Сегодня львиная доля аппаратов легче воздуха, то есть «аэростатов», — это относительно небольшие дирижабли мягкой системы, используемые в основном в качестве «подложки» под рекламные плакаты. Тем не менее мечта о жестких дирижаблях — наследие знаменитого графа фон Цеппелина — отказывается умирать. Только за одно прошлое десятилетие чуть ли не десяток компаний вложили миллионы долларов, чтобы приблизиться к этой цели. Создатель Aeroscraft Игорь Пастернак верит, что на том пути, где споткнулись другие, он прорвется к победе. Основная ставка делается на принципиально новую систему обеспечения плавучести, заложенную в конструкцию корабля.

Когда еще в мае прошлого года я зашел в этот ангар, Aeroscraft был похож на наполовину обглоданную рыбину. Гибкая композитная шкурка обтягивала каркас только с нижней стороны, в то время как сверху весь его скелет был на виду, равно как и гелиевые баллоны, каждый размером с легковой автомобиль. Эти баллоны расположены в самой сердцевине аэростата, а сам он построен по принципу подводной лодки.

Все это мне рассказал и показал один из ведущих инженеров, 32-летний Тим Кенни. Для того чтобы набрать глубину, подводные лодки принимают забортную воду. А если им нужно подняться на поверхность, они повышают свою плавучесть, выкачивая лишнюю воду за борт. Как объяснил Кенни, Aeroscraft действует точно так же, только он производит манипуляции не с водой, а с воздухом.

Кенни показал мне один из баллонов. Будучи пустым, он весит около 200 кг. Передо мной же, накачанный гелием при малом давлении, он рвался вверх, как воздушный шарик. Эту здоровенную дыню можно было сдвинуть с места одним пальцем. Однако, если накачать емкость гелием до предела, она снова набирает вес, как полный баллон с пропаном для газовой плиты.

Затем инженер показал мне несколько больших белых резервуаров. Когда гелий, имеющийся на борту воздушного корабля, закачивается внутрь баллонов, давление вокруг этих резервуаров падает, и, поскольку оно оказывается ниже забортного атмосферного давления, емкости заполняются наружным воздухом. Плавучесть аппарата становится меньше, и он идет на снижение. Но как только из баллонов высокого давления гелий выпускают в пространство внутри основной обшивки, расширительные резервуары, нейтрализуя внешнее давление, сжимаются и выгоняют наружу содержащийся в них воздух, который все это время играл роль балласта. Так аппарат набирает высоту.

Раньше дирижабли, доставив груз по назначению, должны были принять на борт балласт (как правило, воду). Только так можно было скомпенсировать уменьшение общего веса. Для их эксплуатации требовалась многочисленная аэродромная команда и взлетная полоса (хотя она была и меньше той, что требуется для самолетов). Новый воздушный корабль не нуждается ни в том, ни в другом. Ему вообще не нужна наземная инфраструктура.

Машина может улететь в любой удаленный регион, где нет дорог, — скажем, в Арктику, — сесть прямо в тундре, выгрузить буровое снаряжение из своего огромного грузового отсека и самостоятельно подняться в воздух. Этот корабль может перевозить громоздкие ветряки, подвесив их у себя под брюхом. Он может зависать в одной точке, неся при этом на борту такие грузы, которые у нас привычно ассоциируются с морскими транспортными судами.

Чтобы реализовать эту схему, нужно было решить одну важную проблему — снизить вес системы, обеспечивающей регулировку плавучести. Это ведь очень немало — тяжелые баллоны, компрессоры и силовая структура фюзеляжа. Конструкторы компании Aeros скрупулезно подсчитывали каждый грамм веса. Во время экскурсии по ангару Кенни дал мне подержать двухметровую углепластиковую балку и алюминиевую ферму — основные элементы, из которых собран скелет дирижабля. Обе детали были как-то неправдоподобно легки.

Команда мечтателей

Игорь Пастернак явился в костюме в тонкую полоску, при розовом галстуке и радужных подтяжках. Образ венчала безумная грива седых волос. Мы встретились в его офисе в штаб-квартире компании Worldwide Aeros. Он рассказал мне, что одержим дирижаблями еще с десятилетнего возраста. «Только этим я и занимался всю свою жизнь, — сказал он. — И ничем другим».

Пастернак родился в Казахстане, а вырос на Украине, в семье советских гражданских инженеров. Закончив вуз в 1980 году с приличным инженерным дипломом, он занялся конструированием аэростатов для рекламных нужд и экологических наблюдений. К началу 1990-х в его фирме было уже 60 сотрудников, они продавали и сдавали в аренду 3000 огромных беспилотных дирижаблей. Их рынком был как советский блок, так и другие страны. «Все у нас строилось в экспериментальном порядке, — рассказывает Пастернак. — Я генерировал технические идеи. У нас же не было никаких учебников, никаких образцов».

А потом Советский Союз развалился. «У меня не было альтернатив, — говорит Пастернак. — Чтобы построить нечто вроде нашего аппарата, нужно жить в Америке». В 1994 году он эмигрировал и первые несколько месяцев провел в Нью-Йорке. Однажды в теленовостях он увидел, как президент Клинтон объявляет о закрытии военно-воздушной базы Касл в Калифорнии — раньше это был полигон, где когда-то испытывали B-52. Уже в следующем году Пастернак с горсткой сотрудников, плохо говорящих по-английски, строил аэростаты в помещениях, оставшихся со времен холодной войны.

