Некоторые возможные области использования технологий высокотемпературной сверхпроводимости в программе освоения луны

Обнаруженное в 1986 г. явление сверхпроводимости у ряда материалов при температуре на уровне температуры кипения жидкого азота (77 К) определило возможность использования этого эффекта в реальных технических устройствах. В отличие от известных ранее материалов, обладающих эффектом сверхпроводимости при гелиевых температурах (4,2 К), новый класс материалов получил название высокотемпературных сверхпроводников (ВТСП).

Доступность и относительно низкая стоимость жидкого азота, многолетний опыт создания и эксплуатации азотных криогенных устройств в различных областях техники определили широкий интерес к ВТСП-технологиям. За достаточно короткий срок не только проведен обширный объем исследований по физике ВТСП, но и разработан ряд устройств с использованием ВТСП-элементов. Эти работы подтвердили эффективность их применения и возможность реализации практически интересных удельных массовых и объемных характеристик изделий, в которых они используются [1–4].

Особый интерес ВТСП-устройства представляют для транспортных средств в условиях низких температур и разреженной атмосферы, которые обеспечивают дополнительные возможности повышения их эффективности. В полной мере эти возможности могут быть реализованы в космической технике.

основные направления развития втСП-технологий и характеристики втСП-устройств

В настоящее время наиболее эффективным по комплексу свойств материалом, определяющим применение сверхпроводников в реальных устройствах, является керамика на основе окиси иттрия Y-Ba-Cu-O (YBCO). Она имеет критическую температуру перехода в сверхпроводящее состояние 93 К, и ее сверхпроводящие свойства (величина захваченного магнитного поля), как и всех сверхпроводников, улучшаются с уменьшением температуры.

Из этого ВТСП-материала изготавливают изделия двух видов:

• •    сверхпроводящий провод второго поколения со слоем YBCO толщиной 1–3 мкм на текстурированной подложке с током 300–500 А. В проводнике реализуется свойство потери электрического сопротивления при уменьшении температуры ниже критической величины;

• •    объемные сверхпроводники, обладающие упорядоченной структурой, сформированные чаще всего на монокристалле гадолиния в виде прямоугольных или цилиндрических таблеток толщиной ~10 мм. Эти таблетки в устройствах реализуют эффект Мейснера (выталкивание магнитного поля из сверхпроводника при переходе через критическую температуру), который и является основой левитационных явлений — свободного парения магнита над сверхпроводником.

Сверхпроводящий провод второго поколения используется для передачи энергии сверхпроводящими кабелями, в токоограничителях, отключающих сети при возникновении коротких замыканий, трансформаторах, индуктивных накопителях [1]. Ведутся работы по созданию электрогенераторов и электродвигателей с обмотками из сверхпроводника второго поколения [4].

По оценкам, за счет применения технологии ВТСП происходит уменьшение объема и массы устройств в два-три раза [4].

В связи с тем, что ВТСП-материал локализован внутри проводника и изолирован от внешней среды элементами системы охлаждения жидким азотом и экранно-вакуумной изоляции, особенности его применения в космических условиях определяются только вариантами его охлаждения жидким азотом. В связи с этим конструкция изделий с его применением аналогична используемым в условиях Земли, однако, в некоторых случаях она может быть сильно упрощена. В частности, можно исключить систему обеспечения вакуума, а при расположении в местах, где температура меньше температуры жидкого азота, и систему охлаждения. В любом случае теплопритоки к проводнику и жидкому азоту резко уменьшаются.

Специфические условия космического пространства (сила тяжести, температура, давление) могут существенно сказаться на облике и характеристиках устройств с объемными ВТСП.

Объемные сверхпроводники на первой стадии работ по ВТСП использовались в конструкции токоограничителей, электромеханических преобразователей, однако, с появлением ВТСП провода второго поколения уступили эту область применения им. Известны также работы, в которых исследуются свойства таблеток

(стэков), сформированных из отрезков проводника второго поколения, которые могут использоваться аналогично объемным ВТСП [5].

