Гайка, гарбуз і космос
Стаття написана Павлом Чайкою, головним редактором журналу «Пізнавайка». З 2013 року з моменту заснування журналу Павло Чайка присвятив себе популяризації науки в Україні та світі. Основна мета як журналу, так і цієї статті – пояснити складні наукові теми простою та доступною мовою.
Ще не давно так можна було назвати фантастичне оповідання про далеке майбутнє. І дійсно, ми звикли, що на навколоземних орбітах літають апарати зі швидкістю 28 тисяч кілометрів на годину. У них знаходяться люди. Але самостійно летіти в космічному просторі з такою швидкістю – це надто фантастично. А адже саме так вийшло у героя – космонавта Олексія Архиповича Леонова. Він пролетів величезну відстань від Чорного моря до Камчатки поза кораблем, будучи, як кажуть астрономи, самостійним небесним тілом. Космонавт був з’єднаний з кораблем фалом довжиною в п’ять метрів. Але на знімках і на кадрах кінофільму ясно видно, що цей фал вільно, не розтягуючись, зміївся в просторі. Лише коли Леонову потрібно було повернутися на корабель, він злегка натягнув фал. Як бачите, і людина може бути супутником Землі, перебуваючи на орбіті в надійному скафандрі.
Можливо недалекий той день, коли над Землею почнуть проводити збірку гігантських міжпланетних станцій. Монтажникам доведеться пролетіти у відкритому просторі величезні відстані. Швидкість їхнього польоту на навколоземних орбітах буде така ж, як і у Леонова: до восьми кілометрів на секунду. Попрацює монтажник на складанні окремих секцій години три і, сам того не помічаючи, здійснить дві навколосвітні подорожі.
У безповітряному просторі предмети, якщо їх сильно притиснути один до одного, міцно зростаються. Це явище на Землі використовували для так званого холодного зварювання у вакуумі. Важливо лише як слід видалити повітря, щоб воно не поділяло молекули на поверхні предметів, що з’єднуються. У земних умовах завдання не просте. Потрібно складне устаткування і для відкачування повітря і щоб сильно стискати деталі під ковпаком або у вакуумній камері.
Інша справа – в космосі. Там такий чистий вакуум, про який поки тільки мріють вчені на Землі. Там, якщо потрібно буде з’єднати частини космічної станції міцно, доведеться їх лише стиснути як слід. А для цього достатньо переносного преса. Нехай він на Землі важить хоч тонну – це неважливо. Ну, а як загвинтити гайку в космосі?
Вставляємо болт в отвір, нагвинчуємо гайку і міцно затягуємо її ключем. Але на межі гайки ключ натисне з такою силою, що зростеться з нею – не відірвеш. Що робити? Не можна ж на кожній гайці залишати ключ. Втім, біда невелика. Достатньо лише заздалегідь покрити гайки і ключі полімерними плівками, які так «ворожі» одна до одної, що вони зростуться і в космічному вакуумі.
А тепер уявіть, ваша спеціальність – космічна ботаніка. Припустимо, що у грандіозному кільці міжпланетної станції весь зовнішній «периметр» – оранжерея. Там будуть не тільки вирощувати свіжі фрукти і овочі , а й проводити цікаві досліди зі створення нових рослин.
На Землі, для того щоб отримати у рослин нові властивості, їх опромінюють радіоактивними ізотопами. У космосі можна використовувати і ці вже вивчені ізотопи і дія потоків космічних променів. Звичайно, опромінювати безпосередньо ними рослини не можна. Така доза буде вбивча. На шляху променів доведеться поставити шари фільтрів, здатних регулювати їх силу. І хто знає, які дива генетики вдасться здійснювати в міжпланетному просторі? На це питання можна буде відповісти тільки після численних експериментів. Але готуватися до них, продумувати пристрій космічних ботанічних садів слід вже зараз.
