Натуральный телескоп

В выигрыше остались все. Физики получили подтверждение теории Эйнштейна, а астрономы – новый инструмент для искривления лучей света, который назвали гравитационной линзой. И пусть мы пока не можем этот инструмент настраивать, можно надеяться, что в некоторых случаях природа сама выставит линзу удобным для нас способом.

Спустя всего 5 лет после работы Эддингтона профессор Петроградского университета Орест Хвольсон показал, что гравитационные линзы могут не только изменять видимое положение далекого источника света, но и создавать его дополнительное изображение, своего рода мираж. А если источник, линза и наблюдатель находятся на одной прямой, то два изображения и вовсе сливаются в единое светящееся кольцо.

Через 12 лет Эйнштейн независимо повторил этот результат и вычислил яркость и размеры изображений. Оказалось, что массивные тела могут значительно усиливать видимый блеск далеких светил. Впрочем, великий физик не верил, что это явление когда-нибудь пригодится, – по его вычислениям, эффект линзирования звезды на звезде был слишком слаб и слишком маловероятен. Лишь несколькими годами позже астроном Франц Цвикки все-таки придумал, где теория гравитационных линз может найти приложение – хорошими кандидатами в линзы оказались галактики и их скопления.

До обнаружения первой природной линзы (это случилось в 1979 году) Цвикки не дожил, но в наши дни астрономы ими активно пользуются. Если хочешь найти очень далекие светила и тем самым заглянуть в далекое прошлое Вселенной, ищи их за крупным скоплением галактик – в свете, который прошел через него и сфокусировался его притяжением. С помощью таких «естественных телескопов» открыты самые далекие на сегодняшний день объекты, которые испустили свет, когда наша Вселенная была в 20-30 раз моложе, чем сейчас.

Что естественно, то и безобразно

Есть, правда, одна проблема: гравитационные линзы – очень плохие оптические инструменты, по сравнению с которыми даже бутылочное стекло и винные бокалы – вершина мастерства оптиков. Дело в том, что масса в галактических скоплениях распределена крайне неоднородно – вещество имеет тенденцию скучиваться к отдельным галактикам. Не спасает даже то обстоятельство, что большая часть массы – это невидимая темная материя.

Если попытаться сделать обычную стеклянную линзу, равносильную скоплению галактик, она будет похожа не на стеклянный блин с гладкой, точно высчитанной поверхностью, а на вытянутую «кракозябру» с многочисленными утолщениями самых неправильных форм в самых непредсказуемых местах. Более того, глядя на небо, вы имеете очень смутное представление, где в этой линзе толсто, а где тонко, а потому заранее не знаете, насколько и как она искажает вид галактик, на которые вы сквозь нее смотрите.

Неточное искусство

К счастью, за последние 10-15 лет астрономы более или менее научились определять «профиль» гравитационных линз и исправлять искажения. Задача эта точному решению не поддается, и до сих пор сродни искусству. Как и в любом искусстве, в восстановлении формы линз есть разные течения и стили. Они отличаются набором допущений и предположений, с которых ученые начинают свою работу, и алгоритмом поиска наилучшего решения.

Одну из таких методик разработали аспирант Тель-Авивского университета Ади Цитрин и его научный руководитель Том Броадхерст. Конек их алгоритма – умение определить по имеющейся модели, где в скоплении вероятно встретить новые кратные изображения и, если они там действительно найдутся, использовать их для дальнейшего уточнения модели.

Этот метод уже успел показать свою эффективность в нескольких случаях, и скопление MACS J1149.5+2223 должно было стать одной из последних остановок на пути Цитрина к защите своей диссертации. Однако именно в MACSJ1149, расположенном примерно в 5,3 миллиарда световых лет от нас в направлении на созвездие Льва, исследователей ждала неожиданная, но очень важная находка. Приятный сюрприз описывается в статье, которая вскоре выйдет в журнале Astrophysical Journal Letters, а пока доступна в Архиве электронных препринтов Корнельского университета.

Самая большая линза

Изображения MACS J1149, с которыми работали ученые, удалось получить при помощи Улучшенной камеры для обзоров (ACS) телескопа имени Хаббла еще до ее поломки в рамках совершенно независимой программы исследования массивных галактических скоплений. Загрузив эти данные из архива, Цитрин и Броадхерст обратили внимание на две огромные спиральные галактики, выделявшиеся на фоне скопления своим голубым цветом (см. иллюстрацию).

Как признался Ади Цитрин, только наметанный глаз его руководителя смог распознать в галактиках, разделенных 30 угловыми секундами, два изображения одного и того же объекта. Но как только догадка мелькнула, проверить ее оказалось очень просто: об идентичности двух объектов очень убедительно говорит повторяющийся, пусть и в слегка искаженном виде, рисунок ярких областей ионизованного водорода в спиральных рукавах галактики.

Восстанавливая распределение массы в скоплении и истинный внешний вид источника, астрономы наткнулись на три других его миража, оказавшихся на снимках «Хаббла» в том месте и в том виде, какие сходу предсказал алгоритм. Попутно обнаружились кратные изображения нескольких еще более далеких галактик, которые, в свою очередь, помогли улучшить модель.

