3. Супутники Марса.

В існуванні двох супутників Марса не сумнівався свого часу Кеплер, як це видно з його листа до Галілея: ... шалено хочу мати телескоп, щоб, якщо зможу, випередити вас у відкритті двох супутників, які обертаються навколо Марса». А письменник Дж. Свіфт у «Мандрах Гуллівера» (1726 р.) написав: вчені Лапути відкрили два супутники, що обертаються навколо Марса, з яких внутрішній віддалений від центра планети точно на три її діметри, а зовнішній - на п'ять, перший обертається в просторі за 10мин, а другий - за 21¹/₂. Під час протистояння Марса у серпні 1877 р. американець А. Холл 11S29-1907), архітектор за фахом, випробовуючи новий 66-сантиметровий рефрактор, узявся відкрити ці супутники. Ось його спогади: «Шанси виявити супутник здавалися дуже малими, так що я міг би відмовитись від пошуку, якби не моя дружина, яка наполегливо вселяла мені віру в успіх». Проте трапилось неймовірне: 2 серпня Холл уперше побачив супутник, згодом названий Деймосом, а 17 серпня він відкрив Фобос імена супутників - Фобос і Деймос - в перекладі з давньогрецької означають відповідно «страх» і «жах». Це, за легендою, - сини бога війни Ареса (Марса), вічні супутники свого батька. Відстань Фобоса і Деймоса від центра Марса відповідно 2,76 і К,9 радіуса планети (Фобос у 40 разів ближчий до поверхні Марса, ніж Місяць до Землі), період обертання відповідно 7 год 39 хв і 30 год 16 хв. Супутники Марса дуже «оригінально» поводять себе на його небі: Фобос за одну марсіанську добу встигає зробити три оберти вавколо планети, сходячи на заході і заходячи на сході, а Деймос, зійшовши на сході, перебуває над горизонтом близько 65 год, тобто понад 2,5 марсіанської доби. Супутники рухаються в площині ек­ватора і по колових орбітах. Супутники Марса – дрібні небесні тіла, які за формою нагадують картоплини. Розміри Фобоса становлять 28x20х18 км, Деймоса - 16х12x10 км. По­верхні супутників поцятковані кратерами набагато сильніше, ніж поверхня Марса. На знімках Фобоса добре вид­но найбільший кратер на його поверхні - Стікні діаметром 10 км. Відстань між борознами глибиною до 30 м а основи 200-300 м. Природа цих творень досі залишається нез’ясованою.

4. Двигуни для космічних польотів. Двигуни для космічних польотів повинні відрізнятися від земних тим, що вони при можливій масі і об’ємі повинні мати велику потужність, бути ефективними і надйними, бо розраховуються на тривалий термін роботи. По виду використаної енергії їх можна поділити на чотири типи: термохімічні, ядерні, електричні сонячно-парусні.

Кожен із типів має свої переваги і недоліки і може застосовуватися лише в певних умовах.

В даний час космічні кораблі, орбітальні станіції і безпілотні супутники Землі виводяться в космос ракетами, які працюють на потужних термохімічних двигунах. Існують мініатюрні двигуни малої сили тяги, якої досить щоб керувати рухом корабля в просторі. Але в перспективі вчені надають перевагу використанню ядерних двигунів, які перебувають зараз на стадії розробки і можуть знайти широке застосування на міжпланетних космічних кораблях, а також електричним, сонячно-парусним двигунам – економічним силовим установкам, які будуть застосовуватися ддля подорожей до далеких світів. Сучасна космонавтика для здійснення польотів більше використовує термохімічні реактивні двигуни (додаток 2 таблиця1). Для роботи реактивних двигунів в космічному просторі необхівдно мати два компоненти – паливо і окислювач. В рідинних термохімічних реактивних двигунах використовується таке паливо: спирт, керосин, бензин, анілін, гідразін, диметилгідразін, рідкий водень, а як окислювач – рідкий кисень, пероксид водню, азотна кислота, рідкий.фтор. Паливо і окислювач для РРД зберігаються в окремих баках і з допомогою насосів подаються в камеру згорання, де при їх з'єднанні розвивається температура до 3000_­­°с- 4500°с.