Якщо ви опинитеся в числі вчених-ботаніків на одній з таких станцій, у вас будуть чудові умови для будь-яких дослідів. Клімат там не субтропічний і не тропічний, а космічний. Його можна змінювати як завгодно. Захочете, наприклад, перевірити живучість рослин в умовах сильного холоду – будь ласка. І для цього не знадобляться холодильники. Досить лише повернути станцію так, щоб один з секторів виявився оберненим не до Сонця, а в протилежний бік. Оболонка стане повільно втрачати тепло в світовий простір за рахунок невидимого інфрачервоного випромінювання.
Можливо, що багато рослин з небаченими властивостями, вирощені в космосі, космічні мутанти, спустять потім для продовження їх життя на Землі.
Наукові основи створення штучної сили тяжіння на космічних станціях розробив ще великий вчений Костянтин Едуардович Ціолковський. Поки наші космонавти обходяться без приладів, що створюють силу тяжіння, літають в умовах повної невагомості без шкоди для здоров’я. Але надалі підкорювачам космосу доведеться залишати Землю не на дні і тижні, а на місяці й роки. Деякі зорелітники так звикнуть до невагомості, що не будуть відчувати від неї ніяких неприємних відчуттів. Знайдуться і такі люди, яким навіть сподобається це почуття надзвичайної легкості, відсутності стомлення, що викликається вагою власного тіла. Адже відомо, що від довгого стояння на ногах стомлюєшся більше, ніж коли лежиш. А тут рівень стомлюваності ще нижче, оскільки тяжкість дорівнює нулю.
Однак довгу невагомість не можна дозволяти навіть тим, кому вона приносить задоволення. Невагомість шкодить повільно, непомітно. М’язи, кістки, весь організм, не відчуваючи навантажень, в яких протягом мільйонів років розвивалася людина і її предки, поступово зніжуєтсья, втрачає колишню витривалість і силу. Мало того, у дуже молодих людей, в яких ще не закінчився ріст кісток, почнеться їх швидке подовження. Один з фахівців з космічної медицини жартома сказав:
– Такі умови хороші тільки для баскетболістів.
Невагомість представляє великий інтерес для ботаніків. Як зможуть розвиватися рослини без сили тяжіння? Чи будуть подовжуватися стебла і стовбури або виникнуть якісь інші зміни? Як стануть розвиватися плоди? Уявіть собі величезний кавун або гарбуз, що висить разом з тонким стеблом і листям між підлогою та стелею відсіку космічної оранжереї. А як поливати рослини? Адже вода в невагомості не долетить до ґрунту, а збереться на непевні кулі, які попливуть по повітрю.
Вирішити це питання не так важко. Перший спосіб – впорскувати воду прямо в ґрунт під невеликим тиском голками типу медичних. Другий спосіб – на час поливання створити невелику штучну силу тяжіння. Її можна довести до чверті земної. Цього виявиться достатньо і для поливання рослин і для того, щоб людина не надто розпестилась.
Очевидно, працівники міжпланетних станцій зможуть створювати для себе будь-який «ваговий режим». Довелося багато попрацювати, втомився – йди в центральний відсік. Там, в невагомості, ймовірно, швидше відпочинеш. І не на ліжку, звичайно. Воно не знадобиться. Просто побудеш в повітрі, повисиш з цікавою книжкою, притримуючи її злегка двома пальцями, щоб не спливла від легкого подиху вентиляції.
А ось їсти і пити зручніше в зоні штучного тяжіння. Там не будеш побоюватися, що чай вислизне зі склянки, а котлету доведеться ловити, як горобця . Звичайно, можна харчуватися і в невагомості. Давно минув час, коли висловлювалися тривожні здогади, що їжа і вода, не маючи ваги, не буде опускатися по стравоходу. Цікаво, що це блискуче спростували навіть юні дослідники. Хлопці у стінці ставали на руки догори ногами і в такому положенні пили воду через трубку. Тут вже виходили умови складніше космічних, вода рухалася знизу вгору проти сили тяжіння. Досліди пройшли дуже успішно.
Розвідка космосу триває. Наука вирішує складні завдання на шляху освоєння сонячної системи. Завдяки цьому вам (можливо) випаде велике щастя побувати на Місяці, Марсі, Венері і на більш далеких світах.
Автор: Ю. Моралевіч.