Основная область применения объемных ВТСП-элементов — фиксация положения взаимодействующих тел в пространстве, в т. ч., и вращающихся тел [6]. Процесс фиксации положения реализуется взаимодействием источника магнитного поля, которым снабжена одна поверхность, и высокотемпературного сверхпроводника, связанного с другой взаимодействующей поверхностью. На рис. 1 показана схема элемента такого устройства.

Рис. 1. Схема взаимодействия постоянного магнита и ВТСП-элемента: 1 — силовые линии магнитного поля; 2 — ВТСП; 3 — магнит

Возможны два варианта взаимодействия магнитного поля и сверхпроводника.

По первому варианту ( zfс -режим — захолаживание ВТСП в нулевом магнитном поле) предварительно захолаживается сверхпроводник, магнитное поле не может проникать в объем захоложенного ниже критической температуры сверхпроводника, что обеспечивает их взаимную левитацию.

По второму варианту захолаживание сверхпроводника происходит после фиксации взаимного положения постоянного магнита ( fc -режим — захолаживание ВТСП в магнитном поле) и сверхпроводника твердотельными арретирами. После перехода ВТСП через критическую температуру магнитное поле захватывается сверхпроводником, арретиры извлекаются, и изменение первоначального взаимного положения потребует приложения усилий, которые и определяют жесткость этой связи.

Удельная жесткость в устройствах с zfс-режимом выше, чем в режиме fс, однако, этот режим не обеспечивает стабильного положения взаимодействующей пары. Режим fс обеспечивает полную стабилизацию и, несмотря на несколько меньшую удельную жесткость, чаще применяется при разработке систем фиксации взаимного положения.

В fc -режиме магнитное поле внутри сверхпроводника формируется в виде периодической решетки вихревых токов, образующих локальные участки магнитного поля. Вихри цепляются за дефекты кристаллической решетки сверхпроводника, и сила сцепления, которая зависит от типа дефекта, препятствует изменению первоначального положения магнита или сверхпроводника. Такие дефекты называют центрами пиннинга, а само явление — field pinning interaction . После формирования такого взаимодействия любое относительное перемещение в паре «магнит – ВТСП» требует приложения силы, которая и определяет жесткость связи.

Как правило, статические системы фиксации в космосе предполагается использовать для позиционирования космических объектов. В динамических системах (например, с вращающимися валами) пара «постоянный магнит – ВТСП» применяется в качестве пассивных бесконтактных опор валов.

Магнитные ВТСП-опоры являются наиболее сложным вариантом применения объемных сверхпроводников, которые достаточно широко обсуждаются в литературе [5–7]. На рис. 2 представлена конструкция цилиндрического магнитного ВТСП-подвеса ПМН-1 (подшипник магнитный накопителя), который использовался для проведения исследований в филиале «МКБ «Горизонт» АО «НПЦ газотурбостроения «Салют».

ВТСП-элементы укреплены на внутренней поверхности кольцевого цилиндра, который установлен через тепловой мост на крышке корпуса статора и охлаждается жидким азотом. Цилиндр отделен от оболочки вакуумируемого корпуса статора зазором с экранно-вакуумной изоляцией. В центральном отверстии статора расположен с зазором ротор подшипника. Он состоит из последовательно расположенных встречно намагниченных кольцевых постоянных высокополевых магнитов, разделенных проставками из магнитомягкого материала. Перед захолаживанием относительное положение ротора и статора фиксируется арретирами, которые извлекаются после достижения рабочей температуры.

Рис. 2. Магнитный ВТСП-подвес ПМН-1: 1 — кольцо постоянного магнита; 2 — ВТСП-элемент; 3 — ротор; 4 — ВТСП-блок; 5 — статор; 6 — трубки охлаждения жидким азотом; 7 — тепловой мост

Наиболее представительными являются исследования и разработки немецкой фирмы ATZ [8]. В табл. 1 приведены основные характеристики подшипника этой фирмы. Следует обратить внимание на максимальную нагрузку (1 000 кг) и плотность жесткости (4 Н/мм·см²).

