Космическая станция на
магнитных подвесах (н.п)
Впервые магнитный подвес я
увидел на странице журнала "Наука
и жизнь". Там была переведена
реклама велосипеда на магнитной
подвеске одной японской фирмы. На
меня произвела сильное впечатление
фотография велосипеда с колесами
без спиц. Я бы не поверил, но по
фотографии мне удалось понять все
детали, и при желании я сам бы смог
сделать такой велосипед. Мимоходом
сообщалось, что магниты, которые
использованы в этом велосипеде
могут поднять в 630 раз больше своего
веса.
Прошло лет десять. Теперь в
магазинах можно купить игрушку "Летающий
волчок". Это другой пример
магнитной подвески. Над большим
кольцевым магнитом на силе
отталкивания висит другой
кольцевой магнит. Он не
переворачивается потому, что при
вращении возникает
гироскопический эффект, который
стабилизирует ориентацию волчка.
Прошел еще год. Мне пришлось
задуматься над вопросом быстрой
сборки в космосе различных
конструкций. Завинчивать винты в
скафандре, когда запас кислорода
ограничен - не шутка. Каждая минута
в открытом космосе - не на вес
золота, а на вес бриллианта, а
высверливать заржавевший винт -
просто смерть.
И тут, вдруг у меня в воображении
соединились эти два вида магнитной
подвески.
Представьте себе, что мы хотим
переделать колесо на магнитной
подвеске в летающий волчок. Однако,
переделывать его мы будем
постепенно. Ах, да, я совсем забыл,
что многие читатели еще не видели
ни того, ни другого.
Колесо "появилось" раньше,
следовательно понять, как оно
устроено будет проще.
Возьмем два магнита. Поднесем их
друг к другу и попытаемся понять
закон их взаимодействия.
Если они ориентированы
разноименными полюсами друг к
другу, то они просто притянутся.
Если они ориентированы
одноименными полюсами, то должны
отталкиваться. В действительности,
если мы ориентировали их
одноименными полюсами и
предоставили самим себе, то они
разворачиваются разноименными
полюсами друг к другу и все таки
смагничиваются. Я был удивлен,
когда на моих глазах два сильных
магнита так сильно ударились друг о
друга, что разбились на части. Это
были самарий-кобальтовые магниты,
которые могут поднимать в 30 раз
больше своего веса. Что же случится
с теми магнитами, которые могут
поднять в 630 раз больше своего веса?
Они, наверное, измельчатся в
порошок...
Теперь попробуйте догадаться,
как из кубиков-магнитов сделать
колесо без спиц. Сложновато? Не
огорчайтесь. Еще пару десятков лет
назад этого не знал ни один житель
нашей планеты. Однако, как сказал
великий Фейнман, что сумел понять
один глупец, сможет понять и другой.
Возьмем два плоских квадратных
магнита. Для этого опыта подойдут и
круглые кольцевые магниты для
громкоговорителя. Если мы
попытаемся поднести их друг к другу
одноименными полюсами, то
почувствуем, что они "хотят" не
только развернуться, но и
сместиться вдоль своей плоскости.
Чем более плоские магниты мы
возьмем, тем слабее они пытаются
развернуться и сместиться при той
же силе отталкивания. Если мы
склеим из двух плоских магнитов "двухскатную
крышу", расположив их под прямым
углом друг к другу, то вторая такая
"крыша" не сможет съехать вбок
с первой, если мы будем на нее
давить сверху и не давать смещаться
вдоль излома.
Если сделать излом очень длинным,
то получится рельс на магнитной
подвеске. Для создания колеса
осталось согнуть этот рельс в
кольцо так, чтобы центр кольца
оказался бы точно "под крышей".
Одна закольцованная "крыша"
будет удерживаться магнитной силой
под другой. Как Вы уже догадались,
такая конструкция может выдержать
вес человека с учетом перегрузки,
если магниты могут поднять кучку
железных шаров, превышающую вес
магнита в 630 раз. Проверьте, во
сколько раз больше своего веса
поднимает Ваш магнит...
Теперь разберемся, как работает
летающий волчок. Представьте, что
предыдущую конструкцию Вы
разрезали вдоль плоскости кольца.
Сила отталкивания должна
вытолкнуть внутреннее кольцо из
внешнего, затем они развернутся и
смагнитятся. Не советую стоять
рядом, т.к. сила притяжения колец
превратит их в гильотину...