Выяснилось, что огромная спираль – в реальности очень небольшая галактика размером меньше одной угловой секунды; она находится в 1,5-2 раза дальше, чем MACS J1149. Однако тяготение скопления не только пятикратно размножило эту галактику, но и увеличило сами изображения. Крупнейшее из них превосходит оригинал в 8-9 раз по размеру и почти в 70 раз по площади, а суммарное увеличение (его считают как раз по отношению площадей изображений и оригинала) составляет около 200. Это «самая увеличенная» галактика, известная науке – иными словами, самый мощный «естественный телескоп», открытый к настоящему времени.

Сила и точность

Как выяснили Цитрин и Броадхерст далее в ходе работы, этот гравитационный телескоп не только самый мощный, но и обладает практически совершенной оптикой. В центральной части скопления его плотность практически постоянна в пределах широкой области площадью в тысячи угловых секунд. Источник, попавший сюда, будет виден многократно увеличенным и при этом почти без искажений.

А значит, именно на MACS J1149 должны смотреть астрономы, если хотят найти самые далекие объекты из раннего прошлого Вселенной. Осталось лишь направить сюда телескоп и сделать длинную экспозицию, собирая самые крохотные крупинки света. Собственно, именно это и собираются сделать Ади Цитрин и Том Броадхерст.

«Теперь, когда «Хаббл» отремонтирован, мы надеемся пробить специальную программу получения глубоких снимков самых мощных скоплений-линз», — признались ученые. Они надеются, что программа впишется в рамки «привилегированного» проекта «Сокровищница Хаббла» (Hubble Treasury). Скопление MACS J1149 должно стать одним из ее главных сокровищ.

Такие наблюдения помогут разрешить и еще один вопрос. MACS J1149 – очередной пример подозрительно сильной гравитационной линзы. Если верить современной теории формирования галактических скоплений, сильные гравитационные линзы должны встречаться гораздо реже, чем показывают наблюдения. В некоторых случаях ситуацию могло бы спасти предположение, что мы видим вытянутое скопление с торца, и его избыточная сила объединяет мощность нескольких слоев, выстроившихся вдоль луча зрения. Но, во-первых, такая ориентация должна встречаться относительно редко, а во-вторых, MACS J1149.5+2223 совсем не похоже на структуру, видимую с торца; скорее, наоборот, оно вытянуто в картинной плоскости. Что дает этому на удивление совершенному космическому телескопу и другим, менее совершенным, линзам их силу – загадка.

Внешне он похож на грязный лед, а по консистенции на шербет, горюч. Так можно описать клатрат метана, открытый в 1970-х годах на Мессояхинском месторождении газа, которое по-прежнему снабжает газом весь Норильск. Клатрат метана – это молекулы метана внутри ледяных кристаллов.

Его главное преимущество в том, что при горении метана выделяется в два раза меньше углекислого газа, чем при сгорании угля. К тому же запасов клатрата метана хватит на тысячу лет вперед при нынешней интенсивности потребления.

Однако есть и серьезные недостатки у этого ископаемого. Во-первых, клатрат метана опасно добывать. Может произойти резкий выброс газа, который способен спровоцировать оползни и даже цунами. Во-вторых, проникновение метана в атмосферу еще больше усугубит проблему глобального потепления, поскольку примесь метана нагревает воздух в 20 раз сильнее, чем такое же количество углекислого газа.

Тем не менее, власти США, Канада, Китай, Норвегия, Южной Кореи и Япония уже заинтересовались новым видом топлива. По мнению издания, скоро любая добыча полезных ископаемых должна будет сопровождаться захоронением углекислого газа.

Ученые говорят, что они экспериментировали с разнообразными полимерными полупроводниками, способными поглощать солнечную энергию и вырабатывать электричество. В процессе работ они обнаружили, что добавление в состав панелей серебра, значительно повышает выработку. В Огайо говорят, что частицы серебра следует размещать прямо на пластиковую подложку и это будет способствовать повышению электрической выработке батарей.

Пол Бергер, профессор физики и руководитель исследований, говорит, что его команда измеряла количество света, поглощаемого панелями с серебром и без него. Они также измерили плотность нынешнего поколения батарей и количество электроэнергии, вырабатываемой на квадратный сантиметр.

Ученые установили, что в батареях без серебра выработка составляет 6,2 миллиампер на кв сантиметр, тогда как в новых панелях - 7 и более миллиампер, таким образом рост выработки составляет как минимум 12%.

Бергер говорит, что небольшие частицы серебра при помощи полимера способствуют захвату более широкого диапазона света и батарея поглощает более широкий диапазон волн, что в свою очередь влияет на рабочие характеристики.

Американские инженеры предложили схему нового дешевого способа запуска космических аппаратов на орбиту - их предлагается выстреливать из километровой пушки. Проект был представлен на конференции Space Investment Summit, которая прошла в Бостоне, а краткое изложение выступления приводит New Scientist.

