Текст книги "К другим планетам"

Автор книги: Павел Клушанцев

сообщить о нарушении

Текущая страница: 1 (всего у книги 4 страниц)

Павел Клушанцев
К другим планетам

НАУЧНЫЙ РЕДАКТОР
КАНДИДАТ ТЕХНИЧЕСКИХ НАУК
А. ПОВАЛЯЕВ

Вы еще не знаете физики и математики и не всё понимаете в тех книгах, в которых рассказывается о ракетах, спутниках Земли, о межпланетных перелетах. А между тем вы мечтаете о полетах на другие планеты и хотите знать всё, что для этого необходимо, не правда ли? Книга П. В. Клушанцева ответит на ваши вопросы понятно и просто.

Уже сейчас, в наши дни, отправляются в дальние просторы космоса верные помощники человека – ракеты-автоматы. Недалеко время, когда полетит и человек, сперва к Луне, потом к Марсу, Венере.

Может быть, межпланетный корабль или внеземная станция будут не совсем такими, как в книге, да и люди в скафандрах, может быть, будут выглядеть немного иначе, – сейчас еще трудно предсказать точно.

Но все главное, все необходимое вы поймете и узнаете и в конце книги вместе с автором отправитесь в межпланетное путешествие.

Счастливого пути!

Совсем недавно, ребята, про полеты на другие планеты писали только в сказках и в фантастических рассказах. Не было никакой возможности долететь до них на самом деле.

А сегодня советские космические ракеты, самые настоящие, не выдуманные, уже успешно долетели до Луны. Правда пока – без людей. Но все равно, межпланетные перелеты уже перестали быть фантазией. Теперь не скажешь про них – «Так не бывает».

Сегодня ракета полетела с автоматами, завтра полетит с животными, послезавтра – с человеком.

Уже ясно, что межпланетные путешествия людей не за горами. Способ как лететь найден и проверен.

А это главное.

Межпланетные перелеты – совершенно новое для нас дело.

На чем ездят по земле, плавают по воде, летают по воздуху, все вы отлично знаете. Тысячи раз вы видели автомобили и паровозы, лодки и пароходы. Видели, как летают в небе самолеты и вертолеты.

А вот как полететь «выше неба»? Как добраться до других планет?

Об этом мы и решили рассказать вам.

Ведь не знать, как устроен межпланетный корабль, скоро будет так же стыдно, как сейчас не знать устройство автомобиля или парохода.

Воздух находится только у Земли. Он обволакивает Землю тонким слоем. Этот слой называют атмосферой. И если лететь к Луне или к планетам, то только самое начало нашего пути будет в атмосфере. Дальше придется лететь в «безвоздушном пространстве». Его называют иногда «межпланетным пространством» или «космическим пространством». Мы для простоты будем называть его «космосом».

Весь наш путь к Луне, Марсу или Венере можно разделить на два участка.

Совсем маленький участок – в атмосфере.

Очень большой участок – в космосе.

Давайте теперь и познакомимся по очереди с этими двумя участками нашего пути.

ЧТО ТАКОЕ КОСМОС?

Итак, воздух постепенно «сошел на нет». Начинается космос. Начинается «безвоздушное пространство». В нем, правда, попадаются частички воздуха и пылинки, улетевшие с Земли или с других планет. Но их здесь так мало, что для нас это пустота.

В этой пустоте нам ничто не будет мешать. Там ведь не может быть никакого встречного ветра.

Это хорошо!

Но зато в пустоте не полетишь на крыльях. Ведь даже в разреженном воздухе самолеты не могут держаться. А здесь они и подавно провалятся.

Это плохо!

Мы сейчас сказали слово «провалится». Что это значит?

Как что? «Провалится» – значит «начнет падать вниз».

Куда?

Вниз!

А что такое «низ»? И что такое «верх»?

Вы, наверное, сейчас думаете: «Ну за кого они нас принимают? Чудаки! Ведь каждый человек знает, что «низ» – внизу, где земля. А «верх» – наверху, где небо».

