|
Чудо-зеркала Альберта Шолохова
|
|
|
|
Как известно, для энергоснабжения долговременных орбитальных станций используются солнечные батареи. Не требуется никакого топлива, а для увеличения мощности надо только нарастить площадь панелей, похожих на крылья. Однако эффективность солнечных батарей зависит от температуры и со временем падает до нуля. А наращивание площади «крыльев» увеличивает парусность и гасит скорость – ведь на высоте полёта орбитальных станций действует остаточная аэродинамика. Поскольку применение солнечных батарей не решает проблемы космического энергоснабжения, в умах энтузиастов из РКК «Энергия» возникла идея – использовать энергию Солнца более эффективно.
|
|
|
|
|
|
|
|
Солнце – источник не только световой, но и тепловой энергии. Солнечные лучи хорошо фокусирует вогнутое зеркало. Как показал в начале ХХ века профессор В.К. Цераский, изображение нашего светила в фокусе параболическое зеркала диаметром около метра даёт температуру, при которой плавится даже вольфрам! Значит, специальный зеркальный концентратор может, нагревая котёл с теплоносителем, постоянно обеспечивать орбитальную станцию электроэнергией для оборудования и теплом для экипажа. У зеркальных концентраторов и КПД в 2-3 раза выше, чем у солнечных батарей, и площадь в несколько раз меньше, а температуры они дают в тысячи градусов, да и время над ними не властно.
|
|
|
|
Правда, изготовление вогнутого зеркала требует высокой точности оборудования и технологии. И чем больше мощность (а значит, и размеры зеркала), тем сложнее техника его изготовления. А космос накладывает на изделия строгие ограничения по размеру и массе. Так что качественный зеркальный концентратор солнечных лучей – очень дорогое удовольствие. Значит, его надо удешевить.
|
|
|
|
Как ставится задача в наших ракетно-космических НИИ и КБ? Изделие должно наилучшим образом выполнять свои функции, быть лёгким, недорогим, максимально простым в изготовлении, по возможности красивым и желательно, чтобы «ещё и на скрипочке играло»… Но всегда находится человек, который берётся решить такую задачу. Для этого надо иметь хорошее образование, опыт работы и знание возможностей производства, но прежде всего – быть изобретателем! И такой изобретатель нашёлся – ведущий научный сотрудник РКК «Энергия», кандидат технических наук Альберт Всеволодович Шолохов.
|
|
|
|
|
|
|
|
Божественное откровение
|
|
|
|
Компетентный работник Государственного Оптического Института скажет вам, что имеющееся в ГОИ оборудование позволяет изготовить отражающую поверхность параболического зеркала диаметром не более 3 метров, что соответствует мощности гелиоустановки примерно в 3 киловатта. А для орбитальной теплоэлектростанции нужна мощность в сотни и тысячи киловатт!
|
|
|
|
Конечно, отражающую поверхность можно делать сборной из нескольких трёхметровых параболических зеркал. Но изготовление каждого такого зеркала на базе ГОИ требует больших затрат времени и средств, а сборка крупногабаритного концентратора на орбите выливается в несколько запусков, так как головные обтекатели ракет ограничивают размер полезного груза. И Шолохов решил: зеркало должно быть небольшим и лёгким, с высоким КПД и большой мощностью, собирающим солнечные лучи «в точку» и «в линию», а главное – плоским!
|
|
|
|
Изобретатель сознавал, что эти требования кажутся абсурдными. Но он уже «завёлся». Забросив задачу «в подсознание», Альберт Всеволодович спокойно занимался текущими работами, но где-то на дальнем плане мыслительных горизонтов непрестанно маячила удивительно простая конструкция – ну проще некуда! Только вот разглядеть её никак не получалось. Так продолжалось больше года. И вдруг…
|
|
|
|
Шолохов увидел странный сон – перед самым пробуждением, около 5 часов утра. Ему снился Космос. Вроде бы естественно, если человек с 1966 года, после окончания Физтеха, работает на космонавтику. Но в этот раз Космос был с Большой Буквы. Потому что в пронизанном звёздами пространстве спящий технарь увидел Господа Бога – таким, как на библейских иллюстрациях. Взор Всевышнего был устремлён на светящийся объект, свободно зависший в прозрачной космической тьме. И услышал Альберт голос Господа: «Ну, молодцы, мужики – додумались!», и увидел он в подробностях то самое зеркало – и тут же проснулся.
