Текст книги "Маленькие рассказы о большом космосе"

Автор книги: авторов Коллектив

сообщить о нарушении

Текущая страница: 18 (всего у книги 19 страниц)

Глава седьмая

 
Туда на берег великолепный
Новых земель, отдаленнейших звезд,
Мы скоро прибудем с простыми сердцами,
С лопатой и умною книгой…
 

П. Неруда

До самой далекой планеты

Удалые новгородцы не верили ни в сон, ни в чох. Услыхали однажды, будто где-то есть рай на земле, – снарядили корабли и отправились на поиски, чтоб самим убедиться.

Люди всегда стремились попасть за границу. За границу изведанного. Доступного. Им не давала покоя мысль: а что там? «Я опущусь на дно морское, я полечу за облака», – кричал Демон. Опытный искуситель знал, чем взбудоражить человеческую фантазию… И человек полез ка небо. Он проник за облака, вырвался за атмосферу.

Земляне третьего тысячелетия будут улыбаться, глядя на неуклюжие межпланетные корабли конца XX века.

«Как громоздко! – скажут они. – Какая нерациональная конструкция!» И вдруг замолкнут, вспомнив, что это первенцы. Так мы глядим на каравеллы Колумба. И так современники Колумба смотрели на ладьи древних…

Пробив атмосферу, ракета разворачивается и начинает разгон по спирали. Набрав вторую космическую скорость, она выходит из сферы притяжения Земли, становится спутником Солнца, по гигантскому эллипсу ракета движется в пространстве. Где-то там ее эллиптическая орбита пересечется с орбитой планеты – Венеры, Марса или Меркурия. Ученые все точно подсчитали. Планета придет на свидание с ракетой в заданную точку не раньше и не позже, а точно. Вовремя. Но от старта до встречи пройдут многие месяцы.

Около двух лет проведут в полете первые марсопроходцы. Для путешествия на Венеру нужно около года. Корабли пойдут по путям, проторенным автоматическими межпланетными станциями «Венера», «Марс» и «Маринер».

Полеты к планетам потребуют решения многих технических задач. Нужны будут новые источники энергии на борту, возможно, это будут ядерные реакторы. Придется подумать и о специальном убежище для экипажа на случай защиты от повышенной радиации во время вспышек на Солнце. Создание искусственной силы тяжести, разработка способов входа в атмосферы планет, вопрос о питании космонавтов – вот далеко не полный перечень проблем, требующих решения. Но свершения первых десяти лет космической эры позволяют надеяться, что история третьего тысячелетия человечества будет описывать события на трех планетах солнечной системы.

Из Москвы через Северный полюс в Малаховку

Рельсы. Без ржавчины, без дробного перестука колес, без лестницы шпал, без путевых обходчиков. Рельсы, ведущие к Луне, Венере, Марсу, звездам. Нити, протянутые в тайну. Их невозможно увидеть, потрогать руками. Там, где они проложены, – бездонная чернота Космоса, где их нет – та же безбрежная пустота.

Их нет, и все-таки они существуют. Вихрем математических формул рождаются траектории в воображении ученых. Их пульс бьется в мигающем ритме электронных вычислительных машин. Прекрасные в строгой завершенности, ложатся эти рельсы на карты упругими линиями гипербол, изящными контурами полуэллипсов. Наконец из ажурного кружева кривых выбирается од-на-единственная, которая ляжет в планшет космического штурмана. Кривая минимального расхода топлива. Меньше топлива – больше полезного груза на борту.

Заглянем же в планшет штурмана. Наивыгоднейшая трасса Земля – Марс проходит мимо… Венеры. Что за чертовщина! Ведь орбита Земли лежит между орбитами Венеры и Марса. Это известно даже ребенку. Уж не вкралась ли в расчеты чудовищная ошибка, вернется ли корабль на Землю – хватит ли топлива? Не волнуйтесь, хватит. Вот если бы ракета не пролетала мимо Венеры, тогда не хватило бы. Межпланетные пути – сложные кривые. Но в отличие от путей «господних» они исповедимы. Точные расчеты показывают, что «боги» помогают людям. Ракете, посланной к Марсу, своим тяготением помогает Венера. И хотя эксплуатация женщины – занятие неблагородное, богиню можно заставить работать как на прямом, так и на обратном пути.

