Текст книги "Новые космические технологии"

Александр Владимирович Фролов
Новые космические технологии

Существует только один истинный закон – тот, который помогает стать свободным.

Ричард Бах

«Чайка по имени Джонатан Ливингстон»

Предисловие

Движение – это изменение места положения объекта, процесс, происходящий как в пространстве, так и во времени. Мы существуем в движении, благодаря тому, что находимся на поверхности планеты, летящей в космосе вокруг Солнца, и вместе с ним в Галактике. С другой стороны, каждая частица вещества материальных объектов является эфиродинамическим процессом, более или менее устойчивым вихревым потоком эфирной среды. Таким образом, в реальном мире нет ничего неподвижного, все объекты находятся в движении. Мы замечаем движение, как изменение места положения, или другое изменение параметров процесса существования материи. Процесс движения не может останавливаться до тех пор, пока материя существует. С данной точки зрения, мы будем рассматривать способы создания движущей силы, действующей на тело, не забывая о том, что все материальные объекты состоят из микрочастиц, и находятся на поверхности нашей планеты. Говоря о перемещении тел, необходимо понимать, что при этом, так или иначе, приходит в движение комплекс частиц материи, существующий при определенных условиях.

Практическое применение процесса движения состоит в том, чтобы перемещать объект, например, пассажиров и груз, из одной точки пространства в другую, по возможности, с минимальными затратами времени. Процесс движения, обычно, происходит с некоторой скоростью, но, как любое другое явление, имеет два «предельных случая»: в одном из них, тело мгновенно меняет местоположение в пространстве, а во втором, тело мгновенно меняет свое положение на оси времени. Первый случай относится к телепортации, а второй – к перемещениям во времени, без изменения положения в пространстве. Мы рассмотрим различные направления развития технологий перемещения в пространстве и времени, включая и эти два предельных случая.

Обычные способы перемещения нам хорошо известны, основной из них – реактивный. Пешеход отталкивается от опоры ногами, автомобиль отталкивается от опоры при вращении колеса, и при этом, опора отталкивается назад, а транспорт получает реактивный импульс, и движется вперед. Лодка может приводиться в движение веслами, водометом или винтом, отталкивая назад воду, создавая реактивный эффект. При таком способе, строго выполняется закон сохранения импульса, который всем нам хорошо знаком: в результате реактивного взаимодействия, каждое из тел получает одинаковый импульс, который равен произведению массы и скорости, для каждого из двух взаимодействующих тел. Ракетные движители, винтовые или турбореактивные самолеты, и другая техника работает в точном соответствии с данным законом сохранения импульса.

Ускорение летательного аппарата, например, ракеты, зависит от того, как много, и с какой скоростью, топливо будет выбрасываться через сопло ракеты во внешнюю среду. Отметим, что, для создания движущей силы, любой реактивный аппарат тратит энергию, чтобы придать ускоренное движение реактивной массе. При этом, выбрасываемое во внешнюю среду топливо увеличивает кинетическую энергию молекул среды, в конечном итоге, увеличивая температуру окружающей среды, нагревая ее. В таком случае, можно сказать, что увеличение тепловой энергии, кинетической энергии молекул окружающей среды, эквивалентно увеличению кинетической энергии летательного аппарата, или другого движущегося тела, использующего реактивный принцип. В этом проявляется закон сохранения импульса и энергии.

Существуют другие, давно известные методы, похожие на реактивный принцип. Эти методы также работают в строгом соответствии с законом сохранения импульса, но в обратном направлении, а именно, за счет уменьшения тепловой энергии окружающей среды. Например, парусник приводится в движение не так, как лодка или катер: он тормозит движущийся поток среды (воздух) своим парусом, что изменяет (уменьшает) кинетическую энергию потока частиц окружающей среды, для того, чтобы увеличить скорость (кинетическую энергию) парусника.

Поскольку термин «реактивный» означает «противодействующий», то принцип, противоположный реактивному, можно называть «активным», то есть «действующим». В реактивных движителях, сила, действующая на транспортное средство, создается, как реакция на увеличение энергии окружающей среды. Реактивные движители требуют источник энергии, для своей работы. В активных движителях, действующая сила создается за счет поглощения энергии окружающее среды. Благодаря этому свойству, активные движители могут служить источниками энергии, при своей работе.