|
|
|
|
Времени до проходной «Энергии» хватило, чтобы увиденное в чудесном сне обдумать, мысленно начертить, составить техзадание для цеха и заявку на изобретение. А за рабочим столом всё заготовленное начало превращаться в рабочие материалы.
|
|
|
|
|
|
|
|
Зеркала Шолохова
|
|
|
|
Приходилось вам держать в руке туристский или охотничий стаканчик в сложенном виде? На плоском донышке лежат несколько концентрических колец в виде поясков, нарезанных из пустотелого конуса. Потянули наружное кольцо кверху – получился конический стакан. Наполнили, опрокинули, сложили – и стакан снова превратился в систему кольцевых элементов на плоском основании. Осталось представить, что внутренние стороны колец имеют зеркальные поверхности. Вот и вся модель зеркала Шолохова.
|
|
|
|
Кольцевые элементы наносятся на металлическом диске резцом токарного или карусельного станка. Чем их больше, тем поверхность зеркала ближе к плоскости. Главное, чтобы внутренние поверхности концентрических колец соответствовали форме исходного отражателя – тогда плоское зеркало будет фокусировать солнечные лучи не хуже параболического рефлектора.
|
|
|
|
«Как просто!» – не переставал удивляться Шолохов, превращая сновидческий образ в реальный технический проект. Оставалось довести проект до испытаний. Чтобы эффект был убедительнее, он максимально упростил конструкцию и технологию изготовления опытного образца. От алюминиевой болванки диаметром менее полуметра отпилили диск сантиметровой толщины, на токарном станке сделали двенадцать концентрических колец, имеющих острую наружную кромку и пологую внутреннюю поверхность. Шлифанули отражающие поверхности наждачной шкуркой, в фокусе самодельного отражателя укрепили клочок ваты и вытащили демонстрационную модель под скупые лучи октябрьского Солнца.
|
|
|
|
С помощью коллег Шолохов сориентировал зеркало нужным образом и предложил собравшимся немного подождать. Под снисходительные усмешки начальства и разноголосые реплики «Это не будет работать!» вата в фокусе отражателя задымилась, вспыхнула и сгорела. Кто-то растерянно протянул: «Да-а…». «Когда нечего сказать, и «да» хорошо!» – мгновенно отреагировал триумфатор.
|
|
|
|
За злой язык Шолохов не раз имел неприятности, но здесь выпад прошёл незамеченным. Кто-то даже вспомнил давнее прозвище Альберта Шолохова «Двойной Нобель» (из-за имени великого физика и фамилии великого писателя), другой увидел в плоском зеркале аналогию с линзой Френеля… Но наибольшее впечатление произвёл сам факт, что вату зажёг алюминиевый диск, обработанный на обычном токарном станке!
|
|
|
|
Первое зеркало, концентрирующее солнечные лучи «в точку», вдохновило изобретателя на поиски вариантов. Концентратор лучей «в линию» отличается тем, что узкие отражающие поверхности расположены на параллельных прямых полосах параболического сечения, а основанием для зеркала служит прямоугольная пластина. Далее было новое изобретение – концентрирующее устройство, состоящее из множества ячеек прямоугольной формы линейного сечения. Каждое последующее решение отличается от предыдущих большей эффективностью, упрощением процесса сборки на орбите или увеличением общей площади отражающих поверхностей.
|
|
|
|
|
|
|
|
Зачем это нужно?
|
|
|
|
Солнечная энергетика нужна не только в космосе, но и на Земле. Как вы помните, её возможности известны с начала ХХ века, но человечество до сих пор не вняло словам великого Менделеева о том, что использовать нефть как горючее – всё равно, что топить печи ассигнациями. Дело не только в том, что горючие материалы земных недр не возобновляются. Они, исчезая в топках и камерах сгорания, отравляют земную атмосферу и всё окружающее. Даже американцы поняли, что земная атмосфера одна на всех, а значит, опасные последствия сжигания нефтепродуктов отразятся и на их «богоизбранном» народе. И штатовские «яйцеголовые» активно ищут путей возвращения к солнечным электростанциям, потому что, наконец, стало ясно: это – единственно возможный способ получения экологически чистой энергии. Значит, приходит время электростанций, работающих в космосе и на Земле от концентрированных солнечных лучей. Время плоских зеркал Альберта Шолохова…
|
|
|
|
|
|
|
|
Н.Дорожкин
|
|
|
|
|
|
На грани невозможного 7,2004
|
