Текст книги "Открытие мира (Издание второе, переработанное и дополненное)"
Автор книги: Борис Ляпунов
сообщить о нарушении
Текущая страница: 5 (всего у книги 14 страниц)
Языком математических символов выразил Циолковский свое величайшей важности открытие. Он установил непреложный закон, которому подчиняется движение ракеты: скорость ее возрастает до огромных величин, если запас топлива достаточно велик.
Сколько, однако же, понадобится топлива ракете, чтобы превратиться в спутника Земли? Сколько его требуется для перелета на Луну? В первом случае топливный запас должен в пятьдесят раз превышать вес самой ракеты, во втором – в двести.
Таковы результаты приближенных расчетов. На практике эти цифры еще более возрастут. Кроме того, нельзя забывать о возвращении на Землю – для этого тоже нужно топливо. Оказывается, цифры угрожающе велики.
В современном ракетном самолете, предке будущего межпланетного корабля, топливо весит столько же, сколько машина, – единица на единицу. В современной крупной ракете – втрое больше. Разница, как видим, огромная. Казалось бы, опять безнадежный тупик! Ибо вместить такое колоссальное количество топлива не в состоянии никакая ракета, как бы велика она ни была.
Океанский теплоход берет на борт топлива всего десятую долю своего водоизмещения. Крупнейший в мире самолет весит сто восемьдесят тонн, из них на долю горючего приходится примерно половина, и лишь на рекордных скоростных самолетах удавалось запасать его в количествах двух третей от полетного веса.
Примеры, пожалуй, не очень удачные, так как самолет, корабль и ракета друг на друга не похожи. Но они показывают, каким может быть относительный запас топлива у транспортных сооружений XX века. Сколь бы легкими материалами мы ни располагали, никакие ухищрения не помогут построить гигант, сверх всякой меры начиненный горючим.
Есть, правда, и другой путь. Его подсказывает тот же основной закон механики ракетного полета. Оказывается, наибольшая скорость ракеты зависит еще и от того, как быстро вытекают газы из двигателя. Она тем больше, чем быстрее движение газовой струи.
Сейчас скорость истечения газов достигает двух с половиной километров в секунду. Стоит увеличить ее вдвое, и ракета достигнет круговой скорости при всемеро меньшем запасе топлива. В десять раз снизится запас топлива, необходимый для перелета на Луну. Запаса, в пятьдесят раз большего, чем вес конструкции, вполне хватит тогда для вылета из солнечной системы, для полета к звездам.
Так теория межпланетных путешествий подходит к решению проблемы скорости.
Работы Циолковского дали результаты столь грандиозные, что о них ранее не могли даже и думать. Человечество накануне полета во вселенную. Ясна задача, намечены средства ее решения, готов эскиз межпланетного корабля.
Казалось бы, трудности позади, инженерам остается только воплотить эскизы в чертежи, чертежи – в металл. И топливо для ракет есть – ведь ракетный двигатель создан давно, и люди будут готовы к космическому рейсу. Летают же они с огромными скоростями на реактивных самолетах! Но громадный запас топлива, который надо взять с собой, лишает всякой надежды достигнуть заветной цели. Она остается такой же далекой, как и раньше, словно не было мучительных поисков, словно не помогали математика и механика найти единственно верное решение, словно не преодолевались человеком одно за другим препятствия, поставленные природой.
Все дело в мощном источнике энергии. И хотя в наши дни энергетика ставит на службу человеку скрытые природой колоссальные силы, ведет наступление на атомное ядро, атомной ракеты пока все еще нет.
Те, кто складывал оружие без боя, говорили: «Забудьте о дороге к звездам, ждите, пока сила, скрытая в недрах атома, не будет поставлена на службу технике». Но те, кто верил в могущество разума, продолжали поиски.
Почти четверть века назад инженер Цандер, последователь Циолковского, предложил смелую идею – соединить межпланетную ракету с самолетом, который поднимет ее, а потом будет отдан в жертву во имя скорости. Части самолета, расплавленные в особом котле, добавятся к топливу и пойдут в пищу ракетному двигателю. Металлическое топливо даст возможность сэкономить общий запас горючего, необходимый для вылета в мировое пространство.
Позднее Цандером был разработан проект межпланетной ракеты, соединенной с двумя самолетами. Один из них, большой, должен был поднять ракету с Земли и послужить частично в качестве дополнительного топлива. На другом, малом, путешественники возвратились бы на Землю.
