Юный техник, 2000 № 06 - Журнал «Юный техник»

Такие места подсказывают гигантские пустоты, обнаруженные на крупномасштабных трехмерных картах распределения галактик во Вселенной. Размеры этих полостей, которые называют еще попросту «пузырями», — порядка 100 млн. световых лет (тогда как размеры нашей Галактики — около 0,06 млн. световых лет).

Границы «пузырей» четко обозначены скоплениями большого числа галактик. Внутри «пузырей» их практически нет, а если все же они там встречаются, то очень необычные. Для них характерны спектры мощного высокочастотного излучения.

Сейчас считают, что «пузыри» содержат «несостоявшиеся» галактики или газовые облака из обычного водорода. Но почему не предположить, что «пенистая» структура Вселенной — результат ее образования из одинакового количества частиц отрицательной и положительной массы? Из такого объяснения, кстати, само собой вытекает очень привлекательное следствие: суммарная масса Вселенной всегда была и остается равной нулю. Тогда «пузыри» — это естественные места для минус-массы, частицы которой стремятся разойтись как можно дальше друг от друга. А положительная масса выталкивается на поверхность «пузырей», где под действием сил притяжения образует галактики, звезды.

Еще один возможный признак больших количеств отрицательной массы — наличие в крупномасштабных структурах Вселенной очень быстрых «течений».

Так, сверхскопление, содержащее нашу Галактику, «течет» со скоростью 600 км/с относительно покоящегося фона реликтового излучения. Такая скорость никак не вписывается в рамки теорий образования галактик из холодного темного вещества.

Р. Форвард предлагает попробовать объяснить это явление с учетом коллективного отталкивания сверхскоплений от «пузырей», содержащих отрицательную массу.

…Итак, отрицательная материя может только разлетаться. Но в этом-то, оказывается, и состоит частичное опровержение многих выводов, о которых шла речь. Ведь свойство гравитационного отталкивания у частиц вещества, какова бы ни была их природа, неизбежно приводит к тому, что эти частицы не могут собраться вместе под влиянием сил тяготения. Более того: поскольку частица отрицательной массы под действием любой силы движется в направлении, противоположном вектору этой силы, то и обычные межатомные взаимодействия не могут связать такие частицы в «нормальные» тела.

Так что все наши рассуждения можно рассматривать всего лишь как некий мысленный эксперимент. Но, согласитесь, довольно интересный…

По материалам иностранной печати.

Художник Ю.САРАФАНОВ

ФАНТАСТИКА В ЧЕРТЕЖАХ

Трос от неба до Земли

Хорошая идея, говорят, имеет свойство возрождаться и раз, и другой, и третий… До тех пор, пока не будет практически востребована. Так, вероятно, произойдет и в этом случае…

ЭКСПЕРИМЕНТ «ТРОС»

На российской космической станции «Мир» предполагается провести уникальный эксперимент «.Трос». Его результаты, возможно, помогут создать системы для поддержания высоты полета космических станций без расхода топлива, полагает заместитель руководителя полетов Центра управления полетами Виктор Благов.

Сейчас, как вы, наверное, знаете, «Мир» на постоянной высоте поддерживают импульсы двигателей грузовых кораблей. На это расходуется топливо. В рамках эксперимента «Трос» специалисты предполагают закрепить один конец восьмикилометрового троса на самом «Мире», а второй — на автономном средстве передвижения космонавтов, кресле с ракетными двигателями.

Центробежная сила — корабль ведь вращается вокруг Земли — натянет трос. При этом, считают специалисты, магнитное поле нашей планеты наведет в тросе электродвижущую силу (ЭДС) величиной около 600 вольт. Ее, полагает Виктор Благов, можно будет использовать для нужд космических станций.

Однако поначалу важно посмотреть, какой в действительности окажется величина ЭДС, решить другие вопросы.

Если же в трос подавать ток с борта «Мира», то вокруг него возникнет магнитное поле, которое, взаимодействуя с геомагнитным полем планеты, в зависимости от полярности сможет либо повысить высоту орбиты станции, либо понизить.

Величина этой силы скорее всего окажется ничтожно малой, однако при постоянном воздействии даст ощутимые результаты. Но это лишь часть того, что можно получить, используя в космосе такую, казалось бы, обыденную, чисто земную вещь, как трос.

Еще сто лет назад К.Э. Циолковский, описывая в работе «Грезы о Земле и небе» прототип конструкции орбитальной станции с искусственной тяжестью, полагал, что обеспечить ее можно вращением аппарата.

