Текст книги "Маленькие рассказы о большом космосе"

Автор книги: авторов Коллектив

сообщить о нарушении

Текущая страница: 8 (всего у книги 19 страниц)

Корона-невидимка

Открывать что-либо на Земле становится все труднее. Над и под нею – все легче… Первые спутники доложили: в космическом пространстве, начиная с высоты 500—1000 километров, резко возрастает количество заряженных частиц. На высоте 1000 километров – в 1000 раз больше, чем у поверхности Земли. Земля окружена заряженными облаками разной плотности. Максимум – вблизи земного магнитного экватора (который, кстати сказать, не совпадает с географическим). А вот у полюсов частиц, к счастью, очень мало. Природа как бы сама позаботилась, чтобы оставить человечеству окно в Космос.

Вслед за первым открытием появились новые известия о земной «короне»: область увеличенной концентрации простирается почти на 50 тысяч километров. Это 7–8 земных радиусов. Затем интенсивность, плотность облака резко падает. Но она неодинакова и внутри самого облака. Ученые пришли к выводу, что Земля окружена не одной, а двумя зонами заряженных частиц.

Одна из них, внутренняя, расположена значительно ближе к Земле и как бы стянута к тропическому поясу. Другая, внешняя, область охватывает почти весь земной шар. И концентрация заряженных частиц в ней гораздо больше, чем во внутренней. Две области, как две гигантские баранки, вложенные одна в другую, опоясывают планету. Заряженные частицы имеются и между «баранками». Но их гораздо меньше.

Откуда взялись эти пояса радиации? Еще не все ясно: по-видимому, «корону» возложило магнитное поле Земли. Когда силовые линии замкнуты – заряженные частицы попадают в плен. Магнитное поле – своеобразный капкан. Иногда ловушка чуть приоткрывается, «пленники» вырываются на волю и на радостях устраивают на небе праздник – полярное сияние.

Откуда же сами частицы? Весьма вероятно, из космического пространства. Космические и солнечные лучи.

Кислород на страже

Человек сидит у закрытого окна. Сквозь стекло брызжет даже чересчур яркое южное солнце. Жара. А загара нет. Откройте окно на полчаса – кожа на спине и плечах станет красной и воспаленной: солнечный ожог. А ведь с раскрытым окном ни капельки не жарче.

Значит, стекло предохраняет от загара. Какую же невидимую силу задерживает оно?

Обычное оконное стекло гостеприимно пропускает видимые и тепловые лучи. Но оно почти совершенно непроницаемо для лучей ультрафиолетовых – световых воли, еще более коротких, чем самые короткие видимые, фиолетовые. К счастью, огромное большинство их задерживается толстым слоем земной атмосферы. К счастью потому, что, если бы ультрафиолетовые лучи свободно добирались до Земли, всему живому пришлось бы худо: в большой дозе они несут смерть.

Задерживает эти лучи в атмосфере старый друг человека – кислород. На высоте 20 с лишним километров он поглощает их, переходя в новое состояние, трехатомное – становясь озоном, – и до Земли доходит только ничтожная струйка ультрафиолетового потока, извергнутого Солнцем. И эта струйка делает доброе дело: в небольших дозах ультрафиолетовые лучи полезны и даже необходимы для многих организмов, в частности для человека.

Некоторые медики даже считают, что окна наших жилых домов должны быть сделаны из специального стекла, пропускающего ультрафиолетовые лучи.

Изучать ультрафиолетовое излучение на Земле очень трудно: слишком ничтожная доля его попадает в наши земные приборы. Но исследования на шарах-зондах и специальных геофизических ракетах помогли ученым многое узнать о космическом ультрафиолетовом излучении.

В последнее время эти исследования приобрели самый практический смысл: космическим кораблям предстоит лететь под ультрафиолетовым ливнем. Но, как показали полеты советских космонавтов, обшивка наших кораблей является надежной защитой.

Ну, а для космических оранжерей на искусственных спутниках будущего создадут специальные крыши, пропускающие необходимую для нормального развития растений ультрафиолетовую дозу.

Обнаженные ядра

Ионизация… О ней думают радисты.

Над Землей от полюса до полюса плещется невидимый океан: радиоволны – вестники радости и печали, – незримо связывающие страны, города, людей. Рожденные в генераторах радиостанций, они стремятся вырваться из объятий антенн, чтобы умчаться в бесконечность. Но они нужны людям. Их ждут. И они возвращаются, отброшенные нашим верным стражем – ионосферой.