Цандер пробовал сжигать металлы, измельченные в порошок, искал способы практически доказать осуществимость своей идеи. На страницах его сочинений за сухими выкладками скрыта страстная уверенность в правоте этого дела, ставшего делом всей его жизни. «По моему убеждению, – пишет он, – ракеты, использующие большую часть своей конструкции в качестве горючего, будут первыми, при помощи которых удастся… отделиться от земного шара…»
Нельзя забывать, что эти слова писались в начале тридцатых годов нашего века, когда только начинали по-настоящему крепнуть крылья у самолета, а до ракеты, которая совершила бы прыжок за атмосферу и стала чемпионом скорости, было еще далеко. Новаторская идея Цандера и до сих пор остается в арсенале ракетостроения. Время покажет, что даст она технике космического транспорта.
Новые идеи выдвигал и Циолковский. После Великой Октябрьской социалистической революции к нему пришло заслуженное признание. Советское правительство окружило ученого заботой и вниманием. Работая, он продолжал поиски, искал ответа на вопрос, как преодолеть трудности, связанные с получением космических скоростей.
В двадцатом году, вернувшись к повести «Вне Земли», он написал: «От простой ракеты перешли к сложной, составленной из нескольких простых». Громадная ракета разделена на отдельные ячейки, в каждой из которых есть свой ракетный двигатель и запас топлива. Работать они могут все одновременно или поочередно. Так уже легче: груз как бы разбит на части. Но… облегчение весьма относительное: ведь отработанный отсек ракеты остается мертвым балластом, его надо тащить с собой, а для этого понадобится горючее.
А что, если сбрасывать ненужный балласт, облегчая движение всему кораблю? Через девять лет Циолковский выпускает книгу «Космические ракетные поезда».
«Одиночной ракете, чтобы достигнуть космической скорости, надо давать большой запас горючего, – отмечает он. – Поезд же дает возможность или достигать больших космических скоростей, или ограничиться сравнительно небольшим запасом составных частей взрывания».
«Поезд» – название не совсем удачное. В ракетном поезде нет вагонов, он состоит из одних паровозов. Это соединение нескольких ракет. Каждая из них способна тянуть или толкать остальные.
Как эстафету, передают ракеты друг другу право вести весь составной межпланетный корабль. Скорость его постепенно возрастает. Сделав свое дело, ракеты-ускорители отделяются и возвращаются на Землю. Последняя оставшаяся ракета с пассажирами и полезным грузом побеждает силу тяжести, и ее скорость достигает космической.
Как вывод из основного закона ракетного полета, Циолковский наметил два пути повышения скорости ракеты: увеличение запаса топлива и увеличение скорости истечения газов. Идеей составной ракеты он подсказал еще одну возможность: чем больше число ракет в поезде, тем больше окончательная скорость.
Теоретически восьмиракетный поезд, снабженный топливом, которое мы уже имеем или получим в ближайшем будущем, мог бы вырваться в мировое пространство. Вдобавок ракеты-ускорители не пропадают даром: их можно возвратить и использовать снова и снова, чтобы отправить в путешествие сколько угодно поездов.
Конечно, составную ракету построить не так-то просто. Однако теперь, спустя четверть века после рождения идеи, жизнь начала подтверждать верность найденного Циолковским пути. Круговая скорость – восемь километров в секунду, вторая космическая скорость – свыше одиннадцати километров в секунду – таковы результаты, достигнутые ракетным поездом благодаря успехам современной техники.
Циолковский прекрасно отдавал себе отчет в том, насколько все-таки сложное и дорогое дело ракетные поезда. Поэтому он до конца своих дней, даже будучи тяжело больным, настойчиво искал более простых путей достижения космической скорости.
И вот, наконец, он сообщил о новом открытии:
«Сорок лет я работал над реактивным полетом, в результате чего дал – по общему признанию, первый в мире – теорию реактивного движения и схему реактивного корабля. Через несколько сотен лет, – думал я, – такие приборы залетят за атмосферу и будут уже космическими кораблями. Непрерывно вычисляя и размышляя над скорейшим осуществлением этого дела, я натолкнулся на новую мысль относительно достижения космических скоростей.
Последствием этого открытия явилась уверенность, что такие скорости гораздо легче получить, чем я предполагал. Возможно, что их достигнут через несколько десятков лет, и, может быть, современное поколение будет свидетелем межпланетных путешествий».
Переливание горючего в полете – вот этот новый прием достижения высоких космических скоростей. С Земли стартует не поезд, а несколько соединенных бок о бок ракет. Их двигатели работают одновременно, все они набирают скорость, пока не израсходуют часть топливного запаса. Тогда половина ракет пополняет свои баки за счет остальных. Пустые отделяются и возвращаются на Землю, оставшиеся продолжают лететь, уже полностью заправленные топливом.
