Аннотация: Статья из старого журнала поясняющая "Небесный край"
"Наука и жизнь" 1981 г. N9, с.85-87
ДИРИЖАБЛЬ
ДЛЯ ВЕНЕРЫ
Кандидат технических наук
Г. МОСКАЛЕНКО.
...аэростат, заполненный водяным паром, существенно тяжелее аэростата, заполненного гелием, -- на долю пара приходится уже примерно половина общего веса всего аппарата. Но этот избыток веса с лихвой компенсируется отсутствием баллонов высокого давления, и в итоге аэростат, заполненный водяным паром, берет на борт значительно большую полезную нагрузку, чем заполненный гелием.
(А при характерной плотности венерианской атмосферы в сотни раз превышающей земные условия это различие так вовсе незаметно)
Кроме того, "паровой" аэростат имеет ряд других очень важных достоинств -- его оборудование отличается простотой и надежностью (в частности, из-за того, что текучесть паров воды значительно ниже, чем текучесть гелия), а кроме того, появляется возможность менять высоту полета, используя различие температур на разных высотах.
Это последнее достоинство становится особенно важным, если использовать двухкомпонентное рабочее тело, например, смесь паров воды и паров аммиака или метилового спирта.
...в атмосфере, температура которой с высотой понижается, подъем аэростата ограничивается характеристиками самого рабочего тела. Так, в нашем конкретном случае аэростат, заполненный водяными парами, будет подниматься до тех пор, пока понижение температуры не приведет к конденсации паров, не превратит их в воду. Расчеты показывают, что в реальных условиях атмосферы Венеры, предельная высота подъема, то есть полетный потолок для аэростата, заполненного водяными парами, составляет примерно 39 километров; для аэростата, заполненного парами метилового спирта, -- 45 километров и парами аммиака -- более 100 километров.
...На Венере ... чем выше должен зависнуть аппарат, тем меньшее количество рабочего тела должно быть в его оболочке -- таковы особенности самой атмосферы, соотношений давления, плотности, температуры газов на разных высотах. Поэтому аэростатический летательный аппарат на Венере будет подниматься, если количество рабочего тела в его оболочке рассчитано на полет в нижних слоях атмосферы. И, наоборот, если масса рабочего тела взята на борт в расчете на полет в верхних слоях атмосферы, аппарат в нижних слоях летать не сможет и вверх вообще не поднимется. Иными словами, по мере подъема аэростата убывает необходимая для его подъема масса рабочего тела. Теперь представим себе, что в летательном аппарате используются два разных газа, два рабочих тела -- основное и вспомогательное...жидкости, которые под действием высокой внешней температуры уже на самой планете превращаются в газ. Основной газ, основное рабочее тело, обеспечивает подъем аппарата до некоторой максимальной высоты (для данного вещества) и все время находится в газообразном состоянии. Но еще до того, как эта высота будет достигнута, вспомогательное рабочее тело (именно так выбраны его характеристики!) начнет конденсироваться: из газообразного состояния переходить в жидкое, превращаясь для летательного аппарата в балласт. Под влиянием этого балласта аппарат начнет снижаться.
Если собрать в баллон превратившееся в жидкость вспомогательное рабочее тело и сохранить его в этом баллоне, то можно осуществить снижение до самой поверхности планеты. Если же вспомогательное рабочее тело в виде пара вновь направить в оболочку аэростата (превращение жидкости в пар -- процесс естественный при спуске аппарата, то есть при погружении его в более нагретые слои атмосферы), то снижение на какой-то высоте сменится подъемом. В зависимости от режима подачи вспомогательного рабочего тела в оболочку аэростата и возможности совершать поступательное движение возможны самые разные варианты циклов "спуск -- подъем
И вот еще что интересно. Движение аэростатного летательного аппарата "вверх-вниз-вверх-вниз..." осуществляется практически бесплатно: все затраты энергии сводятся к перемещению дроссельной заслонки пароконденсатного баллона для вспомогательного рабочего тела. Основную же энергию для перемещения аппарата вверх (вниз он опускается под действием силы тяжести) дает окружающая среда, а конкретно -- горячая атмосфера планеты.
...Сама оболочка, наполняемая газом, может быть выполнена из тонкого гофрированного металла, что обеспечит достаточную жесткость конструкции, и в то же время необходимое расширение оболочки по мере поступления в нее газообразного рабочего тела.