В середине прошлого века американские политологи Хэйди и Элвин Тоффлер опубликовали книгу «Третья волна». В ней они сделали предположение, что после двух волн развития цивилизации - аграрной и индустриальной, должна возникнуть третья волна - информационная. Очень скоро эта книга стала бестселлером, ее изучали правительства многих стран, в итоге современное развитие информатики и телекоммуникаций во многом обязано ей своими успехами.
Супруги Тоффлер, как добросовестные исследователи, проанализировали прошлое - сельское хозяйство и промышленность, и, опираясь на современные им, но крайне несовершенные электронные вычислительные машины, экстраполировали их возможности на ближайшее будущее. Поэтому сегодня говорят о постиндустриальном обществе или информационном периоде развития цивилизации.
Если идти дальше, можно утверждать, что естественным продолжением этой триады будет четвертая - транспортная волна, как отражение объективной потребности следующего этапа развития цивилизации. Предпосылками ее возникновения является увеличение подвижности населения Земли, вследствие повышения благосостояния и средней продолжительности жизни; резко возросшие с конца прошлого века миграционные процессы и рекреационные перемещения; все более тесная интеграция развитых стран в стихийно развивающейся глобализации; расширение сети хайвэев и скоростных железных дорог; увеличение мирового авиапарка и числа аэродромов; развитие современных эффективных средств наземного обслуживания самолетов, что приводит к удвоению перевозок пассажиров по воздуху каждые 7-8 лет.
Транспортная волна должна принять форму давно ожидаемой специалистами «транспортной революции», то есть появления принципиально новых видов высокоскоростного, экономически эффективного и безопасного транспорта, работающего по принципу «от двери до двери» при и практически нулевом влиянии на окружающую среду. Вместе с тем, глобализация производственных, экономических, финансовых, культурных и иных мировых связей, совместно с появлением указанных видов скоростного транспорта, неизбежно приведет к формированию Всемирной транспортной системы - Интертранса (Intertrans), обеспечивающего любому человеку безопасную и экономически выгодную одно-двухчасовую доступность любой точки Земли из любой другой ее точки.
Можно сказать, что Интертранс (Intertrans), подобно Интернету, осуществляющем связь в информационном поле, решает подобную задачу в географическом пространстве Земли. Всемирные информационная и транспортная cистомы – Интернет и Интертранс – это ничто иное, как техническая реализация двух составляющих универсальной хельсинской формулы «свободного обмена идей и людей», которые в земных условиях обеспечивают беспрепятственные электронный и непосредственный контакты «каждого с каждым».
Практически одновременно с транспортной должна появиться пятая – энергетическая волна, как следствие - на первом этапе - замены энергетически неэффективных современных тепловых двигателей электрическими при рациональной организации и экологической чистоте транспортного процесса, что в итоге, наряду с невозможностью природного воспроизводства нефти, массового строительства атомных электростанций и потенциальным появлением принципиально новых неограниченных источников энергии, обеспечит «энергетическое изобилие» для дальнейшего прогресса цивилизации, в частности, на первых порах, выравнивания уровня жизни на всем равноправном пространстве Земного шара.
Возникновение четвертой (транспортной) и пятой (энергетической) волн происходит в общем русле естественного хода цивилизации, следующими технологическими целями которой являются свободное овладение пространством и неисчерпаемыми источниками экологически чистой энергии, что создает условия для развития шестой - галактической цивилизационной волны.
Главная беда конца ХХ - начала ХХI веков, которая потенциально может привести к гибели цивилизации, - это возникновение и углубление экологического кризиса, вызванного ненормированной техногенной деятельностью человека. Не последнюю роль в этом играет термодинамическое несовершенство силовых установок массового транспорта. «Парниковый эффект», глобальное потепление климата, повышение уровня Мирового океана, увеличение числа и мощности метеокатаклизмов - во всем этом немалая доля вины автомобильных и авиационных моторов, неэффективно сжигающих сотни миллионов тонн нефти в год.
С другой стороны, появление принципиально новых наземных, воздушных и космических транспортных средств обеспечивает реальный выход из цивилизационного транспортного кризиса, возникшего на сломе веков из-за технического застоя на транспорте и отсутствии концепции его прогрессивного развития. Прогресс в этом направлении возможен только на основе новых силовых установок и подъемно-тяговых систем. Научно-техническим центром «Взлет» (VZLYOT Inc., RESEARCH &TECHNICAL CENTER) предложены такие устройства: гипермаховик (hiperflyweel), вихревая подъемно-тяговая система, авиационно-космический двигатель.