В главе о нанотехнологиях мы рассмотрим метод, позволяющий создать движущую силу без затрат топлива, за счет специального рельефа поверхности наноматериала, обеспечивающего отбор кинетической энергии молекул воздуха, или другой окружающей среды. Данный материал назван «силовой активный материал». Наличие ветра, в данном случае, не имеет значения, так как при масштабах около 100 нанометров, можно сказать, что «ветер есть всегда». Молекулы воздуха, при обычном атмосферном давлении и комнатной температуре, хаотически двигаются со скоростью 500 метров в секунду, но каждая из них движется прямолинейно, без столкновений, только на небольших участках своей траектории, длиной примерно 50 – 100 нанометров. Это движение можно использовать, создав, с помощью современных нанотехнологий, специальный упорядоченный рельеф поверхности.

Итак, известные нам принципы создания движущей силы для ускорения транспортного средства работают за счет взаимодействия с окружающей средой, в соответствии с законами сохранения импульса и энергии, и другого не дано. Отдельно можно отметить, что выполнение данных законов не требует выброса реактивной массы за пределы корпуса транспортного средства, в том числе, и в ракетной и космической технике. Существуют известные технические решения, позволяющие получить реактивный макроимпульс, действующий на корпус транспортного средства, при выбросе сгораемого топлива из движителя в своеобразный «глушитель», находящийся внутри корпуса транспортного средства. В данном «глушителе», микроимпульсы частиц реактивной струи топлива теряют свою кинетическую энергию, и она переходит в окружающую среду в виде теплового излучения. При таком способе создания движущей силы, охлажденная рабочая реактивная масса вещества может быть возвращена в камеру сгорания, где она будет использоваться в новых циклах «нагрева – выброса – охлаждения – возврата».

Рассматривая движение в воздухе, в воде или на поверхности опоры (дороги), мы можем описать почти все известные нам конструкции движителей транспортных средств. Все они являются реактивными или активными движителями. Не являются исключением и так называемые инерциоиды – устройства, использующие для создания движущей силы свойство тел, которое мы обычно называем «инерциальной массой». В главе про инерциоиды, мы рассмотрим физический механизм возникновения инерции при ускоренном движении тел и варианты его практического использования, с точки зрения эфирной теории.

Отдельно от активных и реактивных методов, имеет смысл показать такие способы создания движущей (подъемной) силы, которые обусловлены градиентом давления среды. Перепад давления заставляет воздушный шар подниматься вверх. Теория воздухоплавания проста: окружающая среда имеет градиент плотности, а поскольку плотность среды внутри шара меньше, чем снаружи, то давление окружающей среды вытесняет шар вверх. Аналогично, сила Архимеда заставляет всплывать тела меньшей плотности, чем вода. Градиент давления в среде, в данных случаях, создает гравитационное поле планеты. По этой причине, эти силы действуют в вертикальном направлении.

Разность давления среды возникает также при относительном движении крыла, имеющего профиль Жуковского – Чаплыгина, и окружающей среды, что создает подъемную силу, действующую на крыло со стороны среды. Градиент давления среды работает похожим образом в известном «эффекте Магнуса», который будет рассмотрен в отдельной главе. Силы такой природы могут быть направлены в любую сторону, что выгодно отличает данный метод от методов воздухоплавания.

Физика, как и все естествознание, есть попытка изучить и понять каким образом устроен, то есть, создан, наш мир. В теологии много сказано о тройственной природе всего сущего. Используя метод аналогий между явлениями в трех физических средах, переходя от гидродинамики и аэродинамики к эфиродинамике, мы можем сохранять терминологию, и говорить об эфире разной температуры, разной плотности, которая обуславливает определенное статическое давление. Как и в газодинамике, в эфиродинамике удобно также использовать понятие о «динамическом давлении», которое также зависит от скорости потока. Полагая, что в эфиродинамике выполняется закон Бернулли о полном давлении, мы имеем возможность конструировать технические устройства – движители, работающие не в воздухе или воде, а в вакууме (эфирной среде). При таком подходе, от воздухоплавания мы можем перейти к эфироплавательным аппаратам.