Но мы не зря спрашиваем. Ведь когда мы покинем Землю и окажемся где-нибудь на полпути между Землей и Луной, то небо окажется кругом нас. Что же тогда получится? Кругом верх? А низа совсем не будет?

Значит, здесь что-то не то.

Поэтому нам и придется в главе о космосе поговорить о том, что такое «низ» и что такое «верх».

Вот на земном шаре стоят трое ребят. И всех троих мы спросили: где низ и где верх?

Все трое покажут на Землю и скажут – «низ», а потом покажут на небо и скажут – «верх». Выходит какая-то путаница. У одних низ внизу, у других сбоку, у третьих – вверху.

А если взять сейчас да перевернуть Землю, то окажется, что для американских ребят низ стал «правильным», зато у русских стал наверху.

В чем дело?

Низом мы называем всегда то направление, куда падает камень, куда тянет подвешенный на шнурке грузик.

Грузик всегда висит к Земле.

Но Земля-то ведь шар!

В этом все дело. Значит, низ для каждого свой. Низ – это направление к центру Земли.

Почему же предметы падают на Землю?

Земля притягивает их к себе.

Вообще притягивают друг друга все предметы, но очень слабо. Только огромные предметы могут притягивать сколько-нибудь заметно. Невозможно уловить, как притягивают друг друга даже два громадных парохода.

А вот как притягивает к себе огромная планета Земля, очень легко заметить.

Земля притягивает к себе одинаково со всех сторон. И если с деревьев упадут все три мальчика, то все они полетят к Земле: на нашем рисунке один – вниз, другой – влево, третий – вверх.

Притягивает к себе не только Земля, но и Луна, и любое другое небесное тело.

Если мы представим себе трех мальчиков, стоящих на Земле и Луне, то каждый из них будет видеть других в самых невероятных положениях.

И каждый будет считать, что только он стоит правильно, а остальные «дурака валяют» и что скоро у них «голова закружится».

Но мы-то теперь знаем, что все они стоят нормально, как полагается.

Вначале все пойдет так же. Внизу под нами окажется Земля. Над головой – Луна.

Чем выше мы станем забираться, тем легче будет становиться чемодан. Но теперь уже не только потому, что его все слабее притягивает Земля, но и потому, что его все сильнее начинает тянуть вверх Луна. Она будет все больше помогать нам держать в руках чемодан.

Наконец мы доберемся до такого места на лестнице, где притяжение Луны сравняется с притяжением Земли.

Конечно, это место находится ближе к Луне, чем к Земле. Потому что Луна меньше Земли и силенок у нее меньше. В этом месте Луна и Земля будут тянуть чемодан в противоположные стороны с одинаковой силой. Ну и, конечно, чемодан здесь можно просто выпустить из рук. Он не будет никуда падать. Он ничего не будет весить.

И мы сами тут можем не держаться за лестницу, а висеть рядом с ней в пустоте. Ведь мы тоже ничего не будем весить, будем невесомы.

Если нас в этот момент спросить, где верх и где низ, то мы не сможем ответить, потому что мы будем чувствовать, что нас ничто никуда не притягивает.

Если же мы теперь начнем продвигаться по лестнице дальше к Луне, то притяжение Луны пересилит притяжение Земли и чемодан начнет тянуться к Луне.

Да и мы сами почувствуем что-то неладное. Кровь прильет к голове. Мы почувствуем, что висим головой вниз, почувствуем, что находимся уже не под Луной, а над Луной.

Придется перевернуться. И нам покажется, что перевернулся весь мир.

Луна была над головой, теперь стала под ногами. Зато Земля стала над головой.

Продолжая лезть по лестнице все в ту же сторону, мы будем теперь уже не «подниматься на Луну», а «опускаться на Луну». И, конечно, на вопрос, где низ, мы теперь, не колеблясь, ответили бы: низ – это Луна, она у нас под ногами!

Так вот что такое «низ» и «верх» в космосе?

«Низ» и «верх» могут довольно быстро поменяться местами. Все зависит от того, какое небесное тело нас сильнее притягивает. А мы, почувствовав, куда нас тянет, по привычке сейчас же повернемся в эту сторону ногами и скажем, – там низ.