Обод гипермаховика (hiperflyweel) выполнен из названного нами квазитвердого материала, по сути композита, представляющего собой почти твердую структуру, которая не расслаивается под действием центробежных сил и, при определенных условиях, имеет прочность, существенно больше, чем прочность известных композитных материалов. Это обеспечивает запас энергии в гипермаховике (hiperflyweel)принципиально более высокий, чем теоретически возможный у современных супермаховиков. Кроме того, предложенный нами принцип «заранее сломанной конструкции» обеспечивает надежную механическую связь ступицы с ободом гипермаховика (hiperflyweel), вплоть до теоретически возможного разрушения последнего. Совместно с некоторыми другими оригинальными особенностями конструкции, это позволяет назвать гипермаховик (hiperflyweel)принципиально новым типом экологически чистого накопителя энергии, пригодного как для электромобилей и других наземных транспортных средств, так и для атмосферных и космических летательных аппаратов вертикального взлета, то есть для всех видов перспективного транспорта.
При более широком подходе к применению маховичных устройств на транспорте, важно заметить, что вырабатываемое из нефти углеводородное топливо (бензин, керосин и прочее), по существу, также является накопителем энергии, за миллионы лет естественным образом созданным природой. Поэтому, в общем случае, можно сказать, что все автономные транспортные средства работали и работают с бортовыми накопителями энергии. Применение гипермаховиков (hiperflyweels)будет означать переход транспортных средств к работе с более эффективными, многократно рекуперируемыми накопителями энергии.
На основе принципа «заранее сломанной конструкции» родилась идея трансмаховика (transflyweel), названного так, что подобно трансурановым элементам, выходящим за пределы естественных, природных значений в таблице Менделеева, он имеет невообазимо большой (дьявольский) запас энергии, отчего в английской транскрипции может быть назван «diaboloflyweel» - «дьявольский маховик».
Но и это не предел. От трансмаховика (transflyweel) сверхбольшой мощности рукой подать до мегамаха (megaflyweel), не только накапливающего, но и вырабатывающего мегабольшие мощности. Это нечто космическое - этакий симбиоз коллайдера с ядерным реактором. Потому и возможно его второе название - ямах (nucleaflyweel), ядерный маховик. С ним человек истинно становится властелином Галактики, легко разгоняя шестую - галактическую цивилизационную волну.
Вместе с тем, потенциально обладая таким могуществом, человек твердо стоит на Земле, с неё начинаются все космические одиссеи, в её атмосфере совершается подавляющее число транспортных перемещений, поэтому для вертикального взлета с её поверхности требуется создание экологически чистого, высокоэкономичного устройства. Реализуя сказочную идею «ковра-самолета», оно названо «вихревой подъемно-тяговой системой».
В настоящее время основным устройством вертикальной тяги является вертолетный винт, у которого много недостатков: сложная технология производства, большой вес, замысловатое управление, склонность к вибрациям и саморазрушению. Вихревая система призвана заменить динамическую систему создания тяги, чем является вертолетный винт, существенно более простым и эффективным статическим движителем.
Теоретической основой вихревого устройства, также как и вертолетного винта, да и воздушных винтов вообще, служит вихревая теория воздушного винта Н.Е. Жуковского, в которой сформулирована идея создания идеального воздушного винта с равномерным распределением тяги по обметаемой площади. Этот винт по ряду аэродинамических и технологических причин не может быть осуществлен, однако вихревая теория позволила нам иными методами практически решить задачу создания идеального винта. В этом смысле вихревая теория оказалась настолько плодотворной, что позволила продвинуться дальше, отталкиваясь от идей её создателя.
При этом получается статическая конструкция с разнесенной массой, что устраняет все, отмеченные выше недостатки вертолетного винта, как динамической системы вертикальной тяги, а главное, благодаря модульному и «ковровому» выполнению такая статическая подъемная система может быть вписана в летательный аппарат любой формы и назначения. По существу, несмотря иногда на внешний вид самолета или вертолета, мы получаем новый класс летательных аппаратов вертикального взлета, которые названы нами «вихрелетами» (vihrelyot).
Имея на борту такую систему вертикальной тяги, вихрелеты (vihrelyots) самолетного типа могут не только осуществлять вертикальный или почти вертикальный взлет с ограниченных площадей при существенно более высокой полезной нагрузке, но и, погасив в полете поступательную скорость, осуществлять посадку практически в любом месте земной поверхности. Вихревая система в этом случае действует как «динамический парашют», позволяя, с одной стороны, выполнять требования Интертранса ()Intertrans) - взлет и посадку в любом месте Земли, а с другой, в случае аварии в полете, плавно опустить летательный аппарат (vihrelyot) на ту точку соприкосновения с грунтом, где сегодня, в лучшем случае, собирают искореженные трупы и обломки конструкции.