На больших высотах, в нескольких сотнях километров от Земли, атомы веществ, из которых состоит воздух, не выдерживают потока солнечного излучения. Они теряют свои электронные покровы: атом, электрически нейтральный, ионизируется, и получаются две заряженные частицы – электрон и ион. Атмосфера окутывается ионной броней. Радиоволны отбрасываются и возвращаются, чтобы, отразившись от Земли, снова помчаться к ионосфере и снова быть отброшенными. Так, подобно мячику, отскакивая от двух стенок, они путешествуют вокруг Земли. Ищут свой адресат – приемник. Они найдут его и погибнут, сделав свое дело – передав нужную информацию.

Когда наше светило увеличивает активность, на Земле нарушается радиосвязь. И тогда ионизация – порука дальней радиосвязи.

…О ней думают физики.

Плазма, четвертое состояние вещества, – надежда энергетики. Управляемый термоядерный синтез, слияние двух легких ядер, не может идти, когда ядра окружены электронами. Электроны мешают. Их надо сорвать с орбит – обнажить ядра. В мощных электрических разрядах при огромных температурах происходит рождение плазмы, трепетной, неустойчивой. Над новорожденной бьются ученые, продлевая ее жизнь. И тогда они думают об ионизации. Потому что ионизация – это создание плазмы.

…О ней думают ракетчики.

Чтобы ракета взмыла вверх, нужна сила. Нужно с большой скоростью выбросить из ракеты рабочее тело. Рабочее тело – это газ. Требуется много калорийного топлива. Другими способами рабочее тело не разгонишь: оно электрически нейтральное, его не за что «зацепить». Но если с атомов сорвать электроны, получаются заряженные частицы – ионы. Их уже можно разогнать – магнитным полем. Как пращой, выбросить из сопла и погнать во вселенную ионную ракету.

Пастух Магнус и его поля

Рассказывают, что некогда жил пастух Магнус. Пас овец на склонах горы. И однажды железный наконечник его палки и гвозди в подошвах сапог вдруг «прилипли» к земле…

Свойство магнитной руды притягивать железо известно очень давно. Более трех тысячелетий назад китайцы называли такую руду «цы ши» – «камень материнской любви». В наше время, пожалуй, не одна тысяча репродукторов пострадала от неистовой страсти мальчишек добывать магниты. Часами они могут смотреть, как железные опилки, брошенные вокруг магнита на стекло или бумажку, начинают выстраиваться в причудливые линии. Встряхнешь, и видно, как железинки вытягиваются от одного полюса к другому, собираясь комками у полюсов. Потом уже, на уроках физики, узнают, что эти линии называют магнитными силовыми линиями, что в пространстве вокруг магнита действуют особые магнитные силы, или, как говорят, магнитное поле.

С удивлением глядят, как те же опилки кругами опоясывают провод, по которому идет электрический ток. Оказывается, ток тоже создает магнитное поле. С его помощью можно даже делать магниты. Засунул брусок железа в катушку из проволоки, пустил ток, и брусок намагничивается, сам начинает притягивать опилки. Важно только, чтобы ток был постоянным.

Все это узнают сейчас в школе. В старину египтяне были уверены, что магнит дает бессмертие. Видный теоретик античной медицины Гален считал, что это просто хорошее слабительное средство. А мудрый Авиценна лечил магнитом ипохондриков. Словом, как сказал Марк Твен, «сведения, которыми не обладали древние, были обширны». Возможно, то же самое скажут и о нас. Ведь пока мы только строим догадки о природе магнитного поля Земли.

Благодаря трудам немецкого математика Гаусса мы умеем определять величину магнитного поля, зная лишь широту и долготу места, но не знаем точно источников земного магнетизма. Одни утверждают: внутри Земли есть магнитные массы. Другие говорят: чушь. Там температура больше 1000 градусов, а магнитная железная руда при такой температуре теряет свои свойства. По их мнению, магнитное поле возникает из-за вращения Земли, точнее – оно связано с вращением электрических зарядов, распределенных по всей земной поверхности или же по всему объему Земли. Но это все гипотезы и предположения.

Все пользуются компасом, но никто не может объяснить, почему магнитные полюса «гуляют» по Земле. С 1948 по 1954 год Северный магнитный полюс сдвинулся почти на полтораста километров. А на протяжении истории Земли он объехал чуть ли не всю планету.