Конструкции эфирообменных движителей могут использовать электрические силы, магнитные явления, а также тот факт, что скорость распространения электромагнитных волн не является бесконечно большой. Это позволяет получить движущую силу за счет электрических и электромагнитных взаимодействий, поскольку они происходят не в пустом месте, а в эфирной среде, имеющей известные физические свойства.

Аналоги эффекта Магнуса, для случая эфирной среды, относятся к области электродинамики. Мы рассмотрим несколько методов создания движущей силы, за счет изменения плотности эфира в некотором объеме пространства, и создания, таким образом, градиента давления среды на движитель.

В заключительных главах данной книги, мы рассмотрим основы хронодинамики. Это новая область физики, изучающая явления, связанные с изменением хрональных (темпоральных) параметров объектов, то есть, таких параметров, как скорость существования объекта. Это скорость эфиродинамических процессов, в результате которых создаются атомы и все другие частицы вещества. Данная скорость воспринимается нами, как скорость хода времени. Она является относительным понятием: ускорение или замедление темпа существования отдельно взятого материального объекта имеет смысл рассматривать относительно естественного темпа существования объектов в околоземном пространстве – времени.

В отдельной главе, посвященной четырехмерным резонансам, будет показано, каким образом физические параметры частиц микромира и элементов живой природы, в частности, молекулы ДНК, задаются параметрами (размерами) планеты. Это важно для развития понимания процессов существования частиц материи на других планетах, а также, для прикладных аспектов, например, создания условия стабилизации радиоактивных изотопов, что достигается путем изменения плотности эфирной окружающей среды.

Увеличение или уменьшение скорости существования материи, то есть «скорости движения во времени», может рассматриваться по аналогии с движением тел в пространстве. При таком подходе, удобно использовать понятие о «хронодвижущей силе», которая играет такую же роль, как и электродвижущая сила в электродинамике, но для всех тел, а не только для электрически заряженных частиц. Соответствующее поле действия данной силы, имеющее некоторую напряженность (градиент хронального потенциала), мы можем назвать «хрональным полем», в котором движется «хронально заряженное тело». В общем, терминология знакомая, поскольку она вытекает из аналогий с электродинамикой. Увеличение напряженности поля создает движущую силу, действующее на заряженное тело, в заданном направлении, и так далее…

Главный вывод из данной аналогии состоит в том, что мы можем планировать эксперименты по «хрональной индукции»: движение «хронального заряда» порождает поле, а изменение плотности тока «хронального заряда» в «генераторном хрональном контуре» должно индуцировать «хрональные токи» в «приемных контурах». Для конструктивного размышления о природе «хронального заряда» мы рассмотрим работы Козырева, Вейник и других известных авторов.

В настоящее время, можно предположить несколько технически реализуемых экспериментальных методов создания хронодвижущей силы, хронополя и управляемого изменения хрональных параметров отдельно взятых объектов. Данные методы, по аналогии с реактивными методами, а также с воздухоплаванием, используют понятие об эфирной среде, имеющей реальные физические свойства, которые мы можем целенаправленно менять, для ускорения или замедления движения объекта во времени. Таким образом, переходя к вопросу о «машине времени», нам предстоит понять не только возможные принципы осуществления данной мечты человечества, но и ее технические характеристики, как перспективного транспортного средства. Впрочем, практически ценным, в современном мире, может оказаться такой прикладной аспект хрональных технологий, как возможность стабилизации радиоактивных частиц, с небольшими затратами энергии, и на большой территории. В отдельной главе книги, мы обсудим эксперименты по изменению скорости хода времени, которые автор проводил в 2003 году совместно с В.А. Чернобров.

Рассматривая спектр упомянутых выше технологий, от давно известных, до фантастических, можно сделать вывод о том, что, на данном этапе развития нашей цивилизации, имеет смысл концентрировать усилия разработчиков в области проектирования транспортных средств нового типа, использующих такие активные движители, которые не требуют топлива для создания движущей силы. Все современные космические программы имеют жесткие ограничения, поскольку они используют общепринятую, но давно устаревшую концепцию реактивного топливного движителя. Новые технологии дают неоспоримые технологические преимущества в области космических, воздушных, наземных и морских перевозок, снижая себестоимость и неограниченно увеличивая дальность перевозок. Это огромные рынки сбыта, которые растут, учитывая планы аэрокосмических компаний по освоению ближнего космоса в 2020–2030 годы (например, строительство космических гостиниц).