Кроме того, известно, что для полетов к Марсу существуют наиболее благоприятные даты старта, которые повторяются только через 5–6 лет. Возможность использования пролета мимо Венеры значительно сокращает эти интервалы.

Для путешествий в солнечной системе можно по пути следования использовать поле тяготения многих планет. Допустим, запускают зонд с целью изучения солнечной короны. Его направляют к Юпитеру, а тот своим тяготением развернет ракету и отправит прямо к Солнцу. Хоть и долог путь, но он потребует меньшего расхода топлива, чем прямой запуск с Земли к Солнцу.

«А мы монтажники-высотники…»

В одном научно-популярном фильме ракету, побывавшую на Марсе и вернувшуюся на Землю, сравнили по весу и размеру с мышкой. Чтобы эта мышка благополучно села, подлетающая к Земле ракета должна быть величиной с кошку – много топлива нужно истратить для погашения второй космической скорости.

Расход топлива на доставку кошки от Марса к Земле превращает ракету в медведя. Посадить этого медведя на Марс может лишь ракета величиной со слона. Проследив все этапы маршрута Земля – Марс – Земля, пришли к выводу, что стартовать с земного космодрома должна была… гора.

Так мышь родила гору. Но ведь эту гору не пошлешь в Космос. Как же уменьшить стартовый вес ракеты? За счет качества топлива? Но возможности здесь, увы, не безграничны. Ждать ядерных двигателей? Но и они на первых этапах потребуют немало дополнительного веса конструкций; к тому же придется создавать специальные средства защиты экипажа от облучения.

И все же выход есть: надо поступиться земным самолюбием и признать, что строительная площадка а Космосе сулит гораздо больше выгод. Проще и удобнее забросить на орбиту секции корабля и баки с топливом, собрать из них корабль и затем стартовать к Марсу или Венере. И тогда, чтобы разогнать ракету до второй космической скорости, понадобится намного меньше топлива.

Этому мощному межпланетному кораблю, возможно, так и не суждено будет почувствовать почву (земную ли, марсианскую – все равно) под ногами. Подлетев к планете, космонавты на специальном аппарате совершают посадку на нее.

Такой полет требует от космических капитанов умения безупречно осуществлять стыковку межпланетных кораблей. Происходит это так. Сначала корабли, осторожно присматриваясь друг к другу, сближаются до расстояния в несколько метров. А затем, проникнувшись взаимным доверием, словно бросаются в дружеские объятия. Контакт! Срабатывают хитроумные запирающие механизмы – защелки, и теперь корабли уже «водой не разольешь». Выйдя из корабля, космонавт может проверить, а если нужно – закрепить отдельные части и обеспечить надежность стыковки.

Монтируя орбитальную станцию, космонавт тоже вынужден будет заниматься «грубым» ручным трудом.

Как и на Земле, это нелегко, а кроме того, еще и небезопасно. Казалось бы, в Космосе перетаскивать любые тяжести не проблема, ведь там невесомость. Вроде бы достаточно небольшого реактивного пистолета, чтобы многотонная махина последовала за вами с покорностью воздушного шарика. Увы, инертность тел в Космосе не исчезнет, так как сохраняется их масса. Чтобы разогнать тело до определенной скорости, нужно время. И космическое «эй, ухнем!» может раздаваться довольно долго, пока деталь конструкции приобретает заметную скорость. Но так же долго нужно и тормозить эту деталь, чтобы она не стукнулась о станцию. А если космонавт зазевается, его могут и придавить движущиеся массивные части.

