Космический аппарат

Номинация: Лучшее конструкторское решение
Просмотреть картинки списком
1ое, 2ое и 3е место: I место

Авторы: Павел Волков, Александр Кондрашев, Илья Маркелов (г. Москва, Школа-интернат «Интеллектуал»).

X Руководитель: Саркисов Сергей Карпович.

Консультант: Ефимов Александр Владимирович.

Цель работы: Создание обитаемого космического аппарата, способного достигать удаленных от Земли небесных тел, обеспечивать исследование этих тел и их освоение, в том числе планет и спутников с мощным ледяным покровом.

Реферат:

Предлагаемый космический аппарат, снабженный солнечным парусом, содержит центральный неподвижный блок и соосный ему подвижный блок с биоэнергетическим комплексом. На поверхности последнего спирально уложены выростные трубы с конвейерами растений, обеспечивающие поворот подвижного блока вокруг центральной оси. С блоками связаны генератор и аккумулятор электроэнергии. В неподвижном блоке размещены отделяемые льдоплавильные модули цилиндрической формы. Каждый модуль имеет парашют для спуска на планету, собственный биоэнергетический комплекс, камеру плавления льда для образования шахты в ледовом покрове планеты. Вокруг центральной оси модуля расположено кольцо реакторов, объединенных торами. Реакторы со стороны центральной оси покрыты утеплителем, внутри содержат обогреватели и снабжены средствами заполнения реакторов водой в нижней части и маслом в верхней части. Данные средства обеспечивают работу гидрогенератора, образование пара для плавления льда, а также подачу опресненной воды в биоэнергетический комплекс. Модули снабжены средствами наддува оболочек их парашютов и подачи морской воды из шахт на поверхности оболочек для создания ледяных куполов. При объединении куполов могут быть образованы станции для исследования планеты и последующего ее заселения. Модули оснащены спускаемыми батисферами для исследования подледного океана и роботами для работы на поверхности планеты. В составе аппарата могут быть пилотируемые отделяемые рейдеры и батискафы для исследования океанских глубин. И те, и другие могут иметь собственные биоэнергетические комплексы.

Описание космического аппарата:

Сущность предлагаемого аппарата, более подробно, заключается в том, что космический аппарат (КА) снабжен отдельными модулями, пилотируемыми человеком или роботами, причем модули снабжены биоэнергетическими и криоэнергетическими комплексами, обеспечивающими преодоление ледяного покрова, толщи подледного слоя океана и исследование его придонной поверхности, а также обустройство планеты для последующего приема землян. Криоэнергетические комплексы используют свойство воды при замерзании увеличивать объем, благодаря чему в специальных реакторах модуля создается высокое давление в расположенном над слоем воды масле, которое, попадая в тор с высоким давлением и после направления его в гидрогенераторы, вырабатывает электроэнергию, а после таяния льда в реакторе в результате задержки масла при помощи поршневого поддона и образования вакуума, осуществляет образование пара, который идет в камеру плавления льда, благодаря чему происходит плавление льда в толще ледяного покрова планеты.

После проходки ледяного панциря льдоплавильный модуль освобождает находящиеся в нем подводные зонды, спускаемые в океаническую среду для исследования океана и его придонного слоя. В процессе замораживания воды в реакторе осуществляется обессоливание, в результате чего опресненную воду направляют в биоэнергетический комплекс для приготовления питательного раствора для растений, кроме того, воду, полученную в результате проходки ледяной шахты, фильтруют, извлекая из нее органические вещества, в том числе фито- и зоопланктон, который используют для реновации питательного раствора в биоэнергокомплексе, а затем воду откачивают на поверхность ледяного покрова, где роботы выливают ее на поверхность полусферической, предварительно наддутой оболочки парашюта, для создания на ее основе теплоизолированных ледяных куполов, используемых для бытовых и технологических нужд.

После исследования поверхности ледяного панциря планеты, которое осуществляют роботы, управляемые с космического аппарата, и создания необходимых условий для пребывания людей, от КА отделяют пилотируемые рейдеры, оборудованные необходимой аппаратурой для системных исследований планеты человеком.

После разведки, проведенной спускаемыми подводными зондами в океане, с КА отправляют батискафы, при помощи которых проводят системные океанологические исследования, которые должны решить проблему разведки, добычи и доставки полезных ископаемых.