Разработкой проекта, предполагаемая стоимость которого составляет около 500 миллионов долларов, занимается компания Quicklaunch. Пушка длиной 1100 метров будет способна запускать груз массой до 450 килограммов с начальной скоростью около 6 километров в секунду. После поднятия груза на достаточно большую высоту небольшой реактивный двигатель будет выводить его на орбиту вокруг Земли.

Чтобы снаряд не сгорел во время старта, его предлагается покрыть слоями, которые будут обгорать во время подъема груза. Расчеты исследователей показывают, что подъем будет занимать около 100 секунд, поэтому подобная схема защиты представляется реализуемой.

Проект космической пушки является логическим продолжением проекта, над которым основатели компании работали в прошлом в качестве инженеров. В 90-х годах прошлого века им удалось построить 47-метровую пушку, которая была способна запускать груз массой несколько килограммов со стартовой скоростью около 3 километров в секунду. Для стрельбы орудие использовало сжиженный водород.

По мнению создателей, электронные микросхемы обычных спутников не выдержат перегрузок во время стрельбы. Однако новая схема может оказаться полезна для вывода на орбиту запасов топлива, которые потом будут подбираться космическими кораблями, работающими на орбите. К плюсам новой технологии можно отнести дешевизну запуска - предполагается, что стоимость вывода одного килограмма груза на орбиту будет как минимум в 10 раз ниже существующих рыночных расценок.

С ходу скажем, что в описываемом проекте пока больше фантастики, чем реальных достижений. Однако прелесть замысла заключается как раз в том, что для его воплощения не придётся придумывать ничего кардинально нового — использоваться будет то, что уже создано людьми и испытано в деле.

Аппарат, о котором идёт речь, имеет рабочее название (на канцелярите) "Малое устройство для космической транспортировки и десантирования" (Small Unit Space Transport and Insertion), а сокращённо — Sustain, что можно перевести как "Поддержка" и выговаривать уже приятнее.

Главный идеолог и мотор проекта — Рузвельт Лафонтен (Roosevelt Lafontant), отставной подполковник американской морской пехоты (US Marine Corps); его наняла корпорация Schafer — консалтинговая фирма, специализирующаяся на военных технологиях и работающая совместно с US Marine Corps. Сама же программа базируется в Арлингтоне, где находится отдел космических проектов морской пехоты — USMC Space Integration Branch.

База морпехов. На среднем плане: Sustain, подвешенный под брюхо самолёта-разгонщика. На заднем: вариант с вертикальным ракетным стартом. На переднем плане: пехотинцы готовятся к заброске на другой континент (иллюстрация Peter Bollinger).

Согласно нормам международного права, воздушное пространство государства распространяется на 80 километров от поверхности Земли. Перепрыгнуть через эту зону значит устранить необходимость в получении разрешения на пересечение воздушного пространства от каких бы то ни было стран — союзников, враждебных или нейтральных.

В практике Лафонтена был случай, когда во время операции против Аль-Каеды в 2001 году дипломатические согласования с соседними странами заняли столько времени (несколько недель), что не удалось в нужный момент высадить вертолётный десант в Афганистане.

Это побудило подполковника задуматься о возможности высадки небольшой оперативной группы "сверху", минуя воздушное пространство государств, находящихся между военной базой (или кораблём ВВС) и местом боевых действий.

Надо сказать, идея космического десанта не нова. И более того — уже не первый раз заявляется о попытке её реализации. Ведь по общему замыслу Sustain напоминает проект "Горячий орёл" (Hot Eagle), о котором мы уже расказывали. Хотя есть и отличия.

Схема полёта Sustain: 1— старт с самолёта-разгонщика, который возвращается на аэродром базирования; 2 — полёт по параболе в космосе; 3 — вход в атмосферу и маневрирование перед приземлением (с использованием собственных двигателей). На переднем плане: космический челнок под брюхом разгонщика (иллюстрация Peter Bollinger).

Итак. Около 10-15 морпехов и два пилота садятся на борт Sustain — стреловидного суборбитального аппарата. Sustain подвешивают под брюхо самолёта-разгонщика, который поднимает его на высоту нескольких километров и сбрасывает.

Для набора скорости Sustain должен использовать комбинацию прямоточного воздушно-реактивного двигателя (до высоты в 30 километров) и ракетного двигателя (далее). Последний должен забросить машину по параболе намного выше тех самых 80 километров.

После планирования по огромной дуге на расстояние до 11 тысяч километров Sustain должен приземлиться, опираясь на свои крылья.

Хотя крылья эти имеют большой угол стреловидности и не слишком велики по размаху, машина должна быть способна сесть почти на любом ровном месте. Это, пожалуй, один из самых спорных моментов всего замысла. Но не рассчитывать же, в самом деле, на сеть аэродромов на вражеской территории?