Итак, мы знаем, куда падают предметы в космосе.

Теперь посмотрим, как они падают.

Вернемся к нашей первой лестнице, которая шла не к Луне, а в другую сторону, просто в космическое пространство. Поднимемся по ней примерно на такую же высоту, на какой движется Луна.

Остановимся и… выпустим чемодан из рук.

Луны близко нет, она сейчас находится по ту сторону Земли, и ее притяжение здесь незаметно. Зато притяжение Земли хоть и очень слабое, все же чувствуется. Чемодан медленно, точно нехотя, двинулся в сторону Земли. Словно мы положили его на воду в тихую речку с еле заметным течением, и он медленно поплыл от нас.

Как всякий падающий предмет, чемодан начнет постепенно разгоняться. За минуту он уже успеет «провалиться» на несколько метров и будет опускаться к Земле со скоростью человека, идущего вниз по лестнице. Для космоса с его просторами это все равно что стоять на месте.

Но вот прошел час, а скорость чемодана достигла всего лишь скорости едущего автомобиля! Он пролетел только 25 километров. Это из 380 000!

Все еще ничтожно мало.

Через двое суток падения чемодан разгонится до скорости артиллерийского снаряда, и все же будет пройдена только четвертая часть пути!

А чемодан летит все быстрее и быстрее. Он летит уже пятые сутки! И все время наращивает скорость!

И вот, наконец, Земля близко. До ее поверхности осталось всего несколько сот километров.

Знаете, какая скорость теперь у чемодана?

Вы не поверите – 11 километров в секунду!

И вот с такой колоссальной скоростью наш чемодан приближается к Земле. Что же теперь будет? Вдруг он попадет в город, в дом? Покалечит людей!

Не бойтесь. Над нами надежная крыша – атмосфера. Она не позволяет предметам быстро двигаться.

Наш чемодан врезается в атмосферу, как метеорит.

Он начинает вязнуть… тормозится…

Вспомните, как вы, купаясь, забегаете с берега в воду. Чем глубже, тем труднее бежать.

На вид воздух так прозрачен, а пробить его нет сил. И чемодан, точно ударившись о невидимое препятствие, разваливается и сгорает. На месте чемодана остается тающее дымовое облачко.

Видите, как интересно падают предметы в космосе?

Падают по нескольку дней. Падают медленнее перышка и быстрее артиллерийского снаряда. Падают и разбиваются… о воздух.

Все это надо знать, если мы хотим выбраться в космос.

Вот об этом мы теперь и поговорим.

Ведь никакой лестницы в космос на самом деле нет и никогда не будет. И воздуха там нет, чтобы держаться на крыльях.

Как же выбраться в космос и удержаться там?

Пока из самых больших пушек, построенных человеком, снаряды вылетают со скоростью не больше 1 -2 километров в секунду. А здесь нужно 8!

Представьте себе эту скорость. Мчаться со скоростью 8 километров в секунду – это значит за три секунды пересечь из конца в конец такой город, как Ленинград, или за полторы минуты домчаться от Ленинграда до Москвы!

Это огромная скорость. И поэтому, чтобы наше «чудо» свершилось, мало большой пушки. Надо еще, чтобы не было атмосферы. Ведь с такой большой скоростью сквозь атмосферу двигаться нельзя. Наш снаряд завязнет в атмосфере и сгорит.

Поэтому нам придется представить себе, что мы установили нашу пушку где-то в верхних, самых разреженных слоях атмосферы на какой-нибудь воображаемой огромной горе высотой в несколько сот километров.

Вот теперь наш опыт удастся.

Снаряд действительно будет летать вокруг Земли с «круговой скоростью» по «круговой орбите».

Он останется в космосе и не вернется на Землю!

Неважно, что на самом деле нет ни такой горы, ни такой пушки. Они нам понадобились временно только для того, чтобы понять, как скорость может помочь удержаться в космосе.

Это самое главное в книжке!