Однако, если компенсировать силу
отталкивания силой веса, то одно
кольцо будет висеть на магнитной
подвеске над другим. Если радиусы
колец уменьшать, то устойчивость
висящего кольца будет уменьшаться,
и при определенном соотношении
толщины пластины и радиуса
неподвижное кольцо будет упрямо
переворачиваться. Вот тут-то и
придется его раскрутить, как волчок,
чтобы гироскопический эффект не
давал ему перевернуться. Сами
кольцевые магниты могут быть
плоскими. Важно, чтобы форма поля
была похожа на конус в зоне подвеса.
Такое поле бывает у тороидального
или по-простому у кольцевого
магнита.
Как же постепенно превратить
один вид подвеса в другой?
Многие видели, как снимают камеру
с велосипедного колеса. Ее как бы
начинают выворачивать наизнанку.
То же самое предлагается сделать с
нашим магнитным колесом.
Понятно, что при определенной
степени "вывернутости",
внутренний обод выпрыгнет из
внешнего. Мы не будем доводить до
этой критической ситуации, а
остановимся на той, что позволит
нам снять колесо, приложив
небольшое усилие. Я советую
проводить все эксперименты на
слабых магнитах, чтобы избежать
травм. Если Вы недоумеваете, где
взять такой хитрой формы магниты,
то я предлагаю изготовить их самим,
обклеив плоскими квадратными
магнитами прочный немагнитный обод.
Если Ваше терпение помогло Вам
сделать такое колесо, то теперь Вы
можете ставить такие колеса на
автомобиль. Для установки Вам не
нужны отвертки и гаечные ключи.
Нужно лишь иметь сильные руки.
Такие колеса и смазывать не нужно.
Они - "вечные".
Понятно, что автомобили с такими
колесами - экзотика, по крайней мере
сегодня. Однако, это лишь
вступление...
Сделав восемь магнитных колес
можно соединить их в восьмигранник.
Четыре колеса - южными полюсами
наружу, а четыре, смежных с ними, -
северными. Такую структуру имеют
некоторые атомы, большинство ионов
и многие молекулы, в частности
молекулы воды, из которых на 80%
состоим мы с Вами.
Теперь выберемся с нашей планеты
в открытый космос с такими
восьмигранными "атомами".
Бить их друг о друга нам не
хочется, поэтому мы "выключим
магнитные поля", скомпенсировав
их полями электрических токов.
Теперь спокойно соединим два "атома"
в молекулу и выключим ток.
Магнитные поля снова "включатся"
и будут вечно держать вместе два
"атома". Заметьте, что один
может вращаться, относительно
другого на магнитной подвеске,
которая не требует смазки и не
изнашивается...
- Ну, допустим, построите Вы
огромную конструкцию из своих "атомов",
а дальше что? Это же не даст Вам
соединить два модуля космической
станции герметично?
- Конечно. Из одного модуля можно
будет попасть в другой только через
открытый космос. Но есть способ
герметизации при необходимости.
Можно включить нейтрализующий ток,
приблизить модули вплотную, затем
увеличить ток, создав притяжение,
герметизировать за счет прокладок
зазор кольцо-кольцо, перейти из
модуля в модуль и снова выключить
ток.
- А если ток выключится во время
перехода?
- Наденьте на всякий случай
скафандр для выхода в открытый
космос.
- А если скафандр подведет?
- Переместитесь на время перехода
в большой отсек с нормальным
атмосферным давлением.
- Оба модуля поместить в большой
отсек?
- Конечно. Если Вам нужна
надежность, то придется
дублировать системы.
- А если метеорит заденет?
- Придется делать защиту из
большого числа модулей. Причем,
регулируя силу магнитов, можно
менять свойства большой
конструкции, состоящей из таких
модулей. Она может становиться
более жесткой или похожей на
студень...
- Получается, что можно "напрячь"
космическую станцию для отражения
удара и "расслабить" в часы
затишья?
-А почему бы и нет?
- Выглядит это все достаточно
фантастично.
- Согласен, но согласитесь и Вы,
что стыковка и расстыковка в
космосе должна быть также проста и
безопасна, как передвижение
человека по поверхности Земли.
- Когда все это будет?
- Если начать сегодня, то через
год можно уже разбирать и собирать
магнитные космические станции на
орбите...
- Что-то не верится.
- Тогда посмотрите, как летает
магнитный волчок. Довольно
фантастическое зрелище. Очень
похоже на фантастическую летающую
тарелку, которую я тоже хотел бы
выпустить в открытый космос в этом
году.
- Поживем, - увидим...
- Будущее не придет само, если мы
не примем мер...
Главная страница 