Ракеты с Земли доставляют новые и новые секции, и постепенно в Космосе вырастает сложная конструкция орбитального дома. Кстати, при слове «конструкция» в воображении возникают двутавровые балки и мощные перекрытия, украшенные килограммовыми заклепками. Космические конструкции будут менее прочными, чем их земные собратья, но зато более легкими. В наземных условиях они могли бы и сломаться: из-за силы тяжести верхние слои давят на лежащие под ними, те передают давление еще ниже и так далее. Самые нижние части не выдерживают такого нажима и ломаются.

В Космосе же никто ни на кого не давит, нет ни верхних, ни нижних слоев, все части конструкции равноправны. Правда, если станция вращается для создания искусственной тяжести, то такое равноправие нарушается.

Конструкторы станций предполагают широко использовать надувные элементы. Компактно уложенная в контейнер прочная полимерная пленка доставляется в Космос и надувается газом, который выделяется реактивами, помещенными внутрь пленки. Можно себе представить проект орбитальной станции, состоящей из жестких и надувных элементов и имеющей форму баранки. Этот дом-колесо, конечно, может получить прокол на космической трассе, напоровшись на гвоздь-метеорит. Тогда в отсек, где падает давление, будет впрыснута быстро затвердевающая жидкость.

Орбитальные станции нужны не только для сборки и заправки кораблей, отправляющихся в дальнее космическое плавание. Они станут уникальными научными лабораториями.

Как прибавить в весе

Штанга рухнула на помост. Предвкушавший победу штангист уныло поплелся за кулисы. Обидное поражение. И только потому, что пришлось сгонять собственный вес, чтобы стать легче соперника. Изнурительная работа. Вот если бы проводить соревнования в Космосе – в одной весовой категории, невесомой!

Говорят, в состоянии невесомости человек испытывает большое наслаждение. Возможно, что так. Однако за наслаждение надо платить. А расплата может стать слишком тяжелой.

Конструкторы космических кораблей уже давно размышляют об искусственной силе тяжести. Если корабль вращать, возникает «заменитель веса» – центробежная сила.

Проектов вращающегося космолета уже теперь множество. Вот один из них: корабль в полете разделяется на две части, скрепленные длинными тросами. Затем эта система приводится во вращение. «Сила тяжести» по желанию может быть и меньше, чем на Земле. Это даже приятно: тут уже без всякой тренировки легко побить мировой рекорд Леонида Жаботинского.

Полет на тротуаре

Города будущего! О них мечтают и спорят. Решают проблемы жилого строительства, озеленения. И конечно, транспорта.

Каким будет городской транспорт через 20–30 лет? Есть проект движущегося тротуара. Он быстро доставит пассажиров в нужное место. Рядом с ним движется другой, у которого скорость поменьше. Переступил с быстрого на медленный, с медленного на землю, и все в порядке – доехал.

Специалисты космического транспорта тоже мечтают о движущихся тротуарах. Например, о тротуаре, опоясывающем одновременно Землю и Луну. Конечно, создать непрерывный тротуар невозможно, да это и не нужно. Вместо этого в Космос на общую орбиту для Земли и Луны запускается несколько «вечных» спутников – так называемых орбитальных кораблей.

Допустим, надо попасть с Земли на Луну. Когда один из орбитальных кораблей подходит близко к Земле, с земного ракетодрома к нему устремляется планирующая ракета с пассажирами. Пришвартовавшись у борта корабля, она высаживает пассажиров, отправляющихся на Луну, берет на борт прибывших оттуда и возвращается на Землю. А орбитальный корабль тем временем по своей орбите направляется к Луне. Повторяется операция высадки, а корабль снова идет к Земле. И так все время, расходуя лишь небольшое количество топлива на корректировку орбиты, следуют огромные орбитальные корабли по своим трассам.