Итак, в космосе нельзя удержаться, стоя на месте.

В космосе можно удержаться только двигаясь.

Самая маленькая скорость, с которой можно удержаться в космосе вблизи Земли, – это «круговая скорость» – 8 километров в секунду. С этой скоростью можно кружиться вокруг Земли.

Ну, а как быть, если мы хотим лететь дальше в космос, например, хотим долететь до самой Луны?

Возьмем пушку еще более сильную. Но теперь уже одну. Вверх стрелять нет смысла, если снаряд падает обратно.

Выстрелим! Скорость снаряда – 10 километров в секунду!

При такой скорости снаряду еще труднее заворачивать к Земле. Он, правда, все-таки заворачивает, но недостаточно. Снаряд «не поспевает» за изгибом поверхности Земли и поэтому отдаляется от нее.

Но, удаляясь от Земли, снаряд, как и всякий предмет, брошенный от Земли, то есть вверх, начинает лететь все медленнее. А когда полет замедляется, уже нетрудно и покруче завернуть.

Снаряд плавно поворачивает и начинает снова приближаться к Земле. Теперь, когда он летит к Земле, то есть вниз, он начинает разгоняться. Скорость его возрастает, и поворачивать становится все труднее. Поэтому «довернуть» до самой Земли снаряду так и не удается. Он проносится мимо Земли, полого огибая ее с той стороны, где стоит пушка. Интересно, что, пролетая около пушки, он снова будет иметь скорость 10 километров в секунду. Поэтому дальше он полетит опять по тому же самому пути, по той же орбите.

Орбита эта, как видите, не круговая. Она похожа на вытянутый круг. Такой вытянутый круг называется: «эллипс». А орбиту, имеющую такую форму, называют «эллиптической».

Очень важно вот что. Стоит совсем немного увеличить скорость при выстреле, так называемую «начальную скорость», и орбита вытянется очень сильно.

Смотрите, если при выстреле толкнуть снаряд чуть сильнее, он отправится в полет с начальной скоростью не 10, а 11 километров в секунду и полетит уже в несколько раз дальше, «дотянет» до половины расстояния, отделяющего нас от Луны.

Если теперь добавить самую крошечку, всего одну десятую километра, или 100 метров в секунду, то снаряд пролетит еще вдвое дальше и сможет долететь до Луны.

А при начальной скорости 11,2 километра в секунду снаряд улетит за Луну, дальше в космос. При такой скорости он уже не завернет обратно и никогда не вернется к Земле.

Поэтому скорость 11,2 километра в секунду называют «освобождающей скоростью» или «скоростью отрыва».

Брошенный с такой скоростью снаряд может стать искусственной планетой. Он будет кружиться вокруг Солнца, как Земля.

Чтобы добросить снаряд до Марса или до Венеры, нужно бросить его еще немного сильнее. Нужно, чтобы он полетел с Земли со скоростью около двенадцати километров в секунду. Но добросить – это ведь еще не значит попасть.

Предположим, что мы хотим попасть в Луну. Мы швырнули снаряд с начальной скоростью 11,1 километра в секунду.

Вылетев из пушки, снаряд летит в космос, удаляясь от Земли, как брошенный к небу мячик, все медленнее и медленнее. Приближается к Луне наш снаряд уже совсем, как говорят артиллеристы, «на излете». Скорость его уменьшилась в десятки раз, и он «плетется» не быстрее обычного самолета.

Луна же не стоит на месте и не ждет. Она сама движется вокруг Земли по своей орбите, и довольно быстро.

За час она пролетает расстояние, равное своему поперечнику. Это километр в секунду!

Вот и попробуйте попасть в нее снарядом, который летит в несколько раз медленнее. Это все равно что попасть мячом в летящую птицу.

Надо очень точно целиться, но это не так-то просто.

Снаряд, брошенный нами со скоростью 11,1 километра в секунду, будет лететь до Луны около пяти суток. За это время Луна пройдет в космосе путь, равный расстоянию от нее до Земли.

Значит, целиться надо не в Луну, а на несколько сот тысяч километров вперед, совсем в другую часть неба.