Разобраться в природе магнетизма просто необходимо. Совершенно неясно, какие сюрпризы могут поднести космонавтам магнитные поля Космоса. Ведь только после полетов спутников и запусков ракет обнаружили, что вокруг Земли – радиационные пояса. И виновник опасной радиации – магнитное поле Земли. Теперь ясно, что у любой планеты, обладающей магнитным полем, есть такие же радиационные стражи. Будущим экипажам космических кораблей придется «обманывать» стражей: стартовать и приземляться через полярные окна, где излучение слабое.

В эпоху ракет изучение магнитных полей вселенной стало насущной задачей. И хотя здесь много неисследованного, ясно одно: скоро мы будем знать гораздо больше, чем сейчас. Например, высказывается интересное мнение, что спиралеобразная форма нашей Галактики и других звездных систем вызвана действием магнитных сил.

Сияющие бури

Известный астроном Гершель верил в непогрешимость Солнца и считал, что на нем нет «пятен». Увы, Солнце все же оказалось «запятнанным». Известно даже, что каждые 11 лет число «пятен» достигает максимума, и тогда на Земле возникают странные явления. С такой же периодичностью меняется интенсивность возмущений магнитного поля, меняется его обычная величина. Эти отклонения от нормы бывают настолько сильными, что их называют магнитными бурями.

Эти бури опасны и для кораблей, плывущих в открытом море, и для лайнера воздушного океана: нарушается радиосвязь на коротких волнах, корабли «слепнут». Магнитная буря обрушивается на ионосферу и разрушает ее нормальную структуру. В наушниках радистов вместо четких сигналов – сплошной треск и шум. Магнитная буря сопровождается не только помехами радиосигналов, ее разрушительная сила бушует и в Земле. Магнитная буря всегда сопровождается электрической. В земной коре во время такого «шторма» текут настолько сильные токи, что перестают работать некоторые телеграфные линии. Сигналы, созданные человеком, заглушаются своевольными токами природы.

Давно люди заметили, что магнитная буря не ходит невидимкою по Земле. Жители высоких широт могут часто наблюдать фантастические зрелища – полярные сияния. Ученые установили, что магнитные бури и полярные сияния имеют одну и ту же природу. Виновник их возникновения – Солнце, точнее – те самые «пятна», в которые не верил Гершель. Потоки частиц – корпускул – с огромной скоростью вылетают из этих «пятен» и, вторгаясь в магнитное поле Земли, вызывают «переполох» в ионосфере, а в высоких широтах, устремляясь по магнитным силовым линиям к полюсам, вызывают гигантские сполохи на небе. Они ионизируют разреженные газы верхних слоев атмосферы, и те начинают светиться так же, как светятся газы рекламных трубок. При очень сильных магнитных бурях разноцветное сияние вспыхивает чуть ли не над экватором. Еще в тридцатых годах советские геофизики заметили, что чем сильнее бушуют магнитные бури, тем интенсивнее северные сияния.

Глава четвертая

Чернила ученого так же достойны уважения, как кровь мученика.

Восточная мудрость

За 10 дней до казни

Он мечтал об освобождении человека. От социального гнета и от вечной прикованности к Земле. Он был революционером в политике и науке. Кибальчичу было 27 лет, и его приговорили к повешению.

Говорят, что жизнь человека определяется поступками, выходящими за рамки обыденных. Сам Кибальчич считал, что в его судьбе неожиданностей нет – все случившееся должно было произойти; это он мог предвидеть заранее. Студент Института инженеров путей сообщения, а затем Медико-хирургической академии, человек с возвышенной душой и ясной, логически точной мыслью, он, не колеблясь, вошел в революционное движение, связав свою судьбу с народниками и их партией «Народная воля».

Его речь на суде похожа на обстоятельно аргументированный доклад в научной аудитории: спокойно и последовательно он излагал задачи «Народной воли» и причины, заставившие ее перейти к террору. Так же спокойно рассказал о своем участии в покушении на царя, о том, как его мина сбросила под откос царский поезд в 1879 году. Увы, царя там не оказалось. И все же 1 марта 1881 года его бомба, брошенная Гриневицким, настигла Александра II. Если бы правительство облегчило жизнь народа, «мы все не обвинялись бы теперь в цареубийстве… Ту изобретательность, которую я проявил по отношению к метательным снарядам, я, конечно, употребил бы на изучение кустарного производства, на улучшение способа обработки земли, на улучшение сельскохозяйственных орудий», – сказал Кибальчич.