Этот прием повторяется несколько раз, и в конце концов остается последняя, пассажирская ракета, разогнанная остальными уже почти до космической скорости. Как и раньше, ракета теперь не бессильна, ее баки полны: еще одно решающее усилие – и на циферблате указателя скорости стрелка доходит до заветной цифры.
В ракетном поезде ускорители берут на себя тяжесть огромного запаса топлива, которую не под силу нести одной ракете. Однако каждый ускоритель должен толкать весь поезд и, значит, иметь двигатель с чрезвычайно большой тягой.
В новом варианте составной ракеты ускорители не только делят между собой топливный запас, но и соединенными усилиями, работой всех своих двигателей, а не какого-нибудь одного, помогают достигнуть космической скорости.
Есть проекты, идеи, мысли, которые принадлежат будущему, и оценить их по достоинству может только время.
Более четверти века прошло со времени рождения первого в мире самолета до торжества авиации. Десятилетия ждала воплощения идея реактивного двигателя. Столетие понадобилось, чтобы набросок совершенного теплового двигателя – газовой турбины – превратился в инженерный проект, а затем в реальную машину.
Ракета на жидком топливе, предложенная Циолковским в начале нашего века, поднялась в воздух лишь в конце двадцатых годов. Но разве мог кто-нибудь тогда, глядя на ее робкий взлет, сказать, что уже полтора десятилетия спустя она будет совершать полеты на сотни километров! А от ракеты-спутника Земли и межпланетной ракеты тогда, казалось, отделяли нас многие десятки лет… Жизнь внесла свои поправки: от первого взлета ракеты до первого спутника прошло всего двадцать восемь лет!
Так и сейчас трудно оценить полностью все значение трудов Циолковского и других ученых, решающих проблему достижения космических скоростей. Вероятно, и сейчас развитие техники внесет что-то новое, чего нельзя было ранее предугадать. Возможно, будут предложены другие проекты, намечены иные, более короткие и менее сложные пути.
ПИОНЕРЫ ПОКОРЕНИЯ КОСМОСАУ этого шарика с длинными усами антенн оказалась самая удивительная судьба, какую только можно себе представить для творения человеческих рук.
Стремясь сохранить для грядущих поколений память о наших днях, двадцать лет назад на Всемирной выставке в Нью-Йорке американцы погребли глубоко в земле «бомбу времени». В прочный металлический футляр положили наиболее характерные предметы нашего века, в число которых попали библия, сигареты «Кэмел» и модная дамская шляпка. Вот чем хотели поразить они своих далеких потомков – жителей семидесятого века. Неизвестно, конечно, какие мысли вызовет такая находка.
Наш же шарик «прожил» всего девяносто четыре дня. Он залетел в космос и не вернулся на Землю. На Всемирной выставке в Брюсселе миллионы людей увидели копию первого искусственного небесного тела. Оригинал не сохранился, но память о нем, несомненно, переживет века, и человечество навсегда сохранит сознание величия этого шага – запуска первого спутника.
Пионер покорения космоса имел скромный и отнюдь не внушительный вид. Размером с большой мяч, он поблескивал гладко отполированной металлической поверхностью. Ничего загадочного не было и в торчащих в разные стороны штырях антенн. И тем не менее при взгляде на него люди испытывали какое-то особенное чувство. Появился ничтожно малый по сравнению с планетами, но полноправный член солнечной семьи! Как и они, как и Луна, этот шарик подчинялся законам небесной механики, хотя был создан не природой, а людьми! Он превратил человека в гражданина вселенной, он доказал, что людям покорятся просторы космоса, как некогда покорилась Земля.
Одна цифра, связанная с первым спутником, поразила иностранных ученых. Некоторые из них даже спрашивали у советских коллег: не ошибка ли это? Может быть, запятая здесь стоит не на месте – не 83,6, а 8,36? Речь шла о весе. Да, он был достаточно велик. За каждый килограмм, посланный в космос, в путешествие вокруг Земли, надо платить дорогой ценой – огромной тратой энергии. А успехи химии ракетных топлив, в свою очередь, достаются тяжелым трудом, годами опытов, обширными изысканиями целой армии людей. И не одних только химиков, а инженеров и ученых самых разных специальностей, ибо ракета-спутник воплощает в себе достижения «переднего края» ряда отраслей техники, ряда областей науки.