Наличие воды на планете с большой вероятностью свидетельствует о возможности жизни. Как показали исследования в Арктике, там в толще многолетних льдов сосредоточены в огромных объемах органические вещества, а также планктон и рачки, служащие пищей для атлантической сельди, а при бурении антарктического льда найдены одно- или двуклеточные морские водоросли, жившие, как считают, миллион лет назад. Поэтому найденные в толще льда исследуемой планеты живые организмы предполагается после их тщательного исследования и размораживания включить в конвейерные цепи биоэнергетического устройства, а поскольку эти организмы более адаптированы к местным условиям, это должно способствовать общему повышению эффективности работы модулей.

На фиг.1 приведен общий вид КА (в разрезе С-С по фиг.2); на фиг.2 - сечение КА по А-А фиг.1; на фиг.З - сечение КА по В-В фиг.1; на фиг.4 - разрез льдоплавильного модуля по Е-Е фиг.5 (справа - модуль в полете, а слева - в момент расплавления ледового покрова); на фиг.5 - вид льдоплавильного модуля в сечении О-О по фиг.4; на фиг.6 -разрез батискафа по 1-1 фиг.7; на фиг.7 - вид батискафа в сечении К-К по фиг.6; на фиг.8 - разрез рейдера по М-М фиг.9; на фиг.9 - вид рейдера в сечении М-М по фиг.8; на фиг.10 - льдоплавильный модуль в момент спуска на парашюте; на фиг.11 -льдоплавильный модуль в момент спуска в ледовую шахту: на фиг. 12 - разрез исследовательской станции.

Как показано на фиг.1, 2 и 3, подвижный блок 1 КА, который охватывает неподвижный цилиндрический блок 2 и соосный с ним, вращающийся вокруг центральной вертикальной оси 3, где созданы искусственная гравитация и «земные» условия в помещениях блока 1. К цилиндрическому блоку 2 прикреплены шлюзовые камеры 4, снабженные стыковочными узлами 5 для прибывающих КА, и шлюзовые галереи 6, через которые сообщаются с блоком 2, а также кольцевые переходные камеры 7 и балансирные устройства 8, снабженные распорками 9 и растяжками 10. В подвижном блоке 1 расположены бытовые и производственные помещения, а в нижней части - биоэнергетический комплекс (БК) 11. Снаружи блок 1 имеет защитную, частично светопрозрачную оболочку 12, а внутри -подшивку 13, между отдельными помещениями - переходные галереи 14. Между кольцевыми переходными камерами 7, подвижного 1 и неподвижного 2 блоков, установлены лифтовые кабины 15, способные перемещаться' по окружности и вдоль вертикальной оси 3 с попеременным закреплением к одной из камер 7, в которую происходит выход из кабины 15. Лифтовые кабины 15 снабжены системой передвижения, фиксации у проемов камер 7 и системой герметизации проемов.

Балансирные устройства 8 имеют магнитные подвески 16 и круговые роторы линейных электродвигателей 17, а по внешнему периметру круговые статоры 18 электродвигателей, над которыми, в свою очередь, с зазором расположены круговые роторы 19с постоянными магнитами, к ограждающей оболочке 12 прикреплен солнечный парус 20, включающий концентраторы солнечной энергии 21 и солнечную электростанцию. Между шлюзовой камерой 4 и подвижным блоком 1 установлены уплотнители 22 и герметизированные подшипники 23.

В нижней части КА расположен БК 11, представляющий из себя сферу 24, на поверхности которой спиралевидно уложены вегетационные трубы 25, с размещенными внутри них конвейерами с растениями, которые при перемещении способны приводить в поворотное движение подвижный блок 1 и, являясь основным движителем КА, приводит к 40 выработке электроэнергии. Над сферой 24 расположена камера высадки рассады 26, а под ней - камера сбора урожая 27.

Во внутренней полости неподвижного блока 2 закреплены отделяемые сателлиты КА: льдоплавильные модули 28, предназначенные для образования шахт в ледяном покрове 45 планеты, пилотируемые рейдеры 29 и батискафы 30, приспособленные для исследования подледного океана.

Концентраторы 21, улавливая солнечные лучи 31, отражают лучистую энергию Солнца или других звезд на поверхность КА, а также по световодам 32 внутрь КА.

На фиг.4 и 5 показан льдоплавильный модуль 28, включающий БК 33 льдоплавилъного 50 модуля, аналогичный БК космического аппарата, но меньший по мощности и объему, кольцо реакторов 34, камеру плавления ледяного покрова 35, камеру высадки рассады 36 и камеру сбора урожая 37, при этом центральная вертикальная ось 38 БК соосна с кольцом реакторов 34, которые заполняют водой, замерзающей при попадании в ледовую шахту 39.

Компания ГОУ Школа интернат «Интеллектуал».

E-mail: krylat@mail.ru. Internet: www.int-sch.ru.