В данной книге, отдельно не обсуждается роль предлагаемых технологий для развития военнопромышленного комплекса, поскольку это очевидно. Подразумевается, что предлагаемые идеи имеют большое значение для совершенствования новейших видов вооружения, и разработки в данной области должны получить серьезную государственную поддержку, как стратегически важные проекты.

Глава 1
Реактивный принцип в замкнутой системе

Зададимся простым вопросом: на нашей планете постоянно в движении находятся миллиарды людей, машин и т. п. Все они двигаются реактивным методом, отталкиваясь от поверхности планеты. Каждый из нас движется по дороге в нужном направлении, сообщая планете соответствующий импульс в противоположном направлении. Влияет ли суммарный реактивный импульс на скорость вращения планеты? Ответ очевиден: нет, не влияет. Вектора сил реакции планеты на действия отдельных людей, машин и т. п. не упорядочены, поэтому, в системе отсчета планеты, суммарный реактивный импульс в ответ на множество импульсов равен нулю.

Данную ситуацию можно воспроизвести в техническом устройстве, которое позволяет создавать реактивные транспортные средства нового типа, требующие источник энергии (тепла), но не расходующие рабочую реактивную массу. Рассмотрим схему, показанную на рис. 1.

Рис. 1. Движитель с замкнутым контуром реактивной массы

В данной конструкции должен быть реактор (камера сгорания), в котором рабочая масса нагревается источником тепла, расширяется, давит на стенки реактора, и вылетает через сопло. Автоматическая система управления должна обеспечить регулировку величины давления внутри реактора, подавая в него охлажденное рабочее вещество, в нужном количестве, и регулируя подачу тепловой энергии от источника тепла.

Очевидно, что реактивный поток массы вещества, выбрасываясь из реактора через сопло назад, будет сообщать всему корпусу движителя импульс вперед, что обеспечит ускоренное движение всего транспортного средства, в нужном направлении. В отличие от обычных реактивных движителей, предлагается направлять реактивный поток не в окружающую среду, а в специальный «глушитель», в котором частицы рабочей массы теряют свою кинетическую энергию, отдавая тепло через теплообменник в окружающую среду. Далее, с помощью системы принудительной циркуляции, охлажденная рабочая масса должна возвращаться в реактор.

Вещество, применяемое в роли реактивной рабочей массы, не должно изменять своих химических свойств, при многократном нагреве и охлаждении. Это вещество не является сгораемым топливом, которое применяется однократно, меняет свои химические характеристики, и выбрасывается в окружающую среду. От рабочего вещества реактивного замкнутого цикла требуется, чтобы оно, при минимальных затратах тепловой энергии, быстро и значительно расширялось в объеме при нагреве, что позволит создать мощный реактивный поток, имеющий большую кинетическую энергию. Желательно также, чтобы частицы рабочего вещества имели большую массу, так как импульс частицы есть произведение ее массы и скорости.

Древние арийские рукописи упоминают о летательных аппаратах, использующих ртуть в замкнутом цикле: они называли их «виманы». Современные технологи смогут подобрать и другие вещества, кроме ртути, которые целесообразно использовать в подобных циклах нагрева – охлаждения, причем, с большим коэффициентом объемного расширения при нагреве, и большой атомной массой частиц. Возможно, это будут сплавы металлов.

Данное устройство, рис. 1, впервые обсуждалось в 1996 году [1]. Оно было названо «энтропийный движитель», поскольку в нем создается градиент энтропии при реактивном взаимодействии: для части импульса, который передается корпусу движителя, необходимо обеспечить минимум энтропии, его импульс формируется в одном заданном направлении. Для реактивного потока рабочей массы, за счет специальной конструкции «глушителя», ставится задача получить максимум энтропии, направляя импульсы частиц рабочей массы хаотически в разных направлениях. Надеюсь, читатель понимает аналогию с рассмотренной ранее задачей о передаче реактивных импульсов планете от многих объектов, которые по ней хаотически движутся, отталкиваясь от нее.