Пастернак строил пилотируемые воздушные суда для рекламных нужд. Олимпийские игры 1996 года в Атланте, MasterCard, различные туристические предложения. После 11 сентября рынок воздушной рекламы рухнул, но аэростатами заинтересовалось министерство обороны. Пастернак и компания Lockheed Martin подписались на многомиллионные гранты под проектные работы в рамках программы под названием Walrus HULRA («гигантский гибридный летательный аппарат»). От них требовалось создать воздушный корабль, который смог бы покрыть 12 000 морских миль (20 000 км) за семь дней, неся на борту как минимум 450 т полезного груза.

Военные так и не реализовали этот проект, но чуть позже они запустили похожую программу под названием LEMV. $35 млн государственных денег помогли Пастернаку построить свой Aeroscraft и попутно собрать команду единомышленников.

«Нужно не только гонять программы компьютерного моделирования, но и знать, за какой конец держат отвертку, — сказал он мне. — Это же все-таки механика». Главное требование к персоналу таково: Пастернак берет в свою команду только тех, кто не имеет никакого практического опыта в авиастроении. «Нам не нужны люди, варившиеся в авиационном мейнстриме, — говорит Пастернак. — Я разыскиваю таких, кто еще не знает границ возможного».

Чем больше, тем лучше

Aeroscraft, стоящий в ангаре, — самый большой жесткий дирижабль, построенный в США с 1940 года. Однако это просто малютка по сравнению с теми гигантами, которых Пастернак видит в своем воображении. Первым делом он мечтает о целой флотилии воздушных кораблей длиной по 170 м. Такие аппараты смогут нести по 66 т в своих грузовых отсеках. Но в перспективе он видит вариант, который поднимет 250 т груза. Он составит 230 м в длину — в три раза больше, чем Boeing 747.

Чем больше, тем лучше — это ключевой принцип воздухоплавания. В основе этого принципа лежит некое правило, которое называют законом «куб-квадрат». Вот как это объясняет Роберт Бойд, руководитель отдела, работающего над гибридным воздушным кораблем в компании Lockheed Martin: «Возьмем воздушный корабль и удвоим его длину. В результате его поверхность увеличится, грубо говоря, вчетверо. Вот вам квадрат. Зато объем вырастет, грубо говоря, в восемь раз, а это и есть куб».

Квадратичный рост не радует — в такой пропорции растет лобовое сопротивление и вес оболочки. Зато куб — это одно удовольствие. Рост объема означает рост подъемной силы. «Итак, увеличивая корабль, мы обретаем больше преимуществ по сравнению с недостатками», — говорит Бойд. Поэтому большое воздушное судно — это огромный экономический выигрыш.

Перевозки грузов на больших дирижаблях должны быть намного дешевле, чем на самолетах с жестким крылом. Это подтверждает исследование, проведенное еще десять лет назад в подчиняющемся Пентагону «Транспортном командовании США». Уже тогда было показано, что дирижабли должны стоить втрое меньше, чем Boeing 747, и горючего они будут потреблять тоже втрое меньше. Даже дирижабли, нуждающиеся во взлетной полосе и аэродромной команде, требуют гораздо более скромной инфраструктуры, чем аналогичные самолеты с жестким крылом.

Разумеется, у дирижаблей есть и слабые стороны. Крейсерская скорость аппарата Aeroscraft составит примерно 180 км/ч, что выглядит очень скромно в сравнении с 800 км/ч у «Боинга». Зато воздушный корабль любой конструкции гораздо меньше боится турбулентности — просто благодаря своим размерам. Сравните океанский лайнер и гребную лодку.

Полномасштабный Aeroscraft должен нормально функционировать при скоростях ветра до 40 узлов (72 км/ч), но, конечно же, плохая погода для него является более серьезным препятствием, чем для самолетов. При организации полетов придется сверяться с прогнозами погоды и планировать бизнес с большой осторожностью. Особенно напряженной будет ситуация в Арктике, где снежные бури могут продолжаться по нескольку дней.

В октябре планы Пастернака попали под удар — в ангаре обрушилась восьмиметровая секция крыши, прототип был поврежден, и дальнейшие испытательные полеты отложены. Тем не менее изобретатель уверен, что к 2020 году в его распоряжении уже будет целая флотилия из 24 воздушных кораблей. «К чему мы стремимся? — говорит он. — Мы намерены полностью изменить этот мир».

Когда я слушаю Пастернака, я подпадаю под обаяние этого азартного и одновременно терпеливого человека, но не могу не задать вот такой вопрос: «О грузовых дирижаблях разговор идет больше ста лет. Почему же эта идея реализуется именно сейчас?» И получаю очень простой ответ: «Сейчас мы к этому готовы».

Как это работает

Плавучесть В первой модели, спроектированной под коммерческое использование, у аппарата Aeros будет 18 баллонов с гелием (1). Чтобы увеличить подъемную силу, пилот выпускает гелий из этих баллонов. Газ, намного более легкий, чем воздух, вытекает в пространство под наружной обшивкой (2), составляющее основную часть объема летательного аппарата (грузовой отсек здесь не показан). В результате вокруг четырех больших воздушных резервуаров (3), расположенных по бортам, создается повышенное давление.

Резервуары сжимаются, и значительная часть воздуха выталкивается в забортное пространство. Общий удельный вес аппарата уменьшается, и корабль всплывает. Для того чтобы сбросить высоту, пилот выполняет эти же действия в обратном порядке. Три мощных компрессора (не показаны на рисунке) закачивают гелий из общего внутреннего пространства в баллоны хранения. Внутри наружной обшивки давление несколько снижается, и воздушные резервуары начинают раздуваться, всасывая более тяжелый воздух из забортного пространства. Корабль начинает снижаться (перемещению воздуха содействуют вентиляторы и клапаны). В полете обводы воздушного судна, имеющие профиль крыла, формируют дополнительную подъемную силу.