В салоне челнока должны разместиться 13-16 морпехов (иллюстрация Peter Bollinger).
Нужно заметить, что другие ведомства США, а именно в исследовательское агентство Пентагона (DARPA), ВВС (USAF) и NASA, при содействии промышленных компаний давно разрабатывают проекты гиперзвуковых суборбитальных летательных аппаратов (можно вспомнить хотя бы давешний бомбардировщик FALCON, машины серии Hyper-X и новый X-37), а также — частично многоразовые ракеты-носители с крылатыми ступенями (свежий пример — HLV от Northrop Grumman).

Всё это — своего рода "наваристый суп", в котором готовятся новые технологии и из которого проект Sustain может извлечь необходимые ингредиенты. Заметим, частично многоразовый комплекс вертикального старта может стать одним из вариантов запуска челнока по суборбитальной траектории.

Ну, а наиболее вероятный способ старта — с борта самолёта-носителя — это уже давно отработанная технология. Вспомните триумф SpaceShipOne, совершившего три скачка в ближний космос, достигнув при последнем из них рекордной высоты — более 112 километров.

Авиаконструктор Бёрт Рутан (Burt Rutan), создавший этот первый в мире частный космический челнок и его самолёт-носитель WhiteKnight, сейчас работает над более крупным проектом: связкой SpaceShipTwo и WhiteKnightTwo. И хотя Рутан занят космическим туризмом, самолёт-разгонщик для Sustain на приведённых здесь рисунках подозрительно напоминает WhiteKnightTwo, которому лишь добавили ещё один турбореактивный движок.

Высадка в зоне боевых действий или спасательной операции (иллюстрация Peter Bollinger).

Что касается суборбитальных пилотируемых челноков, дальних космических "прыжков" и технологий, необходимых для безопасного входа аппарата в атмосферу на большой скорости, — всё это активно развивается сразу несколькими компаниями. Можно вспомнить лишь несколько свежих, весьма серьёзных проектов, ушедших намного дальше рисунков: уже летавший (в виде прототипа) New Shepard, только проектируемый Silver Dart и построенный (в виде прототипа, опять-таки) небольшой космический челнок Dream Chaser.

Sustain отличается от них. Но отличается не настолько сильно, чтобы считать создание этого аппарата невозможным. Впрочем, тут всё зависит не от инженеров, а от политиков.

Как пишет Дэвид Экс (David Axe) в Popular Science, "Конгресс проявил интерес", и потому "морские пехотинцы думают полететь на опытном образце через 15 лет". Серийные же образцы десантного челнока можно было бы построить к 2030-му.

"Sustain — не видение курильщика опия, — говорит Лафонтен, — он только нуждается в смазке". Что ж, это понятно. В России говорят "Не подмажешь — не поедешь", подразумевая под "смазкой" деньги.

В заключение отметим, что Лафонтен, описывая преимущества системы космической высадки, выделяет, как очень важную сферу применения Sustain, операции по спасению заложников. Тут подразумевается захват террористами граждан (или даже посольств) США на территории неспокойных стран.

Невиданная скорость реагирования, обеспечиваемая суборбитальным прыжком группы спецназа с территории США прямо к месту действия, в такой ситуации может оказаться решающим фактором для спасения чьих-то жизней. А это — ещё один довод для политиков, держащих руку на государственном кошельке.

На пошлой неделе компания Ad Astra Rocket Company провела испытания самого мощного на сегодняшний день плазменного ракетного двигателя. VASIMR VX-200 (о котором мы не так давно рассказывали) работал на 201 кВт в вакуумной камере, впервые преодолев отметку в 200 кВт. Тест также подтвердил, что маломасштабный прототип VASIMR (Variable Specific Impulse Magnetoplasma Rocket - электромагнитный ускоритель с изменяемым удельным импульсом) способен функционировать на полной мощности. "Это самая мощная плазменная ракета в мире сегодня", - говорит бывший астронавт и главный исполнительный директор Ad Astra Франклин Ченг-Диаз (Franklin Chang-Diaz).

http://www.3dnews.ru/news....roverku

Лазерная пушка, установленная на борту самолета C-130H, успешно поразила движущуюся цель. Специалисты ВВС США и компании Boeing заявили об успешном испытании лазерного оружия воздушного базирования большой мощности, сообщает агентство Associated Press.

В ходе испытания лазерный луч с устройства, расположенного на самолете C-130H, попал в движущийся автомобиль, находившийся более чем в 200 километров от него, и прожег дыру в его кузове.

По заявлению представителей ВВС, целью испытаний было не разрушение автомобиля, а именно попадание в движущийся объект.

Как сообщалось ранее, начале сентября во время испытания химический лазер ATL успешно поразил тактическую цель, в качестве которой был использован неподвижный автомобиль. Производитель планирует продолжить программу испытаний, чтобы подтвердить возможности применения лазера в боевых условиях.

Ученые Калифорнийского университета в Беркли продемонстрировали полет радиоуправляемых жуков. Цель финансируемого Пентагоном проекта - создание полностью управляемых кибернетических насекомых, пишет BBC News.