Причем лучше, если такое вращение будет осуществляться не вокруг собственной оси, а вокруг общего центра масс системы «аппарат — противовес», соединенной цепью. Систему, как мы знаем, практически не воссоздали и по сей день. Однако она послужила отправной точкой для дальнейших рассуждений. Пожалуй, первым опытом использования тросовой связки в космической практике был эксперимент, проведенный в 1960 году на американском спутнике «Транзит 1В». Вспомните, как фигурист на льду может менять скорость вращения вокруг собственной оси, то раскидывая руки, то прижимая их к груди…

Точно так же, выбросив на тросе груз, удалось замедлить вращение спутника вокруг продольной оси.

В 1966 году космические корабли «Джемени-11» и «Джемени-12» связывали тросами длиной по 30 м с ракетной ступенью «Анджена». Так впервые в мировой практике в космосе был создан первый орбитальный комплекс. Аналогичный эксперимент планировал в последние годы жизни и конструктор С.П.Королев, но не успел…

Восемь лет спустя научный сотрудник Смитсоновской астрофизической лаборатории при Гарвардском университете (США) Джузеппе Коломбо разработал концепцию привязного зонда, полагая, что со спутника или космического корабля, летящего в безвоздушном пространстве, можно спускать вниз на тросе зонды для исследования верхних слоев атмосферы или фотокамеры для съемки земной поверхности в более крупном масштабе. Просто запустить спутник на столь низкую орбиту нельзя: его затормозят верхние слои атмосферы, заставят опуститься еще ниже, и в конце концов он сгорит.

Впрочем, как показали дальнейшие расчеты, тросовые системы можно использовать не только для стабилизации полета зонда на определенной высоте…

ПРИЧУДЫ МИКРОТЯЖЕСТИ

Как уже сказано, в 1966 году в космосе соединяли тросами две орбитальные ступени «Джемени» с ракетной ступенью «Анджена». При этом выяснили, что попарное соединение двух небесных тел приводит к их стабилизации друг относительно друга растянутым тросом, занимающим вертикальное положение.

Вот почему так происходит.

Равновесное состояние существует только в центре масс связки, где сила притяжения в точности уравновешивается центробежной. Для нижнего же тела притяжение Земли превосходит центробежную силу, влечет его вниз. Для верхнего тела, наоборот, преобладает центробежная сила, и его тянет вверх.

Таким образом система уравновешивается, когда трос занимает положение на прямой, проходящей через верхнюю точку системы и центр Земли. Любое другое положение оказывается неустойчивым, система в конце концов обязательно стабилизируется именно таким образом.

Расчет показывает: если соединить две примерно одинаковые по массе платформы достаточно длинным (до 40 км) тросом, то экипажи внутри модулей смогут отличать верх от низа.

Вместо безразличной невесомости у них появится микрогравитация, составляющая примерно 1 % от земной. Конечно, величина небольшая, но уже достаточная для того, чтобы предметы перестали плавать по кабине, появились понятия «пол» и «потолок». Причем интересно, что с точки зрения наземного наблюдателя обитатели верхней платформы будут существовать «вверх ногами» — пол у них будет выше потолка, поскольку там микротяжесть действует в обратную сторону. На нижней же платформе все будет выглядеть привычным образом: скажем, капля воды из стакана медленно, но верно будет опускаться к Земле.

БОЛЬШОЙ СЕКРЕТ ДЛЯ МАЛЕНЬКОЙ КОМПАНИИ

Расчеты — расчетами, но как дело с тросовыми системами обстоит на практике? Чтобы ответить на этот вопрос, в марте 1996 года на борту космического «шаттла» «Колумбия» был проведен эксперимент, который не привлек особого внимания средств массовой информации.

Во-первых, наверное, потому, что выполнялся он по заказу не только NASA, но и NRO — Национального отделения средств разведки. Во-вторых, из-за того, что похвалиться его завершением астронавты не смогли: в самый ответственный момент оборвался трос, соединявший два небесных тела, и одно из них было потеряно безвозвратно.

Тем не менее, факт остается фактом: помедлив до осени, NRO впервые за свою 35-летнюю историю все же поведало некоторые подробности проведенных исследований: 400 тыс. долларов были потрачены на то, чтобы убедиться в принципиальной возможности получения электроэнергии в космосе с помощью тросовых систем.