Таблица 1

основные характеристики подшипника фирмы ATZ

Характеристики	Осевая	Радиальная
Перемещение	3,3	3,2
Нагрузка, Н	4 600 (10 000)	(4 700)
Жесткость, Н/мм	3 000 (4 500)	1 400 (1 800)
Удельная нагрузка, Н/см2	6,18 (13,3)	(6,3)
Удельная жесткость, Н/мм ⋅ см2	4,0 (6,0)	1,9 (2,4)

Примечание. В скобках указаны значения при температуре ВТСП 72 К.

Рассматриваются и другие возможности схемных решений опоры. Однако, схема цилиндрического подшипника с внутренним расположением ротора-магнита наиболее широко используется в разработках и экспериментах. Возможно, с увеличением скорости вращения обеспечение прочности ротора потребует введения бандажа и использования схемы с внутренним расположением ВТСП-статора, но такие решения могут появиться уже для скоростей выше ~30 000 об/мин. Максимальная скорость вращения ротора 500 000 об/мин была достигнута на макете подвеса [9].

Отечественные разработки также связаны с развитием схемы цилиндрического подшипника с внутренним расположением ротора. На рис. 3 представлен магнитный ВТСП-подвес с вертикальным валом, разработанный в филиале «МКБ «Горизонт» АО «НПЦ газотурбостроения «Салют». Партнерами в разработке были МГТУ им. Н.Э. Баумана (разработка технологии и изготовление ВТСП-элементов), МЭИ (электромагнитные расчеты) и МАИ (использование подвесов в кинетических накопителях энергии) [10]. Удельная осевая жесткость, полученная на этом экспериментальном образце, сравнима с упомянутыми выше результатами фирмы ATZ и составила 3,8 Н/мм∙см². Основные характеристики магнитного ВТСП-подвеса приведены ниже.

Рис 3. Общий вид магнитного ВТСП-подвеса (ротор и статор) с вертикальным валом

Основные характеристики магнитного ВТСП-подвеса с вертикальным валом разработки филиала МКБ «Горизонт» АО «НПЦ газотурбостроения «Салют»:

жесткость магнита осевая жесткость магнита радиальная удельная осевая жесткость нагрузка осевая

(эксперимент)

удельная осевая нагрузка площадь взаимодействия число оборотов теплоприток к ВТСП-блоку температура азота габариты DхH масса масса ВТСП-элементов

Этот же образец после работок был использован

1 267 Н/мм;

630 Н/мм;

3,8 Н/мм∙см2;

• 3 070 Н;

• 9 Н/см²;

334 см2;

9 000 об/мин;

• 10 Вт;

78 К;

280x260 мм;

22 кг;

• 1,8 кг.

небольших до для исследова

-

-

ний магнитной ВТСП-опоры ПМН-1ГД с горизонтальным валом (рис. 4).

Рис. 4. Магнитная ВТСП-опора ПМН-1ГД с приводом

Статические характеристики этой опоры представлены на рис. 5. Они не отличаются от таких же характеристик подвеса с вертикальным валом. Удельная радиальная жесткость составила 2 Н/мм∙см2 при вертикальной нагрузке до 80 кг [10].

Необходимо заметить, что по разработанным конструкции и технологии уже изготовлены и используются в составе кинетического накопителя энергии магнитные ВТСП-подвесы с площадью ВТСП-элементов 620 см2 с соответствующим увеличением нагрузки. Могут быть изготовлены опоры большего и меньшего технического масштаба (до 1 000 кг) в одном блоке в зависимости от потребностей заказчика. Ниже приведены основные средние характеристики ряда таких подвесов:

температура ВТСП-элемента 78 К; удельная осевая жесткость до 4,0 Н/мм∙см2; удельная радиальная жесткость до 2,5 Н/мм∙см2;

число оборотов ротора до 12 000 об/мин;

– для новых разработок          до (3–10)⋅104 об/мин;

теплоприток к ВТСП-блоку                 до 20,0 Вт;

удельная масса               ~0,006 кг/Н.