Ученые Хиротака Сато и Мишель Махарбиз заставили жуков взлетать, снижаться, поворачивать и приземляться по команде с пульта управления. Для этого в их мускулатуру и нервную систему были имплантированы электроды, а на переднеспинке укреплены радиотрансивер, контроллер и микроскопическая батарея.

Для своего эксперимента ученые выбрали три вида летающих жуков - распространенных на юге США Cotinus texana (зеленых июньских жуков), африканских Mecynorrhina torquata и южноамериканских Megasoma elephas. Последний является одним из самых крупных жуков в мире, достигая размера ладони взрослого человека.

Размеры жуков имели решающее значение для успеха эксперимента - мелкие насекомые просто не смогли бы подняться в воздух из-за веса приемопередатчика и элемента питания. Электроды были имплантированы в жуков, когда они находились на стадии куколки. Выбранные насекомые в процессе развития от яйца до взрослой особи претерпевают полную метаморфозу, что значительно облегчило работу ученых.

Заказчиком выступает DARPA - агентство передовых оборонных исследовательских проектов, работающее в структуре министерства обороны США. Цель проекта под кодовым названием "BPN451" - создание дистанционно управляемой шпионской видеокамеры на базе летающих насекомых. По словам ученых, существующие сегодня микроскопические летательные аппараты (MAV) пока значительно уступают насекомым по таким характеристикам, как размер, полезная нагрузка и надежность.

Летательный аппарат обнаруживает противника с воздуха и наносит дезориентирующий удар. Затем, удалившись из зоны прямой видимости, машина садится на воду и за полторы минуты погружается на глубину в несколько метров. Цель уничтожается неожиданным торпедным ударом. В случае промаха аппарат за две минуты поднимается на поверхность и взлетает, чтобы повторить воздушную атаку. Связка из трех подобных машин создает непроходимую преграду для любого неприятельского корабля. Такой видел свою летающую подводную лодку конструктор Борис Петрович Ушаков

Конечно, такой проект не мог не появиться. Если есть автомобиль-амфибия, почему бы не научить самолет погружаться под воду? Все началось в 30-е годы. Курсант второго курса Высшего военно-морского инженерного училища им. Ф.Э. Дзержинского (Ленинград) Борис Петрович Ушаков воплотил на бумаге идею летающей подводной лодки (ЛПЛ), или, скорее, подводного самолета.

Летно-тактические характеристики ЛПЛ
Экипаж: 3 чел. // Взлетная масса: 15 000 кг // Скорость полета: 100 (~200) уз. (км/ч) // Дальность полета: 800 км // Потолок: 2500 м // Кол-во и тип авиамоторов: 3 x AM-34 // Мощность на взлетном режиме: 3 x 1200 л.с. // Макс. доп. волнение при взлете/посадке и погружении: 4–5 баллов // Подводная скорость: 4–5 узлов // Глубина погружения: 45 м // Запас хода под водой: 45 миль // Подводная автономность: 48 ч // Мощность гребного мотора: 10 л.с. // Продолжительность погружения: 1,5 мин // Продолжительность всплытия: 1,8 мин // Вооружение: • 18-дюйм. торпеда: 2 шт. • спаренный пулемет: 2 шт.

В 1934 году он предоставил объемистую папку чертежей вместе с рапортом на кафедру своего вуза. Проект долго «ходил» по коридорам, кафедрам и кабинетам училища, получил гриф «секретно»; Ушаков не раз дорабатывал схему подлодки в соответствии с полученными замечаниями. В 1935 году он получил три авторских свидетельства на различные узлы своей конструкции, а в апреле 1936 года проект был отправлен на рассмотрение Научно-исследовательского военного комитета (НИВК, позже — ЦНИИВК) и одновременно в Военно-морскую академию. Большую роль сыграл подробный и в целом положительный отчет о работе Ушакова, подготовленный капитаном I ранга А.П. Суриным.

Лишь в 1937 году проект был завизирован профессором НИВК начальником кафедры тактики боевых средств Леонидом Егоровичем Гончаровым: «Разработку проекта желательно продолжить, чтобы выявить реальность его осуществления», — написал профессор. Документ также был изучен и одобрен начальником НИВКа военным инженером I ранга Карлом Леопольдовичем Григайтисом. В 1937-1938 годах проект тем не менее продолжал «гулять» по коридорам. Никто не верил в его реальность. Сначала он был включен в план работ отдела «В» НИВК, куда по окончании училища поступил Ушаков воентехником I ранга, затем снова исключен, и молодой изобретатель продолжал работы самостоятельно.

Крылатая субмарина Дональда Рейда Commander-2
Разработанная при участии ВМФ США в 1964 году, эта подлодка в том виде, в котором она изображена на схеме и рисунке, никогда не существовала в реальности

Самолет-аквариум

Самолет-подлодка постепенно приобрел окончательные внешний вид и «начинку». Внешне аппарат гораздо больше напоминал самолет, чем субмарину. Цельнометаллическая машина весом в 15 т с экипажем из трех человек теоретически должна была развивать скорость до 200 км/ч и иметь дальность полета в 800 км. Скорость под водой – 3–4 узла, глубина погружения – 45 м, дальность «заплыва» – 5–6 км. В движение самолет должен был приводиться тремя 1000-сильными моторами АМ-34 конструкции Александра Микулина. Нагнетатели позволяли двигателям осуществлять кратковременное форсирование с увеличением мощности до 1200 л.с.