Недостатком предлагаемой конструкции движителя является необходимость в отдельном источнике тепла, нагревающем рабочую массу. В обычных реактивных системах, топливо само горит, объединяя в себе функции рабочей реактивной массы и источника тепла. Однако, несомненным преимуществом реактивных систем замкнутого цикла рабочей массы является возможность длительной работы, практически неограниченной, при условии полного возврата рабочей массы в реактор (камеру сгорания) и работоспособности источника тепла.

Для космической техники, эти функции очень существенны, и если источник тепла может получать подзаряд от солнечных батарей, то длительность полета становится неограниченной. Для мощных движителей, источником тепла может быть ядерный или термоядерный реактор, с запасом ресурсов на десятки лет.

Очевидно, что такие движители могут найти применение в подводном флоте, поскольку они не создают шумов, хотя оставляют за собой тепловой след.

Мы обсуждали данную тему, в частном порядке, с Академиком Владимиром Ивановичем Зубовым в 19941999 годах. Он высоко оценил саму идею, не сомневался в ее теоретическом обосновании, и выражал интерес к прикладным исследованиям. Однако, тогда мы не смогли создать рабочую группу в РАН. Возможно, такие проекты идут в лабораториях разных стран, и хотелось бы вновь поднять данную тему в России.

Рассмотрим еще один пример реактивного движителя, работающего по замкнутому циклу.

Виктор Шаубергер, еще в 1930 году сконструировал свой известный автономный самовращающийся генератор, таким образом, что он создавал два процесса: вращение ротора, которое передавалось электрогенератору, и осевую движущую (подъемную) силу. На рис. 2 показан генератор электроэнергии и его изобретатель (фотография публикуется с разрешения семьи Шаубергера).

Рис. 2. Виктор Шаубергер и его генератор энергии

Данный генератор обеспечивал электроэнергией дом изобретателя несколько лет. На рис. 3 показано внутреннее устройство генератора, это фотография модели, которая хранится в музее Шаубергера, в Австрии. В верхней части ротора, видны входные отверстия спиральных трубок, через которые в ротор подается смесь воздуха и воды. Вращение ротора, через шкив, передается на обратимый мотор – генератор. При разгоне ротора, мотор питается от аккумуляторных батарей, а затем, он становится генератором, и обеспечивает электроэнергией полезную нагрузку.

Рис. 3. Генератор Шаубергера в открытом виде

В 2010–2011 годах, ООО «Фарадей», г. Тула, была разработана аналогичная конструкция привода, имеющего расчетную мощность 20 кВт, рис. 4. Расчеты оформлены в виде Отчета по НИР [2]. Разработан также полный комплект конструкторской документации, поскольку планировалось изготовление данного самовращающегося привода на одном из машиностроительных предприятий, находящихся на Урале. На рис. 4 показана схема экспериментальной установки, имеющей горизонтальное расположение оси ротора.

Рис. 4. Генератор Фролова по схеме Шаубергера

Отметим, что на схеме показаны только две спиральные трубки ротора, хотя в реальной конструкции их большее количество. Электрогенератор подсоединяется в левой части вала ротора.

В данном проекте, были найдены пути преобразования низкопотенциальной тепловой энергии среды, использующие упругое рабочее тело (смесь воды и воздуха). Одной из задач проекта было создание методики расчета элементов конструкции, поскольку самоподдерживающийся процесс вращения ротора, как и вихревые природные процессы, могут быть теоретически смоделированы и воспроизведены. Главная задача – получить автономный источник энергии, то есть, ротор должен перейти в режим самовращения, и обеспечить вращение электрогенератора. Кроме этого, в данной конструкции используется такое технические решения, которое позволяет создавать не только вращение, но и движущую силу, направленную вдоль оси вращения ротора.

Обратите внимание на вход рабочей смеси в центрифугу, рис. 4. За счет разряжения в области центрифуги, в нее постоянно втекает поток вещества (рабочая масса). Движение рабочей массы происходит линейно вдоль оси вращения. Поток рабочей массы имеет некоторый импульс, равный произведению ее массы на скорость движения. Корпус, в данном случае, получает такой же реактивный импульс, но в направлении, обратном движению рабочей массы. Аналогично, в генераторе Шаубергера, рис. 3, вход смеси воды и воздуха происходит сверху вниз, вдоль оси, а корпус в целом, получает импульс, направленный снизу вверх.

