, если, конечно, планета окружена атмосферой.
Приближаясь к планете, космический корабль не сколько тормозится и полого входит в верхние слои ее атмосферы. При этом он несколько теряет скорость за счет трения. Прежде чем головная часть корабля успеет разогреться выше допустимого предела, он выходит за пределы атмосферы, но двигается уже по эллиптической