Стоит отметить, что на тот момент АМ-34 были наиболее перспективными авиационными двигателями производ-ства СССР. Конструкция 12-цилиндрового поршневого силового агрегата во многом предвосхитила разработки авиационных двигателей известных фирм «Роллс-Ройс», «Даймлер-Бенц» и «Паккард» – лишь техническая «закрытость» СССР мешала Микулину обрести всемирную славу.

Внутри самолет имел шесть герметичных отсеков: три для двигателей, один жилой, один для аккумуляторной батареи и один – для гребного электродвигателя мощностью 10 л.с. Жилой отсек не являлся кабиной пилота, а использовался только для подводного плавания. Кабину пилота во время погружения затапливало, как и еще целый ряд негерметичных отсеков. Это позволяло сделать часть фюзеляжа из легких материалов, не рассчитанных на высокое давление. Крылья полностью заполнялись водой самотеком через шпигаты на закрылках – для выравнивания внутреннего и наружного давления.

Системы подачи топлива и масла отключались незадолго до полного погружения. При этом трубопроводы герметизировались. Самолет покрывался антикоррозийными покрытиями (лаком и краской). Погружение происходило в четыре этапа: сначала задраивались отсеки двигателей, потом отсеки радиатора и аккумуляторной батареи, затем управление переключалось на подводное, наконец, экипаж переходил в герметичный отсек. Самолет был вооружен двумя 18-дюймовыми торпедами и двумя пулеметами.

10 января 1938 года проект был повторно рассмотрен вторым отделом НИВК. Тем не менее все понимали, что проект «сырой» и на его реализацию уйдут огромные средства, а итог может быть нулевым. Годы были весьма опасными, шли массовые репрессии и попасть под горячую руку можно было даже за нечаянно оброненное слово или «неправильную» фамилию. Комитет выдвинул ряд серьезных замечаний, выразив сомнение в способности самолета Ушакова подняться в небо, догнать уходящий корабль под водой и т.д. Для отвода глаз было предложено изготовить модель и провести ее испытания в бассейне. Больше никаких упоминаний о советском самолете-подлодке нет. Ушаков долгие годы работал в кораблестроении над экранопланами и кораблями на воздушных крыльях. А от летающей лодки остались только схемы и рисунки.

Самолет-подлодка Conveir, 1964: этот проект мог стать одним из самых успешных в сфере разработки крылатых субмарин, если бы не сопротивление сенатора США Аллена Элендера, неожиданно закрывшего финансирование

Двигатель под колпаком

Аналогичный ушаковскому проект в США появился многими годами позже. Как и в СССР, его автором стал энтузиаст, работы которого считали безумными и нереализуемыми. Фанатичный конструктор и изобретатель, инженер-электронщик Дональд Рейд занимался разработкой субмарин и созданием их моделей с 1954 года. В какой-то момент ему пришла в голову мысль построить первую в мире летающую подводную лодку.

Рейд собрал целый ряд моделей летающих субмарин, а когда убедился в их работоспособности, приступил к сборке полноценного аппарата. Для этого он использовал в основном детали от списанной авиационной техники. Первый экземпляр самолета-подлодки Reid RFS-1 Рейд собрал к 1961 году. Аппарат был зарегистрирован как самолет под номером N1740 и приводился в движение 65-сильным 4-цилиндровым авиамотором Lycoming. В 1962 году пилотируемый сыном Дональда Брюсом самолет RFS-1 пролетел 23 м над поверхностью реки Шрусбери в штате Нью-Джерси. Опыты по погружению провести не удалось: сказались серьезные недоработки конструкции.

Для превращения самолета в субмарину пилот должен был убрать пропеллер и закрыть двигатель резиновым колпаком, работающим по принципу водолазного колокола. В хвосте располагался электродвигатель мощностью в 1 л.с. (для перемещения под водой). Кабина не была герметичной – пилот вынужден был использовать акваланг.

О проекте Рейда написал ряд научно-популярных журналов, и в 1964 году им заинтересовался ВМФ США. В том же году был построен второй экземпляр лодки – Commander-2 (первый получил «военное» наименование Commander-1). 9 июля 1964 года самолет достиг скорости в 100 км/ч и выполнил первое погружение. В первой модели самолета при погружении остатки топлива из баков откачивались в водоем, а в баки закачивалась вода для утяжеления конструкции. Таким образом, повторно взлететь RFS-1 уже не мог. Вторая модификация должна была лишиться этого недостатка, но до этого дело не дошло, так как пришлось бы перерабатывать всю конструкцию. Ведь топливные баки использовались также в качестве баков для погружения.

Однако конструкция оказалась слишком маломощной и легкой, чтобы применяться в военных целях. Вскоре руководство ВМФ охладело к проекту и свернуло финансирование. До самой смерти в 1991 году Рейд пытался «продвинуть» свой проект, но успеха так и не добился.

