Дирижабли возвращаются в мир авиации: как инженеры разрабатывают современные вакуумные корабли для перевозки грузов

Прошли годы, и в небо взмыли аэростаты и дирижабли, лишь смутно напоминавшие зарисовки иезуита. Их полет обеспечивала та же архимедова сила, а давление атмосферы компенсировал легкий газ, закачанный в герметичную гондолу из непроницаемого материала. В начале прошлого столетия – золотого века дирижаблей – таким материалом чаще всего служила многослойная прорезиненная ткань, натянутая на жесткий металлический каркас. Воздушные суда плавали в небе, как корабли по морю, – за счет той же силы. Благодаря бортовым двигателям они могли маневрировать и активно применялись в период Первой мировой войны, а впоследствии – для пассажирских перевозок. Маршруты дирижаблей связывали Британскую империю с далекими колониями: Индией, Канадой, Южной Африкой и Австралией.

В 1936 году в игру вступила Гер-мания: компания Luftschiffbau Zeppelin подняла в воздух колоссальный LZ 129 «Гинденбург», который до сих пор остается самым большим из когда-либо летавших судов. Жесткая гондола дирижабля состояла из 16 герметичных емкостей общим объемом 200 тыс. куб. м, которые поначалу планировали заполнять инертным и легким гелием. Однако США отказались поставлять этот газ нацистам, и его пришлось заменить на водород. Инженеры прекрасно понимали взрывоопасность смеси водорода с кислородом, поэтому предусмотрели беспрецедентные системы защиты. В течение года «Гинденбург» больше полусотни раз безаварийно пересек Атлантику, перевозя пассажиров между Европой и Северной и Южной Америками.

Последний его рейс состоялся 3 мая 1937 года: дирижабль, уже снизившийся для посадки на авиабазе Лейкхерст, вспыхнул и буквально за полминуты сгорел дотла. Как ни странно, из 97 человек на борту погибло лишь 34. Взрыв попал в кинохронику, и за дирижаблями закрепилась слава крайне небезопасного средства передвижения. Впрочем, к тому времени неповоротливые воздушные суда и без того проигрывали самолетам, более быстрым и куда менее требовательным в обслуживании (достаточно сказать, что экипаж того же «Гинденбурга» составлял более 60 человек). Словом, дирижабли оказались на обочине прогресса.

К идее гигантских летающих кораблей инженеры вернулись в начале XXI века. Вновь сделались актуальными их преимущества: невероятная грузоподъемность, возможность обходиться без взлетно-посадочных полос и минимальные затраты энергии на удержание аппарата в воздухе. Об использовании опасного водорода речь, конечно, сейчас не идет. Однако проблема с гелием стоит почти так же остро, как в Германии 1930-х годов: запасы этого газа на Земле небезграничны, он отнюдь не дешев, и обеспечение нужными объемами целого флота дирижаблей потребует колоссальных расходов. Именно поэтому современные изобретатели со все большим интересом всматриваются в рисунок Франческо Терци де Лана.

В самом деле, вакуум способен обеспечить куда большую выталкивающую силу, чем даже самый легкий газ. К тому же плавучесть такого судна проще контролировать, особенно на ключевом этапе – разгрузке. При резком снижении веса дирижабль так и норовит подняться, и, чтобы компенсировать это движение, газ из гондолы надо быстро и в строго определенном количестве перекачать в наземное хранилище – либо тут же, на борту, сжать. С вакуумом таких проблем нет: достаточно открыть «задвижку» и впустить внутрь немного воздуха. Но можно ли сделать легкую оболочку такой прочной, чтобы она выдержала давление атмосферы?

В Исследовательском центре Эймса (NASA) специалисты пытаются создать жесткую конструкцию на основе тонких ферм, подобных тем, которые применяются в высотных кранах или Эйфелевой башне. Соединенные в крошечные октаэдры, они выстраиваются в исключительно прочную и легкую структуру. Расчеты показали, что в этом случае можно обойтись без графена и других фантастических материалов: даже если изготовить конструкцию из обычных современных сплавов, она выдержит атмосферное давление при толщине стенок менее 1/10 от радиуса сферы, которую окружает. Добавить непроницаемую оболочку – и проблема решена. Команда Дженетта уже проектирует подобное судно в сотрудничестве с Aurora Flight Sciences, подразделением Boeing.

На грузоперевозки авторы пока не замахиваются: проект нацелен на создание стратосферных спутников. Напомним, что у поверхности давление атмосферы превышает 101,3 кПа – сравнимую нагрузку создадут шесть-семь легковых автомобилей, помещенных на каждый квадратный метр площади. Но аппарату не понадобится ее выдерживать: с поверхности он стартует, наполненный горячим воздухом. По мере подъема воздух будут выкачивать, создавая внутри все более глубокий вакуум и не опасаясь давления, которое с высотой быстро уменьшается. И лишь на рабочих 20 км аппарат поплывет за счет вакуума. С похожими планами выступает и итальянский стартап O-Boot.

Наличие винта решает еще одну проблему вакуумных дирижаблей. Дело в том, что наполненные гелием аппараты легко переносят протечки, компенсируя их накачкой внутрь дополнительного газа. Но если отверстие – даже крошечное – появится в герметичной оболочке, наполненной пустотой, то хлынувший внутрь воздух моментально разорвет ее на куски. Так что здесь все-таки нужны либо сверхпрочные материалы, которых пока не существует, либо винты, способные при необходимости удержать гондолу в воздухе.

Впрочем, даже если дирижабли снова поднимутся в небо, вряд ли их станут использовать для пассажирских перевозок. Скорости таких летающих кораблей явно недостаточно для современного мира. Зато они могут оказаться отличной заменой морского и железнодорожного грузового транспорта, на который приходится немалая доля потребляемого топлива – и выбросов парниковых газов. Если люди и поднимутся на борт такого судна, то лишь в качестве гостей роскошного круизного лайнера, готового к неспешному воздушному путешествию.