Но Луна – Земля сравнительно короткая дистанция для орбитальных кораблей. Они смогут курсировать и на межпланетных трассах. Для этого создается искусственная планета – корабль, обращающийся вокруг Солнца по эллипсу. Его путь рассчитан так, что при пересечении земной орбиты он находится близко от Земли, а при пересечении орбиты другой планеты также подходит к ней на небольшое расстояние. Экспедиция с Земли пересаживается на орбитальный корабль и летит к Венере.

Научная группа проводит исследования на Венере, ожидая того момента, когда, совершив полный оборот, орбитальный корабль вновь приблизится к планете.

«Космические тротуары» станут когда-нибудь удобным и самым обычным средством транспорта.

Ракета делает блины

Самый хороший способ борьбы с врагом – это превратить его в друга.

Прозрачный воздух голубого неба может стать врагом. Например, для спускающихся кабин космических кораблей. Подобно снаряду, они пробивают толщу атмосферы и сильно нагреваются при торможении. Как же удержать корабль от «провала» в плотные слои? Против воздуха-врага поможет воздух-друг.

Крылья человек изобрел давно. Стоит только надеть их на ракету и…

«Помилуйте, какие крылья? – скажет читатель. – Разве смогут они работать на большой высоте? На что им опереться? Ведь высотный воздух очень разрежен». Но «очень» – понятие относительное. Для тихоходов там почти пусто, а для космических аппаратов – весьма плотно. Важна не сама плотность, а подъемная сила крыла. Она же зависит от скоростного напора – произведения плотности на скорость в квадрате. Значит, стремительную ракету можно окрылить. Тогда…

Ракета отделилась от борта тяжелого спутника, включила тормозные двигатели и пошла на снижение. Вот она ныряет в плотные слои. Сейчас начнется сильный нагрев. Но нет, подъемная сила треугольных крыльев выталкивает ее вверх, в «пустоту», и перед новой встречей с атмосферой описывается плавная дуга.

Мальчишки любят бросать плоские камушки почти параллельно поверхности воды. Такой камень долго подпрыгивает – рикошетирует. Это называется «делать блины». Так же и планирующая ракета «делает гигантские блины» на плотных слоях атмосферы, постепенно тормозясь и охлаждаясь. Когда же скорость становится «земной», космический корабль окончательно ныряет в атмосферу и, превратившись в обычный скоростной самолет, идет на посадку.

Пока эта картина воображаемая. Планирующую ракету еще не создали. Однако у этого еще не родившегося дитяти обнаруживаются новые удивительные свойства и возможности. Стартовав с Земли и поднявшись до космических высот, крылатая ракета гигантскими скачками легко покроет огромные расстояния. Конечно, сначала ей придется хорошо разогнаться, а потом время от времени подталкивать себя двигателем. «Крылатый кузнечик», возможно, сможет конкурировать с трансконтинентальными лайнерами. В ближайшее время этому удобному, универсальному и экономичному аппарату «малого Космоса» предстоит появиться в небе Земли.

Как же сесть!

Когда капитан приводит судно на рейд порта, даже знакомого ему, все равно к трапу подваливает катер с лоцманом, который и подводит корабль по фарватеру к пирсу. Капитанам Космоса на это надеяться пока что не приходится: вряд ли на Луне, Марсе или Венере найдутся лоцманы, тем более владеющие одним из земных языков. Впрочем, язык не самое главное в этом деле. Какие неожиданности марсианского вихря ожидают нас над поверхностью красной пустыни? Едва ли приятнее венерианская гроза. Уж лучше Луна – там хоть нет никакой атмосферы, а пустота изучена неплохо. Естественно, Луну избрали первым объектом для посадки из-за ее близости.

Человечество долго шло к этому торжественному моменту. В феврале 1967 года «Луна-9» впервые совершила там мягкую посадку, а сегодня уже «Луна-13» и американские «Сервейоры» повторили путь «Луны-9». И сразу же отпали проекты снижения на крылатых аппаратах в потоке пыли, поднятом тормозными двигателями космического корабля. Нет, и посадку с человеком на борту придется проводить также на одних только двигателях, непрерывно и с огромной точностью измеряя расстояние до поверхности и скорость корабля.