В 2004 году его сын Брюс написал и издал книгу «Летающая субмарина: история изобретения летающей субмарины Рейда RFS-1». Сам самолет RFS-1 хранится в музее авиации в Пенсильвании.

Однако некоторые источники утверждают, что проект Рейда получил развитие. ВМФ США приняло решение построить «Воздушный корабль» (Aeroship) – двухфюзеляжный самолет, способный погружаться под воду. Якобы в 1968 году на Всемирной промышленной выставке этот самолет совершил эффектную посадку на воду, а затем погружение и всплытие. Тем не менее официальная программа выставки того года (проводившейся в Сан-Антонио) не включала в себя демонстрацию самолета-подлодки. Дальнейшие следы этой кон-струкции теряются под грифом «секретно».

Беспилотный самолет-субмарина The Cormorant, разработанный компанией Skunk Works (США) и испытанный в виде полноразмерной модели в 2006 году. Все подробности об этом проекте скрываются под грифом «совершенно секретно»

Подводный рок 1960-х

В апреле 1945 года на горизонте неожиданно появился человек по имени Хьюстон Харрингтон, подавший заявку на патент «Совмещение самолета и подводной лодки». Патент был получен 25 декабря, но дальше дело не пошло. Субмарина Харрингтона выглядела очень красиво, но ни о ее полетных данных, ни о подводных качествах ничего не известно. Впоследствии Харрингтон прославился в США как владелец звукозаписывающего лейбла Atomic-H.

Другой патент на подобную конструкцию был получен в США в 1956 году. Ее создал американец Дональд Дулитл (совместно с Рейдом). Эта конструкция отталкивалась скорее не от самолета, а от субмарины. Движение под водой традиционно обеспечивалось электромотором, зато полет осуществлялся при помощи двух реактивных двигателей.

В 1964 году фирма Conveir предложила ВВС США разработку небольшого самолета-субмарины. Были представлены документы – чертежи, схемы и даже несколько фантастических «фотографий». Conveir получил от Бюро военно-морских вооружений техническое задание, которое включало скорость 280–420 км/ч, глубину погружения 460 м, дальность полета 555–955 км и т.д. Несмотря на явно завышенные требования, контракт был заключен.

В проекте была реализована идея Рейда об использовании топливных баков в качестве емкостей для погружения, но топливо не сливалось, а поступало в другие специальные баки – для лучшего распределения нагрузки под водой. Жилой отсек и отсек двигателя герметизировались, остальные части подлодки заполнялись водой. При изготовлении субмарины планировалось использовать сверхлегкие и сверхпрочные материалы, в том числе титан. Команда состояла из двух человек. Было изготовлено несколько моделей, которые прошли успешные испытания.

Развязка пришла неожиданно: в 1966 году известный сенатор Аллен Элендер, глава Комитета сената по вооружениям, откровенно высмеял проект и отдал распоряжение прекратить разработку. Полноразмерный образец так и не был изготовлен.

Граница под замком

Изобретатели не слишком спешат с созданием транспортных средств для двух сред. Основная проблема – высокая разница в плотности воздуха и воды. В то время как самолет должен быть как можно легче, субмарина, наоборот, стремится к утяжелению для достижения максимальной эффективности. Необходимо создать совершенно разные аэродинамические и гидродинамические концепции для воды и для воздуха. Например, крылья, поддерживающие самолет в воздухе, только мешают под водой. Прочность конструкции также играет большую роль и ведет к утяжелению лодки-самолета, так как подобный агрегат должен выдерживать очень большое давление воды.

Разработанный компанией Skunk Works проект Cormorant («Баклан») – беспилотное плавательно-летательное средство, приводимое в движение двумя реактивными двигателями. «Баклан» может стартовать со специальных подводных носителей – подлодок класса «Огайо». Запас подводного хода у «Баклана» очень мал – только чтобы добраться до поверхности, а затем, по выполнении надводного задания, вернуться на носитель. Под водой крылья беспилотника сложены и не мешают движению.

Корпус самолета сделан из титана, в нем отсутствуют пустоты (они заполнены материалом, подобным пенопласту), а геометрия кузова напоминает помесь чайки и «Стелс».

Были проведены тесты отдельных систем «Баклана», протестирована его уменьшенная модель, а также полномасштабная модель, лишенная части элементов конструкции. Но начиная с 2007 года сведения о разработках «Баклана» практически отсутствуют, вероятно, попав под классический гриф «совершенно секретно».

Автор: Тим Скоренко

Подводные авианосцы

Конечно, существовало немало проектов, близких по принципу к самолетам-подлодкам. Самым характерным – и полностью реализованным – стали так называемые «подводные авианосцы» – подлодки, несущие на себе самолеты.