Далее, обратите внимание на то, что выход рабочего вещества через сопла трубок ротора происходит в плоскости вращения ротора, то есть, перпендикулярно оси вращения. Вектора импульсов частиц потока рабочего вещества, образующих реактивные потоки каждой из трубок ротора, направлены в плоскости вращения, тангенциально, что позволят раскручивать ротор, а их проекция на ось вращения равна нулю, и не создает реакции на корпус вдоль оси вращения ротора.

Закон сохранения импульса, в данной конструкции, выполняется следующим образом: импульс, который получает корпус устройства в целом, (на рис. 3. он направлен вверх, а на рис. 4 импульс направлен вправо), по модулю, равен суммарному импульсу реактивных потоков рабочего вещества, вытекающему из трубок ротора. Изменение траектории движения массы рабочего вещества происходит за счет винтовой формы трубок ротора, поэтому крутящий момент на валу электрогенератора и движущая сила, приложенная к корпусу генератора вдоль оси вращения ротор, всегда будут эквивалентны, в соответствии с законом сохранения импульса. Разумеется, часть энергии будет потеряна на трение, и перейдет в окружающую среду в форме тепла. Генераторы энергии, использующие схему Шаубергера, работоспособны только в том случае, если они создают движущую силу вдоль оси вращения, в паре с эквивалентным крутящим моментом ротора.

В другой схеме генератора Шаубергера используется аналогичный метод: мотор раскручивает ротор, затем создается режим самовращения, при котором вода всасывается снизу вдоль оси ротора в область разряжения, затем поступает в винтовые трубки, сопла которых расположены тангенциально, в плоскости вращения ротора, рис. 5.

Рис. 5 Генератор Шаубергера

При достижении необходимой скорости вращения, питание электромотора можно отключить, поскольку данная центробежная машина становится автономным генератором электроэнергии. Особенность конструкции, показанной на рис. 5, состоят в том, что трубки ротора имеют форму винтовой спирали. Благодаря специальной форме трубки, вода дополнительно вращается вокруг оси винтовой трубки. Данный метод запатентован [3], как способ уменьшения гидравлических потерь. Действительно, при винтовом движении частиц воды по трубке, они не скользят, а катятся по внутренней поверхности трубки. Трение качения намного меньше трения скольжения, что применяется в подшипниках.

В генераторе Шаубергера, рис. 5, как и в ранее рассмотренных устройствах, на корпус всей машины действует реактивная движущая сила, направленная вдоль оси вращения, а ее величина соответствует силе, которая обеспечивает крутящий момент ротора. В отличие от генератора, показанного на рис. 3, для того, чтобы генератор энергии «не взлетал», вход воды в ротор расположен таким образом, что сила, создаваемая вдоль оси вращения, прижимает аппарат к земле.

Известны и другие похожие решения: вход реактивной рабочей массы организован вдоль оси вращения ротора, а ее выход – в плоскости вращения ротора, то есть, перпендикулярно оси вращения ротора.

Итак, принцип Шаубергера позволяет получать пару сил: крутящий момент, и движущую силу, действующую на корпус устройства в целом. При такой схеме, рабочее вещество не выбрасывается во внешнюю среду, а используется в замкнутом цикле. При сравнительном анализе идеи, показанной на рис. 1 и принципа Шаубергера, можно сделать вывод о больших перспективах второго решения. Вместо поглощения энергии линейного реактивного импульса «глушителем», в машинах Шаубергера используется ее преобразование в крутящий момент. В том случае, если этот крутящий момент не требуется, его можно устранить, разместив на одной платформе несколько силовых установок, попарно встречного вращения.

Таким образом, с учетом простоты схемы Шаубергера, и истории ее развития с 1930 года, можно предположить, что использование ракетной техники в современном мире есть часть массовой дезинформации человечества о наших реальных возможностях. Далее мы перейдем к рассмотрению других простых работоспособных конструкций движителей нового типа, что даст читателям дополнительные факты и позволит сделать выводы. Фактически, нас обманывают, заставляя верить в то, что нет альтернативы ракетам.