б)

Рис. 5. Зависимость нагрузки опоры Р от перемещения ПМН-1ГД ( ∆ ): а — в осевом направлении; б — в радиальном направлении; ■ — нагружение; ■ — разгрузка

Основным процессом, определяющим ресурс магнитной ВТСП-опоры, является уменьшение расстояния между ротором и статором под действием постоянной нагрузки (крип). Если скорость этого процесса окажется большой, это приведет к их касанию и невозможности вращения ротора. В работе [11] проводилось исследование этого процесса. На рис. 6 представлена зависимость осевого перемещения ротора от времени для интенсивности нагрузки 10 Н/см2.

Скорость перемещения экспоненциально уменьшается со временем. В логарифмических координатах эта зависимость представляет собой прямые линии, наклон которых определяется температурой. Наклон прямых резко уменьшается, если в процессе перемещения понижать температуру или уменьшать нагрузку; после этого перемещение ротора практически прекращается.

Рис. 6. Зависимость перемещения ротора под постоянной нагрузкой 10 Н/см2 от времени (крип) для разных начальных температур [11]

Ситуация существенно улучшается со снижением первоначальной нагрузки при использовании подвеса в условиях ограниченной силы тяжести или невесомости, когда постоянная нагрузка отсутствует, и радиальная жесткость опоры компенсирует только возможные биения или вибрации, связанные с вращением вала. Во всех случаях более целесообразным является расположение оси вращения по вектору силы тяжести, так как в этом случае осевое перемещение ротора в цилиндрическом подшипнике практически не ограничивается статором.

Необходимо также заметить, что если перемещение ротора становится критическим (например, при ортогональном расположении его оси по отношению к силе тяжести), ситуацию можно всегда возвратить к первоначальной за счет пере-захолаживания. Эта процедура займет не более нескольких часов.

Таким образом, в условиях полной невесомости ресурс ВТСП-опоры не имеет ограничений. Это, по-видимому, относится и к цилиндрической опоре с вертикальным (совпадающим по направлению с вектором силы тяжести) положением вала. Для опоры с горизонтальным валом для увеличения ресурса необходимо снижать нагрузку. Так, в работе [10] показано, что при удельной нагрузке 2 Н/см2 и температуре Т = 74,5 К за 107 с перемещение составит 0,14 мм, а за 109 с (~20 лет) — 0,2 мм, что вполне приемлемо. Результаты, представленные в источнике [11], также подтверждают эти оценки.

использование втСП-устройств в деятельности по освоению лунной поверхности

Уменьшение габаритов и масс устройств особенно актуально при их применении на транспортных средствах и в задачах, которые решаются с помощью этих средств. Это, безусловно, существенно для всех операций, реализующихся в космическом пространстве и, в частности, при освоении лунной поверхности [12].

Одним из важных этапов продвижения человеческой цивилизации в космическое пространство является освоение Луны [13], которое будет не только ярким символом этого продвижения, но и трамплином для дальнейшего развития космической деятельности по исследованию нашей планетной системы [14]. Решению этих задач будет способствовать освоение лунных ресурсов, их использование для реализации программ как лунной деятельности [15], так и подготовки экспедиции на другие планеты солнечной системы, в частности, на Марс.

Можно считать удачным совпадением, что по времени эти усилия совпадают с реальными достижениями в области высокотемпературной сверхпроводимости. Известно, что электротехнические устройства на базе ВТСП-изделий имеют объем и массу меньше аналогичных устройств, выполненных по традиционным технологиям [4].