В 1942 году в Японии началось конструирование подобных аппаратов, а в 1944 году две подлодки-авианосца I-400 и I-401 были спущены на воду. Они несли на себе по три специализированных истребителя «Сейран» M6A. Легкие самолеты стартовали в надводном положении лодки при помощи катапульты, пуск осуществлялся за 30 минут. Самолеты могли самостоятельно вернуться на наземную базу после проведения операции. Впрочем, существовала модификация «Сейранов» и без шасси – для камикадзе. Их пуск осуществлялся проще, 14 минут на все. Но приближался конец войны. Строительство остальных заложенных лодок (номера 402, 403 и 404) приостановилось из-за дороговизны проекта. «Сейранов» же изготовили всего 20 штук. Кабины истребителей были герметизированы на случай, если запускать придется прямо из-под воды. Помимо того, были изготовлены две легкие подлодки I-13 и I-14 для несения одного истребителя. Первый боевой «заплыв» подлодок планировался 17 августа 1945 года, но до цели они не доплыли, потом его отложили до 25 августа, а 2 сентября Япония капитулировала, так и не позволив осуществиться амбициозному проекту. Впрочем, японцы успели провести боевые испытания малой подлодки-авианосца I-25. В сентябре 1942 года с опытного образца подобной лодки взлетел гидросамолет и сбросил в лесах Огайо две зажигательные бомбы. Эффект был практически нулевой: лесной пожар не начался. Но можно сказать, что подобные конструкции все-таки применялись и в боевых целях.

Подводные авианосцы строила не только Япония. Еще в 1928 году в Великобритании переоборудовали лодку HMS M2 для взлета и посадки легких гидросамолетов. Подлодка затонула в 1932 году, и подобный опыт в Англии больше не повторяли. Единственной аналогичной французской попыткой стала подлодка «Пират», построенная в 1930 году и затонувшая в 1942-м. В СССР в 1930-х велась разработка специальных подлодок для подобных целей (серия 14-бис). Самолеты для них разработал И.В. Четвериков (проект СПЛ-1). Крошечный самолет мог быть подготовлен к взлету буквально за пять минут, а контейнер для него представлял собой трубу диаметром 2,5 и длиной 7,5 м. Самолет был испытан и установил несколько международных рекордов скорости в классе малых гидросамолетов, а также с успехом демонстрировался на международном авиашоу в Милане в 1936 году. Но после того как работа над носителями для самолета Четверикова была прекращена (1938 год), проект потерял актуальность.

В Германии подобный проект разрабатывался в 1939–1940 годах. Были сконструированы легкие самолеты Ar.231 V1 и Ar.231 V2. Правда, длительное время, необходимое для сборки (10 минут), и невероятно трудное управление получившимся самолетом свело проект на нет. Другой немецкой попыткой была конструкция разведывательного автожира Fa-330 для взлета с ограниченного пространства, но и этот агрегат плохо зарекомендовал себя при испытаниях.

Источник : popmech.ru

Ad Astra Rocket Company, на прошлой неделе провела испытания новейшего плазменного ракетного двигателя, который является самой мощной действующей моделью, на сегодняшний день. Впервые в истории, ученым удалось преодолеть отметку в 200 квт, для данного типа ракетоносителей. Результаты тестирования, также подтвердили, что маломасштабный прототип VASIMR (Variable Specific Impulse Magnetoplasma Rocket - электромагнитный ускоритель с изменяемым удельным импульсом) способен функционировать на полной мощности. "Это самая мощная плазменная ракета в мире сегодня", - говорит бывший астронавт и главный исполнительный директор Ad Astra Франклин Ченг-Диаз (Franklin Chang-Diaz).

Компания заключила соглашение с NASA на проведение проверки работоспособности двигателя на Международной космической станции (МКС) в 2013 году. Он будет производить периодические "подталкивания" станции, которая постоянно снижается из-за взаимодействия с атмосферой. В настоящее время такие операции выполняются двигателями малой тяги кораблей, потребляющими около 7,5 тонн ракетного топлива в год. Ченг-Диаз утверждает, что снизив это количество до 0,3 т, VASIMR сэкономит NASA миллионы ежегодно.

Но у Ad Astra есть и более амбициозные планы. Например, миссии на Марс на высокой скорости. 10-МВт или 20-МВт модификация VASIMR сможет доставить людей на красную планету за 39 дней, тогда как у обычных ракет на это уйдёт полгода, если не больше. Чем короче путешествие, тем меньше астронавты будут подвергаться действию космической радиации, являющейся существенным препятствием. Инновационный двигатель также можно приспособить для большего груза в роботизированных миссиях, хотя скорость полёта снизится. Ченг-Диаз трудился над разработкой концепции VASIMR с 1979 года - задолго до основания бизнеса в 2005 году. Технология подразумевает использование радиоволн для нагревания газов (водорода, аргона, неона), чтобы сформировать высокотемпературную плазму. Магнитные поля выталкивают её из двигателя, благодаря чему создаётся реактивная тяга. Как следствие высокой скорости, которая достигается беспрерывным процессом её наращивания, требуется намного меньше топлива, чем для обычных двигателей. Вдобавок, в конструкции VASIMR нет физического контакта электродов с плазмой, а значит продлевается срок эксплуатации.