Революционная борьба требовала практических действий и оставляла очень мало времени для научных поисков. У него оказались лишь «свободные» две недели… в тюремной камере, путь из которой вел к виселице. Две недели, чтобы завершить давно обдуманный проект управляемого воздушного корабля! Две недели, чтобы составить научно-техническое завещание! Их оказалось достаточно, чтобы сделать имя Кибальчича бессмертным.

Воздухоплавание находилось тогда в зачаточном состоянии. Научившись подниматься на воздушных шарах, люди были беспомощны в воздухе. Управляемый аппарат тяжелее воздуха – вот о чем мечтал Кибальчич. А может быть, это не мечта? Он спешил продумать все до конца, лихорадочно производил расчеты. Главное – идея; экспериментаторы, техники доделают остальное.

«Когда я явился к Кибальчичу, – говорил на суде его адвокат, – меня прежде всего поразило, что он был занят совершенно иным делом, ничуть не касающимся настоящего процесса. Он был погружен в изыскание, которое он делал о каком-то воздухоплавательном снаряде; он жаждал, чтобы ему дали возможность написать свои математические изыскания об этом изобретении».

Какая же сила подымет машину? Пар? Электричество? Не годится. Порох! Взрывчатые вещества! Уж он-то знает их силу. Но как применить энергию газов, образующихся при воспламенении взрывчатых веществ? Это возможно лишь при условии, что огромная энергия будет образовываться не сразу, а в течение длительного времени. В таких условиях действует прессованный порох в ракетах. Именно ракета, а не пушка Жюля Верна откроет путь в Космос! По сути, Кибальчич дошел до идеи не самолета, а звездолета, ибо его аппарат мог двигаться именно в межзвездном пространстве.

За 10 дней до казни (23 марта 1881 года) он передал адвокату свой «Проект воздухоплавательного прибора».

«Будучи на свободе, – писал он, – я не имел достаточно времени, чтобы разработать свой проект в подробностях и доказать его осуществимость математическими вычислениями… Находясь в заключении, за несколько дней до смерти, я пишу этот проект. Я верю в осуществимость моей идеи, и эта вера поддерживает меня в моем ужасном положении. Если мои идеи после тщательного обсуждения учеными-специалистами будут признаны осуществимыми, то я буду счастлив тем, что окажу громадную услугу родине и человечеству. Я спокойно встречу смерть, зная, что моя идея не погибнет вместе со мною, а будет существовать среди человечества, для которого я готов был пожертвовать жизнью».

Начальство обещало, что проект будет изучен. И Кибальчич ждал. 28… 29… 30… 31 марта он пишет прошение министру внутренних дел. Не кассационную жалобу или просьбу о помиловании. Он просит о свидании с кем-нибудь из ученых или по крайней мере о письменном ответе экспертизы. Это последний документ в «деле» Кибальчича, подшитый к проекту, на котором канцелярская рука вывела: «Давать это на рассмотрение ученых теперь едва ли будет своевременно и может вызвать только неуместные толки».

36 лет – до Октября 1917 года – оставалась неизвестной миру похороненная в полицейских архивах одна из самых смелых научно-технических идей человечества.

Все началось с игрушки

Наш век называют ракетным, хотя ракета была изобретена значительно раньше электромотора, двигателя внутреннего сгорания и даже паровой машины.

Ракета родилась много веков назад на Востоке. Ее детство прошло в красивых фейерверках народных празднеств. Возмужав, она пришла на поле брани и долго была и оружием и игрушкой.

При Петре I была создана и применялась однофунтовая сигнальная ракета «образца 1717 года», остававшаяся на вооружении до конца XIX века. Она поднималась на высоту до одного километра.

XX век начинается работой Циолковского «Исследование мировых пространств реактивными приборами». Мещерский разрабатывает основы динамики ракет. И, наконец, в тридцатые годы появляются первые жидкостные ракетные двигатели. Тогда же – новые теоретические исследования в ракетной области. Начался типичный для XX века стремительный рост новой отрасли. За последние 30 лет ракеты прошли путь гораздо больший, чем за минувшие века.

В большом семействе ракет у каждой свои обязанности. Почетное место принадлежит самым рослым и сильным – они открыли человеку путь во вселенную: их могучие двигатели легко преодолели силу земного притяжения. Младшие сестры покорителей Космоса выполняют более скромную, но очень полезную работу с меньшими скоростями и на меньших высотах. Геофизические и метеорологические ракеты информируют о состоянии верхней атмосферы, о магнитном поле Земли, космических лучах, исследуют пояса радиации, фотографируют облака. Кстати, ракеты не только помогают предсказывать погоду, но и делают ее: грозовые тучи сейчас пробуют расстреливать ракетами со специальным химическим зарядом, и вместо губительного града на землю падает животворный дождь. К сожалению, не все ракеты предназначены для стрельбы по таким сравнительно безобидным целям…

Что же такое ракета?