Актуальность рассмотрения возможности применения ВТСП для лунной программы подчеркивается в материалах рабочих встреч по рассмотрению этих вопросов, которые проводятся в центре сверхпроводимости университета г. Хьюстон с 2011 г. Там рассматривается довольно широкий круг вопросов, часть из которых упоминается в данной статье [16].

Действительно, окружающая среда в космическом пространстве и на лунной поверхности являются более чем удобными для функционирования устройств на основе высокотемпературной сверх- проводимости. На рис. 7 приведены распределения температур по поверхности Луны [17]. Из него следует, что на значительной части Луны температура близка к температуре кипения азота при нормальном давлении, что значительно упростит криосистемы ВТСП-устройств. Применение в качестве криосистем замкнутых циркуляционных схем избавит от необходимости решать проблему доставки или получения большого количества жидкого азота.

Рис. 7. Прогноз температуры лунной поверхности в зависимости от широты [12]

Необходимо отметить, что даже на участках с умеренной температурой имеются локальные зоны (кратеры, впадины) с пониженной температурой, где можно и располагать ВТСП-устройства.

Низкое давление на поверхности Луны (10 нПа), как и для других космических объектов, ограничивает применение опор трения из-за риска сваривания трущихся поверхностей. В то же время наличие вакуума в бесконтактных пассивных опорах, которыми и являются магнитные ВТСП-опоры, создает благоприятные условия для функционирования экранно-вакуумной теплоизоляции и снижения теплопритоков к азотным системам. Собственное газоотделение объектов не сможет ухудшить эту ситуацию.

Использование ВТСП на Луне позволит эффективно решить ряд энергетических задач, проблемы перемещения по поверхности Луны, в т. ч., перемещение лунного грунта, отправку грузов с поверхности Луны, размещение на ее поверхности антенн с высоким соотношением сигнал – шум, высокоточных оптических телескопов и интерферометров, и обеспечить оптимальное решение других задач [13, 18, 19].

Меньшая величина силы тяжести существенно упрощает требования к жесткости связи в ВТСП-устройствах по сравнению с земными условиями.

Энергетические системы. Из энергетических задач, как и в земных условиях, наиболее очевидным является применение ВТСП-элементов в кинетических накопителях энергии в качестве бесконтактных опор и обмоток мотор-генератора (рис. 8). По сравнению с условиями их применения на Земле, ряд факторов обеспечивает улучшение эффективности накопителя. К ним можно отнести уменьшение (за счет исключения герметизирующих оболочек) расстояния между ротором и статором магнитных ВТСП-опор, что приведет к снижению их габаритов, и уменьшение потерь на аэродинамическое торможение накопителей-маховиков.

Рис. 8. Общий вид кинетического накопителя энергии 5/250 кВт фирмы ATZ с массой маховика 600 кг [9]

Представляется, что с учетом этих факторов скорость вращения может составить до 30 000 об/мин, что позволит реализовать энергоемкость таких накопителей на уровне 25–75 кВт⋅ч при мощности ~25–75 кВт [19].

Особое внимание необходимо обратить на возможность резкого увеличения ресурса таких накопителей по сравнению с аккумуляторными батареями, жизненный цикл которых ограничен количеством циклов заряд–разряд. С учетом снижения из-за уменьшения силы тяжести на Луне нагрузки на ротор кинетического накопителя энергии, можно рассчитывать, что в соответствии с оценками ресурса по процессу «крипа», сделанными выше, в данных условиях он проработает не менее 15–20 лет. Такой прогноз представляет интерес и для энергосистем космических объектов с точки зрения длительности их существования.

Отсутствие в пассивных ВТСП-опорах системы управления и энергопитания с электронными компонентами делает систему более устойчивой с точки зрения работы в условиях воздействия всех видов радиационного космического излучения.