Продукти згорання розширюючись, набувають швидкості 2500м/с – 4500м/с. Відштовхуючись від корпуса двигуна, вони створюють реактивну тягу. І як наслідок, чим більша маса і швидкість витікання газів, тим більша сила тяги двигуна.

В будь-якій машині, при згорянні палива утворюються великі теплові потоки, які нагрівають стінки двигуна. Якщо їх не охолоджувати, то вони прогорять, з якого б вони матеріалу не були виготовлені. РРД, як правило, охолоджують одним із компонентів палива. Для цього камеру згоряння роблять двохстінчастою, а в зазорі між стінками циркулює охолоджувач.

Найбільшу силу тяги розвивають реактивні двигуни, які працюють на рідкому кисневі і рідкому водневі. В реактивному струмені гази рухаються зі швидкістю 4 км/с, температура – 3000°с, а складається вона з перегрітої пари, яка утворюється при згорянні водню.

Використання кисню, як окислювача, пов’язане з певними проблемами.

По-перше, кисень – це газ і для його необхідно мати масивні балони, щоб його зберігати при високих тисках, по-друге, щоб використовувати кисень в рідкому стані, потрібно попередньо його охолодити до температури -183°с, крім того, зріджений кисень легко і швидко випаровується, тому необхідно заправляти кисневий бак безпосередньо перед пуском. А тому для заправки реактивних двигунів частіше використовується, як окислювач азотна кислота, хоча і суттєво зменшується сила тяги.

Підвищує ефективність реактивних двигунів і окислювач – фтор, але рідкий фтор незручний в експлуатації, бо він отруйний і має низьку температуру кипіння (-183°).

Ф.А. Цандер пропонував використовувати тверді метали: літій, берилій і як додаткову складову до звичайного палива, наприклад, воднево-кисневого. Такі двигуни забезпечують вилітання газу зі швидкістю до 5 км/с.

Ракетні двигуни на твердому паливі мають багато переваг над двигунами на рідкому паливі: вони прості при їх виготовленні, довгий час можуть зберігатися, завжди готові до дії, вибухонебезпечні, але питома сила тяги твердопаливних двигунів менша на 10-30%.

Ядерні реактивні двигуни не можуть бути поставлені на ракетах, які стартують з Землі. Для таких пускових установок більш вигідними є термоядерні реактивні двигуни. Паливом в таких двигунах є ізотопи водню, енергії в них виробляється у 2 рази більше ніж в ядерних реакціях поділу.

Вчені в багатьох країнах працюють над створенням ядерних реакторів і їх технічним використанням.

Для керування рухом космічних апаратів необхідно мати двигуни малої потужності і найбільш універсальними і простими є електричні ракетні двигуни. Прискорення робочого тіла до певної швидкості проводиться за рахунок електричної енергії, яка надходить, від панелі сонячної батареї.

Нагріте до високої температури робоче тіло (водень) перетворюється в плазму, - електрично-нейтральну суміш позитивних і негативних йонів. При лабораторних дослідженнях електродугових двигунів досягнута швидкість витікання 15-20 км/с, а якщо здійснити магнітну ізоляцію плазми від стінок камери, то температуру плазми можна буде значно збільшити, а швидкість витікання газів можна довести до 100 км/с.

Російський фізик П.Н. Лєбєдєв ще у 1899р. дослідним шляхом довів, що сонячне світло здійснює тиск на тіла.

В земній обстановці цей тиск мізерний. Інша справа – в космосі, використавши міжпланетний корабель, єдиним двигуном якого є парус, можна маневрувати успішно, але біда в тому, що з віддаленням від Сонця ефективність сонячного паруса швидко зменшується.