Еще большее изумление вызвала другая цифра. Вес аппаратуры и оборудования второго советского спутника составил 508,3 килограмма! Герметическая кабина с Лайкой уже явилась богато оборудованной лабораторией для изучения на опыте вопросов космической медицины. Кроме нее, в передней части ракеты, превратившейся в спутник, разместились еще разнообразные приборы. Одни из них несли «службу Солнца» – регистрировали излучения, которые поглощаются атмосферой и не доходят до поверхности Земли. Другие служили «ловушками» космических лучей. Третьи отмечали температуру и давление. Два радиопередатчика, питание для них и всего приборного хозяйства, аппаратура, передающая результаты измерений, – дополняли груз.
А в мае 1958 года мир был поражен новой победой наших ученых, инженеров и рабочих.
Мощной ракетой-носителем был выведен на орбиту третий спутник, намного превосходящий по своим данным первые два. Он проносился над земной поверхностью, удаляясь от нее почти на 1 900 километров. Вес и размеры третьего спутника таковы, что его с полным правом можно назвать подлинно космическим кораблем. Вес – 1 327 килограммов, длина – 3,57 метра, диаметр – 1,73 метра – эти цифры говорят сами за себя. И, несмотря на большие параметры, продолжительность жизни третьего спутника ожидается много большей, чем у первых двух: не 94, не 103 дня, а значительно дольше!
Богато оснащенный различными приборами, спутник позволяет проводить всевозможные геофизические и физические исследования. Свойства ионосферы, состав и давление воздуха в верхних слоях атмосферы, магнитное поле Земли, космическое и солнечное излучения, микрометеоры – вот перечень проблем, которые исследует спутник. Трудно переоценить значение нового шага во вселенную!
Наш третий спутник-гигант – большая космическая лаборатория. Одна его аппаратура весит почти тонну. Богатое приборное оборудование – характерная черта, отличающая его от двух его младших собратьев.
Впервые спутник оснащен приборами, которые позволяют непосредственно измерять давление и состав самых верхних слоев атмосферы.
Батарея на третьем спутнике состоит из нескольких секций, размещенных спереди, на боковой поверхности и на заднем днище. Благодаря такому устройству батарея дает ток при любом положении спутника относительно Солнца. Этот дополнительный источник питания позволил уменьшить вес, за счет чего оказалось возможным разместить на спутнике больше приборов. Вопрос о том, насколько хорошо будет работать солнечная батарея в условиях космического полета, представляет большой интерес для будущего.
За спутником ведется постоянное наблюдение с помощью радиотехнических и оптических средств. Все данные наблюдений обрабатываются быстродействующими счетными электронными машинами.
И третий советский спутник внес свой вклад в дело изучения вселенной. Теперь уже полностью выполнена вся намеченная программа научных измерений.
Десятки тысяч наблюдений дали возможность точно рассчитать его орбиту, определить, как тормозится он атмосферой. А это позволяет судить о плотности воздуха на больших высотах. Когда же спутник, облетая Землю, приближался к ней, давление и плотность измерялись специальными манометрами. Оказалось, что на высоте 266 километров плотность в 10 миллиардов раз меньше, чем у поверхности нашей планеты. А при подъеме еще на 100 километров она уменьшается дополнительно в 10 раз.
Обнаружены очень интересные факты. Атмосфера с заметно ощутимой плотностью простирается гораздо выше, чем предполагали до сих пор. Неожиданно велика оказалась напряженность электрического поля в «верхней» атмосфере Земли.
Еще более совершенные приборы позволили расширить наши представления о космических лучах. Выяснилось, что Земля окружена ореолом из быстро-движущихся частиц, который она удерживает своим магнитным полем. Получены новые данные о плотности метеорного вещества. Наконец успешно работали солнечные батареи.
Самое важное, о чем говорят уже первые, предварительные данные, это то, что человек сумел, послав точнейшие приборы на недоступную ранее высоту, добыть ценнейшие результаты о свойствах земной атмосферы.
Третий искусственный спутник является важнейшим шагом на пути создания космического корабля. Новая летающая лаборатория, оборудованная разнообразной научной аппаратурой, помогает раскрывать тайны природы. Это стало возможным благодаря ракетам – мощному средству исследований в таких областях, которые до недавнего времени оставались недоступными для человека.
Уже послана советская ракета в сторону Луны, она преодолела неизмеримо большее расстояние, чем от Земли до Луны. Не на тысячу семьсот, а на сотни миллионов километров удалилась она от нашей планеты.