Один из примеров использования ВТСП-технологий в энергетических устройствах представлен на рис. 9 [20]. Фокусирующее зеркало, изготовленное из материала на основе лунного грунта — реголита — фокусирует солнечный свет на приемнике тепла. Наведение отраженного зеркалом солнечного света при изменении положения Солнца осуществляется его поворотом в магнитных ВТСП-опорах. Теплоприемник может быть использован как печь для реализации технологических процессов на Луне или как источник тепла в цикле преобразования энергии.

Рис. 9. Солнечная установка для энергетических и технологических применений с системой слежения за положением Солнца на магнитных ВТСП-опорах [20]:

1 — теплоприемник; 2 — управляемое отражающее зеркало

Необходимо заметить, что во всех машинных способах преобразования тепловой энергии можно использовать бесконтактные пассивные магнитные опоры, как это предполагается делать и в наземных энергоустановках [7].

Для распределения электрической энергии можно использовать ВТСП-кабели на основе сверхпроводников второго поколения, которые уже сейчас применяются в наземных электрических сетях.

Так же, как и в наземных сетях, можно использовать ВТСП-токоограничитель и ВТСП-трансформатор, которые менее материалоемки и более компактны, чем аналогичные устройства, выполненные по традиционной технологии.

Перемещение грунта. Предполагается, что основным технологическим направлением на поверхности Луны будут операции с грунтом — реголитом. Одной из главных задач в связи с этим является создание установок по перемещению реголита. На рис. 10, 11 [21] представлена одна из возможных схем транспортировки с использованием ВТСП-катушек.

Рис. 10. Линейный ускоритель с бегущей волной для транспортировки реголита [21]: 1 — ВТСП-катушка; 2 — замыкатель; 3 — источник электропитания

Рис. 11. Устройство для перемещения реголита с помощью бегущей магнитной волны [21]

При последовательном подключении катушек к источнику электропитания в канале возникает бегущая магнитная волна, которая увлекает за собой контейнер с реголитом, разбавленным частицами железа. По оценкам, скорость перемещения реголита таким способом составит 2 м/с.

Перемещение грузов . Весьма полезным для перемещения грузов на Луне может оказаться бесконтактный манипулятор [22]. В торцевой части манипулятора размещается ВТСП-блок, охлаждаемый жидким азотом. На перемещаемом объекте установлен постоянный магнит. При необходимости перемещения ВТСП-блок располагается над магнитом и захолаживается, обеспечивая с помощью магнитного поля надежное сцепление груза и манипулятора. В этой системе исключен риск ударов, поскольку сцепление объектов происходит без их непосредственного контакта.

Важное место в общей лунной программе отводится возможности обеспечения старта с ее поверхности аппаратов для исследования других планет и дальнего космоса [19]. Большая эффективность этих полетов связана с меньшим значением гравитационной силы, отсутствием атмосферы и возможностью использования в ракетах-носителях и нагрузках продуктов лунной технологической деятельности и лунных ресурсов. В работе [14] показано, что при прочих равных условиях старт с Луны энергетически примерно в 20 раз выгоднее, чем с Земли. В работе [20] предлагается для решения проблем обеспечения радиационной безопасности экипажа изготавливать блок радиационной защиты из лунного грунта. После изготовления блок защиты выводится на трассу полета корабля, например, марсианской экспедиции, стыкуется с ним и обеспечивает безопасность экипажа от воздействия потока космического излучения.

Условия на Луне позволяют эффективно использовать электромагнитные ускорители для транспортировки с ее поверхности грузов, допускающих высокие перегрузки. В качестве таких грузов могут быть результаты добычи и переработки полезных ископаемых, в т. ч. редкоземельных [23], и термоядерное топливо гелий-3 [24], топливо на обратный рейс для ракетных двигателей межорбитальных буксиров, курсирующих между орбитами Земли и Луны [25].

В источнике [26] предлагалось использование электромагнитных ускорителей для доставки с поверхности Луны в точки Лагранжа L4 или L5 изготовленных элементов и материалов для сборки специального комплекса огромной массы в системе обеспечения устойчивого климата Земли.

