Журнал «Юный техник»: Юный техник, 2000 № 03

Два шарика, различные по массе, связываются нитью со сжатой пружинкою между ними. Их кладут на линейку, которая в свою очередь водружена на ребро призмы, и все уравновешено. Нитку пережигают, шарики разбегаются в стороны, но вся система (пока с линейки не скатится один из шариков) остается в равновесии.

Продемонстрировать такой опыт нелегко, поскольку трудно одеть нитку на шарики. Но если шарики заменить цилиндрами, задача упрощается.

… Итак, парадоксальное утверждение о неизменности положения центра масс доказано. Означает ли это, что всякий раз, придя на стартовую площадку уже улетевшей в космос ракеты, мы оказываемся вблизи ее центра масс? Это наш вопрос на приз номера.

Одна из проблем космонавтики — огромный стартовый вес современных ракет, из которого на долю полезной нагрузки приходится около 5 %. Это если речь идет о выводе спутника на круговую орбиту. В случае же полета к Луне полезная нагрузка, возвращаемая на Землю, составляет лишь 0,1 % стартовой массы. Для полета на Марс с возвращением этот показатель еще в десятки раз хуже. Но выход из положения есть. Его подсказал еще Циолковский. Нужно резко увеличить скорость вещества, вытекающего из реактивных двигателей.

Сегодня в них используется химическая энергия. И скорость истечения не превышает 4,5 км/с.

Применение электрической энергии позволяет повысить ее до 100 км/с. Доля полезной нагрузки в массе ракеты может подняться до 80 %! Электрические реактивные двигатели работают на принципе ускорения заряженных частиц — ионизированных атомов вещества — электрическим полем. В простейшем случае этот процесс можно получить, подсоединив обычную иголку к «минусу» источника тока высокого напряжения.

На острие ее произойдет ионизация воздуха, ионы подхватятся электрическим полем — в результате возникнет ощутимый поток воздуха, способный, например, задуть пламя свечи. А кроме того, на иголку в этом случае действует сила реакции. Насаженный на ось проводник в форме латинской буквы S сможет вращаться за счет реактивной тяги ионных потоков, сбегающих с его концов. Эти силы невелики, и для наблюдения эффекта потребуется уменьшать трение на оси. Можно воспользоваться готовым подшипником от демонстрационной магнитной стрелки. К ней следует лишь припаять пару проводников и насадить на стандартную ось, закрепленную на подставке (рис. 4).

Ось соединяется проводником с источником высокого напряжения (преобразователь «Разряд» или электростатическая машина). Имея катушку Румкорфа, дающую напряжение более 100 кВ, можно сделать тележку с ионным реактивным двигателем. Такая тележка в 1961 году была сделана в Политехническом музее по чертежам инженера Л. М. Евневича. В годы Первой мировой войны ему приходилось налаживать завод по производству азотной кислоты из воздуха. Там применялись электродуговые установки, через которые пропускали воздух и получали окислы азота.

В ту пору Евневич наблюдал случай, когда при подаче повышенного напряжения прогнулась стенка аппарата из стали толщиной 50 мм, на которой были закреплены электроды. Это свидетельствовало о возникновении значительных сил.

В эксперименте Евневича эффект получался при сбегании электрических искр с дугообразных проволочных электродов, расположенных на тележке (рис. 5). Ток к ним подводился через колеса.

Сама тележка была сделана из оргстекла. Легкие колеса с желобками были выточены из магния Ток к тележке шел по проволочным рельсам, проложенным по доске, тщательно пропитанной лаком.

Странным образом идеи носятся в воздухе и приходят на ум одновременно многим. Евневич вскоре скончался, а вполне аналогичные ионные реактивные двигатели рельсового типа стали изучаться во многих странах.

Правда, тяга их и сегодня измеряется всего лишь сотнями граммов. Какие же эффекты вызвали те огромные силы, что наблюдал Евневич?

Вот на этой загадке мы и заканчиваем статью. Надеемся, среди наших читателей найдутся те, кто ее разгадает.

А. ВАРГИН

Рисунки автора