Все более тяжелые спутники – тот путь, который действительно привел к подлинной победе человека над пространством. Поэтому третий наш спутник так удивил мир. Поэтому вызвала такое восхищение наша космическая ракета. Последняя ее ступень весит почти полторы тонны! Американские спутники-крошки, посланные, наконец, в пространство после ряда неудач, весили менее двадцати килограммов каждый, а небольшие лунные американские ракеты упали на Землю.
Полеты в мировое пространство, даже если бы удалось продлить маршрут как угодно далеко, не самоцель. Только с приборами, радиопередатчиками, а потом, возможно, и с телевизионной установкой стоит отправлять ракеты в дальний полет. Только тогда, оставаясь на Земле, мы словно побываем в космосе, сможем раскрыть его тайны.
Тем не менее даже маленькие искусственные космические тела, которые двигаются в окрестностях нашей планеты, оказывают огромную услугу науке. Они разведчики верхней атмосферы и могут пробыть в ней месяцы и годы. Наблюдая за ними, можно судить о плотности воздуха там, где обычные ракеты проводят лишь немногие минуты. Да и рекорд высоты остается за ними: им доступны самые крайние области воздушного океана. Они могут быть и исследователями планеты, вокруг которой совершают свой путь, – ее формы, силы тяжести на ней. Наконец они смогут служить маяками для навигации и помощниками географа. С помощью этих крошечных шариков будут уточняться карты громаднейшего шара – Земли, измеряться, и притом весьма точно, любые расстояния на нем.
Ежедневно с площадок метеостанций взмывают в воздух шары-пилоты. Ветер уносит их, и, следя за полетом, наблюдатели узнают о скорости и силе воздушных течений, хотя и не на слишком большой высоте. Маленький шарик ловят в особые подзорные трубы, его цепко, как прожектора самолет, держит на прицеле луч радиолокатора. Подобно шару-пилоту может летать, только уж на недоступных для воздухоплавателей высотах, шар-спутник, как и его младший собрат, тоже без приборов. Кстати, у них может быть сходство и по устройству: «небесный глаз» – легкая оболочка, которая выбросится из ракеты, – автоматически наполнится затем газом, раздуется, и маленький шарик заблестит в солнечных лучах ярче самой яркой звезды. Его легко сфотографировать или проследить за ним радиолучом.
Ежедневно взлетают в воздух шары-зонды – автоматические летающие метеостанции, уже с приборами и передатчиками. Радиосигналы докладывают о температуре, давлении, влажности.
И так во множестве мест, в строго определенные часы. Словно человек-великан оглядывает сверху свои владения, чтобы потом сказать: вот какую погоду ждите завтра! Это он говорит для всех: «Завтра, по сведениям Центрального института прогнозов…» К нему прислушиваются тогда летчики на аэродромах, капитаны в портах, альпинисты в походе, геологи в экспедициях, да и мы всегда с интересом слушаем сводку погоды. А в ее составлении участвовали тысячи станций, находящихся близ Северного и Южного полюсов, в горах и других глухих уголках, которые даже невозможно перечислить.
В космосе нет погоды. Но там будет своя служба – служба Солнца, космических лучей, метеоров и космической пыли, полярных сияний, магнитного поля Земли, ее облачного покрова. Подобно шарам-зондам, ее будут нести маленькие шары-спутники. Приборы на них непрерывно поведут наблюдения. Их запишет автомат на магнитную ленту. Когда космическая лаборатория станет пролетать над приемными станциями, включится передатчик: все, что записано, узнают тотчас же люди на Земле. Нечто похожее на разведку погоды… Но одна такая долго летающая в заоблачных далях звездочка способна заменить тысячи лабораторий на Земле.
Иссякнут батареи, замолчит передатчик, погибнет сам шарик – новые придут ему на смену. И если бы можно было, как делается в кино, снять сцены рождения и гибели каждой из этих созданных человеком звезд, а потом собрать их вместе, мы увидели бы фантастически красивую картину.
По небосводу, поблескивая, проносится яркая звезда. Вот она скрывается, затем появляется снова, и вдруг вместо нее уже тянется блестящий след, тянется и пропадает где-то у горизонта. На смену ей взлетает другая…
Впрочем, здесь мы уже забежали в будущее, охватив, правда, далеко не все, что будет. Будут не только спутники-крошки. Путь, несомненно, ведет к спутникам-гигантам, орбиты которых опояшут нашу планету и приблизятся к Луне. Этот путь начат первыми спутниками – пионерами будущих космических путешествий. Построив их, мы вступили в тот удивительный век, когда и до самой далекой планеты, оказывается, не так уже далеко.