Корпус, двигатель, топливо, приборы и (главное!) полезная нагрузка. Корпуса, цилиндрические тела ракет, делаются из легких прочных материалов: дюралюминия, титана, иногда из пластмассы.

Двигатели у большинства современных ракет жидкостные реактивные. В Космосе нет кислорода, приходится возить горючее и окислитель. В камерах жидкостных двигателей горят спирт, керосин, а также другие виды высококалорийного топлива. Окислители – чистый кислород, азотная кислота…

Есть ракеты, работающие на твердом топливе, У них горючее и окислитель в готовой смеси. Пища таких двигателей – порох различного состава. В последнее время работают над новыми видами твердых топлив.

Скорости, которые можно выжать из твердых и жидких топлив, все-таки невелики. Солнечную систему осваивать трудновато. И человек придумывает новое топливо, которое… не горит. Да, не горит: важно не «поджигать», а выбрасывать с большой скоростью реактивную струю, разгонять ее чем-нибудь…

Электрическое поле способно разогнать ионы – заряженные осколки атомов, «производимые» специальным генератором. На этом принципе работает ионный двигатель. Можно разгонять электрическим и магнитным полем вещество в состоянии плазмы: получается смесь электронов и ионов, плазменный двигатель. В ядерном двигателе рабочее вещество нагревается в реакторе, а затем выбрасывается через сопло. И наконец, пока еще совсем фантастический фотонный двигатель, выбрасывающий мощный поток фотонов – частиц света. Но это дело будущего. Ионные же, плазменные и ядерные двигатели – не за горами. Вероятно, и они займут свое место на космических кораблях.

Двигатель – это сила корабля, но сила слепая, без разума. Разум ракеты – ее приборы. Они строго следят за каждым колебанием, за каждым движением ракеты, не дают уклоняться от расчетной траектории.

Наш век называют ракетным. У него еще все впереди.

В колеснице, начиненной ракетами

Человек острого ума, острого пера и острой шпаги. Ненавидел чванство, тупость, невежество… И смеялся. Зло, безбоязненно, не щадя никого – будь то обалдевший от славы модный певец, или смиренный иезуит или вкрадчивый кардинал Мазарини… И, конечно, наживал себе врагов. Ему не простили ни его острот, ни его вольнодумства. Он погиб от удара, нанесенного трусливо, из-за угла…

А через два с половиной века вновь зазвучал его голос:

 
Свобода – вот мой плащ,
И храбрость – мой султан.
Так я иду вперед дорогою прямою,
И правда громче шпор звенит везде за мною!
 

Французского гвардейца Савиньена Сирано де Бержерака вывел на сцену Эдмон Ростан, написавший в 1898 году героическую комедию «Сирано де Бержерак». С тех пор лихой парижанин с большим носом и сверкающей шпагой неутомимо шагает по театральным подмосткам всего мира. Это о нем Горький писал Чехову: «Вот как надо жить – как Сирано!»

Поэт, драматург, солдат, философ, памфлетист, дуэлянт – неясно, что принесло ему больше славы. Его немыслимая храбрость потрясала служивших с ним в одной роте гасконцев, которые, если верить Дюма, никого, кроме себя, хвалить не умели. Он соперничал с Корнелем и Мольером на театральных подмостках. Современник Томаса Мора и Томмазо Кампанеллы, он не мог не создать своей утопии («Иной свет, или государства и империи Луны»), где жители – великаны в 12 локтей – ползают на четвереньках, а в качестве монеты используются… стихи. Но чтобы добраться до этой блаженной страны, надо было решить «актуальнейшую» для того времени проблему межпланетных перелетов. И Сирано – вполне в духе творений тогдашних ученых мужей – с издевательской серьезностью предложил ряд «научных» способов: обвязаться склянками с росой, которую притягивает Солнце, намазать тело бычьим мозгом, построить магнитный корабль и подбрасывать вверх железный шар.

Самое же эффектное (и, видимо, самое нелепое, с точки зрения Сирано) – путешествие в колеснице, начиненной ракетами и приводимой в движение силой фейерверка. Но именно за этот способ потомки провозгласили Сирано де Бержерака пророком, а мы предоставили ему место в этой книге.