Посадка на Луну может происходить или с орбиты спутника Луны, или непосредственно. Если для Луны это не имеет решающего значения, то при полете к планетам солнечной системы первый способ намного экономичнее – нет смысла сажать на Марс весь запас топлива на обратную дорогу. Посадка на Марс, Венеру и другие атмосферные планеты при многих преимуществах не менее сложна. Конечно, там могут помочь крылья, то есть аэродинамика. Впрочем, при чем здесь «аэро»? «Аэро» – это воздух, а на Венере состав газовой оболочки совсем непохож на воздух. Значит, там нужны другие крылья, другие формы аппаратов. Даже на Земле посадки репетируются, модели в целом и по частям сотни раз продуваются в аэродинамических трубах. А ведь на Земле мы прекрасно знаем состав и плотность верхних слоев атмосферы: сведения доставили геофизические ракеты. А соседние планеты?

Срочно необходимо лабораторное «примарсивание». Надо создать марсианский «воздух». Состав приблизительно известен специалистам по физике планет. Нужные газы тщательно перемешиваются в определенном количестве в специальном баллоне. Наконец создается требуемое давление и влажность, и кусочек марсианского (или венерианского) неба готов. Остается в трубу, соединенную с этим баллоном, поместить модель космического аппарата. Включаются компрессоры, и… за 70 миллионов километров от Марса посадочное устройство на огромной скорости «врывается» в марсианскую атмосферу, «тормозится», «снижается» и, наконец, «садится»…

Пока это предварительные прикидки, но недалеко то время, когда люди скажут: «Посадки на Марс и Венеру изучены хорошо!»

Ну, а другие планеты?

Посадка на Меркурий мало чем отличается от посадки на Луну. А более далекие миры мы еще недостаточно знаем. Но не очень беспокоимся: к тому времени, когда земляне соберутся посетить эти глухие провинции солнечной системы, будут, конечно, изобретены совершенно новые методы «долета» и «прилета»…

Атомы – в космос!

Циолковский всю жизнь мечтал найти топливо, которое в малом объеме несло бы гигантскую энергию. Современное ракетное топливо, твердое и жидкое, еще далеко от идеала. Чтобы сообщить вторую или третью космические скорости, приходится «цеплять» к ракете целый состав. Ступени ракеты – цистерны топлива.

Но представьте космический корабль, в котором топливо не претендует на значительный объем. Сразу отпадет необходимость строить ракетные поезда. Корабли обойдутся без посадок на специальные спутники – базы для заправки. Итак, атомное топливо!

С «автографа» невидимых урановых лучей на фотопластинке начинается целая эпоха в науке. Сегодня еще не совсем укрощенный атом уже проник во многие области науки и техники: погнал по проводам высоковольтных линий электрический ток, провел сквозь льды могучий атомоход. Но вынести в Космос ракету пока еще не может… Мешает невидимая, но вполне реальная преграда – гамма-лучи.

Чтобы защитить человека от всепроникающего действия этих лучей, на атомных электростанциях строят многометровые стены из специальных бетонов. Циклопическая величина, не менее циклопический вес. Забрасывать тонны бетона в Космос, понятно, не годится. Даже со скидкой на ожидающую их невесомость…

Если бы не эти тонны, атомные ракеты уже летали бы.

Проекты же, конечно, существуют. По одному из них атомный звездолет состоит из нескольких отсеков. В носовой части – приборы управления и пассажирские помещения, в средней части – рабочее тело: водород, обладающий высокой теплопроводностью. Атомное сердце звездолета – реактор – в хвостовом отсеке. Резервуары с водородом и есть та самая «бетонная» стена, которая защитит пассажиров и экипаж от радиации. Тепло, полученное в реакторе, нагреет водород до высокой температуры. Огненная струя, выброшенная из сопла, пошлет корабль вперед.