Вихревая система вертикальной тяги кардинально меняет и технологию космических полетов. Обычно космическая ракета массой свыше двух тысяч тонн стартует вертикально, расходуя почти всю свою массу - топливо и окислитель - на преодоление земного притяжения. Однако известно, что оптимальным для этой цели является ракетоплан, взлетающий горизонтально при помощи ракетного двигателя и затем, после выполнения космической программы, планирующий в атмосфере к месту посадки. В Америке еще в середине прошлого века активно испытывался такой аппарат Х-15, достигший (в разных полетах) скорости свыше 7 000 км/час и высоты полета свыше 100 километров. По такой схеме в последнее время построен космический аппарат Х-33 «Венчур стар», запустить который даже в опытный полет не удается по ряду технологических сложностей. Однако схема ракетоплана может быть улучшена по двум направлениям:
1. Использованием вихревой системы для вертикального взлета и посадки при горизонтальном положении корпуса.
2. Существенным улучшением массогабаритных и экономических показателей за счет выбора оптимальной скорости истечения газовой струи ракетного двигателя.
Излишне говорить, что модифицированный таким образом ракетоплан также должен быть отнесен к классу вихрелетов (vihrelyot). Чтобы отличить его от традиционного ракетоплана, назовем такой аппарат космическим самолетом - космолетом (cosmolyot).
Первая позиция улучшает устойчивость и управляемость космолета (cosmolyot), обеспечивая экономичный полет на самых неэффективных - околонулевых è ãèïåðçâóêîâûõ скоростях. Дело здесь в том, что управление взлетающей вертикально ракетой осуществляется дифференциальным изменением тяги маршевых двигателей, что чрезвычайно сложно в виду малого расстояния между ними; нередко ракета «заваливается» на старте из-за дефицита управляющих моментов. Разнесенная по площади вихревая система позволяет практически без потерь вертикальной тяги сделать управление космолетом (cosmolyot) абсолютно безопасным.
Чтобы разобраться со второй позицией, нужно напомнить, что активный полет современной космической ракеты осуществляется при помощи струи пара, образующегося при сгорании ее топливных компонентов - жидких водорода и кислорода. Внутренняя энергия, заключенная в такой смеси, позволяет разогнать струю образующегося пара до величины около 5 км/с - предел, который может обеспечить самая лучшая из известных нам на земле пар «топливо-окислитель». Однако земные условия требуют для оптимального взлета существенно более высокой скорости истечения паровой струи, чем может обеспечить топливо, в котором энергия связанна с массой. Для этих условий более подходит двигатель с, так сказать, «разделенной массой и энергией», в котором масса - обыкновенная питьевая вода - разогревается и ускоряется до оптимальной скорости истечения внешним источником энергии. Наиболее подходит для этой цели рассмотренный выше гипермаховик (hiperflyweel), а двигатель, в котором происходят указанные превращения, назовем ракетным двигателем с разделенной массой и энергией. Он может быть также назван атмосферно-космическим двигателем, поскольку разгоняет космолет (cosmolyot) как в атмосфере, так и в космосе.
Посмотрим, что получается при этом. Во-первых, замена криогенных составляющих ракетного топлива водой существенно упрощает все этапы эксплуатации космического аппарата, а во-вторых, вода имеет большую плотность, чем любое из известных ракетных топлив, что значительно уменьшает вес летательного аппарата, поскольку этот вес создают главным образом топливные баки. Совместно с идеальной скоростью истечения, все указанные мероприятия обеспечивают экономическую эффективность космического полета, соизмеримую с пассажирским самолетом. А это, в свою очередь, позволяет ставить вопрос о возможности регулярных пассажирских перевозок через космос.
В самом деле, зачем томиться по 10-15 часов в самолете, летящем из Америки, скажем, в Европу или Азию, когда можно за 15-20 минут «проколоть» атмосферу, развить околокосмическую скорость и через час-два, в соответствии с принципом Интертранса (Intertrans), «спикировать» на любую точку в этих регионах.
Откуда взять энергию для повторного взлета? Не стоит беспокоиться о таких «пустяках»: имеющийся на борту гипермаховик (hiperflyweel) превращает космолет (cosmolyot) в «летающий гироскоп» и строит профиль его полета так, что тепловая энергия при спуске в атмосфере не обжигает конструкцию «до потери пульса», как у современных «Шаттлов» и «Востоков», а с помощью внешних теплообменников возвращает ее обратно в гипермаховик (hiperflyweel), который после посадки оказывается заряженным для повторного взлета. В этом наиболее наглядно проявляется сущность обоснованного законом сохранения энергии основного транспортного постулата: «В идеальном случае для осуществления транспортного процесса не требуется затраты энергии».