Разгон корабля с этими нагрузками при старте с Луны производится электромагнитным способом на магнитных ВТСП-опорах (рис. 12).

Рис. 12. Линейная система ускорения на магнитных ВТСП-опорах для вывода грузов с Луны в космическое пространство [20]

Экспериментальный макет этой опоры исследовался в Китайской академии наук. Направляющие выполнены из постоянных магнитов; зазор между разгоняемым объектом и направляющими обеспечивается установленными на объекте ВТСП-элементами, охлаждаемыми жидким азотом. Продемонстрировано ускорение груза массой 5 кг до скорости 5 м/с на базе участка длиной 7 м [20].

Такие же устройства могут быть использованы для сообщения и транспортировки грузов по поверхности Луны, между освещенной и обратной сторонами Луны.

ВТСП-системы для исследовательских программ. Уникальные возможности по созданию оптического телескопа могут быть реализованы также с использованием ВТСП-опор [19].

Отсутствие трения покоя дает возможность обеспечить высокую точность наведения. В работе [19] обсуждается возможность создания оптического телескопа с диаметром зеркала 25–50 м для поисков следов жизни на других планетах, в т. ч. с анализом спектра излучения планет. Предполагается достичь высокой точности наведения (0,1 угл. с) и низкой скорости перемещения (0,5 угл. с/с) [9]. На рис. 13 показана модель такого малоразмерного телескопа.

Рис. 13. Демонстрационная модель двухстепенного телескопа на магнитных ВТСП-опорах [20]

Зеркало для таких телескопов предполагается изготовить из материала на основе реголита.

В рассмотренных применениях ВТСП-технологий чаще других ВТСП-узлов упоминаются магнитные ВТСП-опоры в качестве бесконтактных подшипников вращающихся валов, опор систем разгона транспортных средств и технологических объектов, опор систем слежения за положением Солнца и других астрономических объектов.

Необходимо заметить, что системы с объемными ВТСП и магнитными ВТСП-опорами обладают высоким уровнем модульности, унификации и преемственности конструкции различного назначения на их основе. Характерным признаком всех рассмотренных устройств является единство элементной базы (ВТСП из YBCO, магниты Nd-Fe-B и конструкционная схема элементарной ячейки взаимодействия ВТСП-магнит).

Результаты разработки любого устройства с объемными ВТСП могут быть в значительной мере использованы при разработке устройств другого назначения, что существенно снизит риск разработки и позволит резко снизить финансовые затраты на реализацию программы.

заключение

Развитие исследований и разработок технологии высокотемпературной сверхпроводимости позволяет создавать устройства на их основе с характеристиками, достаточными для их практического применения. Снижение массы и габаритов таких устройств по сравнению с их традиционным исполнением представляет интерес для использования ВТСП-узлов в космических изделиях, в частности, для реализации в лунной программе, условия применения в которой дают дополнительное увеличение эффективности ВТСП. Обзор материалов зарубежной информации показывает широкие возможности применения ВТСП-элементов в энергетических, транспортных, промышленных технологиях, устройствах оптических и радиотехнических наблюдений, запусках космических аппаратов с поверхности Луны.

Магнитные ВТСП-опоры по конструкции аналогичны опорам, работающим на земной поверхности. Однако, в связи со специфическими условиями работы на Луне (меньшая гравитация, наличие глубокого вакуума, областей с пониженной температурой) они будут иметь более высокие массогабаритные характеристики и надежность. Научно-технический задел по разработке и исследованиям магнитных ВТСП-опор, полученный при их создании для наземных устройств, более чем достаточен для разработки ВТСП-элементов узлов, работающих в условиях космического пространства и лунной поверхности. Эти соображения относятся и к ВТСП-изделиям, выполненным из ВТСП-проводника (кабели, токоограничители, обмотки электромеханических преобразователей).

Использование ВТСП-технологии в лунной программе должно существенно упростить оборудование, в котором она используется, и увеличить его ресурс.