Проект прост. Лишь осуществить его сложно: температура истекающего газа должна быть очень высокой. Для того чтобы так нагреть водород, температура в реакторе должна быть еще выше.

Есть и другие проекты…

Сегодня атомная ракета пока еще принадлежит фантастам, но им уже приходится делиться с теоретиками, конструкторами, космонавтами.

Изотопы просятся полетать

Изотопами в наше время никого не удивишь. Подумаешь, атомы как атомы! Только у одних больше нейтронов в ядре, у других меньше. А заряд одинаковый.

В школьных учебниках написано, что начиная с 83-й клетки таблицу Менделеева заполняют изотопы радиоактивных элементов, которые распадаются самопроизвольно. Сейчас сотни тысяч людей сталкиваются с ними ежедневно. В Москве открыт салон «Изотопы». Помнится, в каком-то кинофильме есть такой кадр: на фоне ультрасовременной витрины этого учреждения стоит старик в ушанке и валенках с калошами. Поучительное сопоставление. Сравните жидкостный ракетный двигатель с изотопным – контраст такой же.

От такого двигателя – ни огня, ни дыма. Реактивная тяга создается за счет выброса продуктов распада радиоактивных элементов: ядер атомов гелия – альфа-частиц, бета-частиц – электронов, гамма-излучения. Конечно, выгоднее всего альфа-частицы. Они массивны и, вылетая, толкают корабль почти в 10 тысяч раз сильнее, чем электроны. Отдача гамма-квантов Совсем ничтожна. Поэтому английские ученые Шорт и Себин выбрали в качестве «горючего» для своего космического корабля изотоп тория с атомным весом в 228 атомных единиц. При распаде он испускает альфа-частицы и обладает еще одним редчайшим достоинством: период его полураспада – 1,9 года, то есть только за этот срок израсходуется половина радиоактивного «топлива». Значит, именно на время полета поток излучения будет достаточно мощным и стабильным.

Если сделать из тория диск диаметром метров 12, то отдачи частиц, вылетающих с его поверхности, вполне хватит, чтобы разогнать ракету и доставить ее, скажем, на Марс. Неважно, что по сравнению с тягой жидкостных двигателей в сотни тысяч тонн граммы изотопной тяги кажутся насмешкой. Ведь работать такой двигатель может всю дорогу, а «старичок» быстро выдыхается. Да и скорость истечения у изотопного двигателя в 3–4 тысячи раз больше. Но чтобы ториевый диск работал, с ним нужно проделать небольшую операцию. Альфа-частицы, естественно, могут вылететь в любую сторону, а реактивная тяга вперед появится только в том случае, если в результате всех сложных (или простых), длительных (или мгновенных) – короче, любых процессов образуется направленный поток альфа-частиц, летящих назад. Это азбука механики. Поэтому с одной стороны ториевого диска надо «приклеить» бериллиевый поглотитель, в котором бесславно завязнут все разгулявшиеся альфа-частицы, вздумавшие вылететь вперед.

Конструкция изотопной ракеты несложна: кабина экипажа, поглотительный слой бериллия и ториевый источник. Налицо все признаки современного стиля: простота, легкость, надежность. Пожалуй, единственный недостаток – сама ракета взлететь с Земли не сможет. Придется обращаться за помощью к ветеранам – жидкостным двигателям. Они вытолкнут космическую ракету за сферу земного притяжения, а там уже изотопный двигатель сам станет «на ноги».

Небольшой вес и надежность делают незаменимыми изотопные двигатели для спутников. Они могут работать очень долго, им не страшна метеорная опасность: вырвет один кусок – будет работать остальная часть диска.

У изотопов в Космосе есть еще одна важная профессия – источники тока. Можно не сомневаться, что это только начало их трудовой деятельности в космическом пространстве.