Это бы еще не так страшно. Но беда в том, что время полета снаряда очень изменчиво.

Стоит чуть-чуть увеличить или уменьшить начальную скорость, как время полета изменится на много часов.

При начальной скорости 11,1 километра в секунду снаряд«подползет» к орбите Луны на пятые сутки. А при начальной скорости 11,2 километра в секунду он домчится до Луны всего за двое суток, потому что около лунной орбиты его скорость будет все еще свыше 2 километров в секунду.

Ошибешься в начальной скорости только на одну сотую – и снаряд прибудет на место встречи с Луной с ошибкой в несколько суток! А стоять и ждать друг друга в космосе они же не станут. Поэтому попасть в Луну очень трудно.

Еще труднее попасть в Марс или Венеру, которые гораздо дальше Луны.

Итак, для самого короткого космического путешествия, для полета на Луну нам нужно покинуть Землю со скоростью не менее 11,1 километра в секунду.

ЗНАЧИТ, НУЖНА БОЛЬШАЯ ПУШКА

В прошлом веке знаменитый писатель Жюль Верн – наверно, некоторые из вас уже знают и любят его книги – написал фантастический роман «От Земли до Луны».

Герои его книги построили колоссальную пушку.

Они вырыли в земле огромный колодец и прямо в него лили расплавленный металл. Получилась как бы зарытая в землю, обращенная жерлом к небу пушка. Она была таких размеров, что снаряд для нее был величиной с теперешний автобус. В снаряде оборудовали каюту на трех человек.

Жюль Верн послал своих героев на Луну, выстрелив их в снаряде из этой пушки.

А можно ли на самом деле использовать пушку для полета людей на Луну?]

Построить пушку такого размера, как у Жюля Верна, конечно, стоило бы огромных денег. Но в конце концов это возможно.

Предположим, что пушка есть. И снаряд есть.

Может ли вообще настоящая пушка толкнуть снаряд с космической скоростью в одиннадцать с лишним километров в секунду?

Снаряд вылетает из ствола пушки потому, что его толкают газы. Порох сгорел, образовалось много газов; им тесно, они стараются расшириться, ищут выход и поэтому гонят перед собой снаряд, как пробку, загораживающую выход.

Но оказывается, что газы, которые получились из сгоревшего пороха, сами не могут двигаться быстрее 5 километров в секунду. Поэтому все, что они в состоянии сделать, – это разогнать снаряд до своей собственной скорости. Они никак не могут разогнать снаряд до скорости в 11 километров в секунду. Ведь не можете вы катить перед собой тележку быстрее, чем вы сами бежите. Правда?

Вот и выходит, что мы нашли первую ошибку в проекте Жюля Верна. Никакая пушка, стреляющая порохом, какая бы она большая ни была, не может дать снаряду космической скорости.

Однако предположим, что как-то удалось выбросить снаряд с нужной скоростью.

Как будут чувствовать себя пассажиры в снаряде после выстрела?

Никак не будут чувствовать. Потому, что их уже не будет в живых. Они при выстреле будут мгновенно убиты. Выстрел – это сильнейший удар по донышку снаряда. Ничто живое не в состоянии выдержать такой толчок.

Это вторая ошибка в проекте Жюля Верна.

Но предположим, что нам как-то удалось смягчить удар и люди остались живы.

Снаряд вылетел из жерла пушки и должен теперь, чтобы вырваться в космос, пробить атмосферу. При скорости 11 километров в секунду снаряд вязнет в воздухе, нагревается. Воздух не успевает расступаться перед ним и стоит на его пути, как стена. И если снаряд в конце концов с огромным трудом, раскалившись добела, и пробьет атмосферу насквозь, то потеряет при этом почти всю свою скорость, «выдохнется».

Медленно поднимется он в космос на несколько сот километров и в изнеможении рухнет обратно на Землю.

Вот вам и третья ошибка.

Предположим опять, что снаряду каким-то образом все же удалось пробиться сквозь атмосферу. Вот он летит в космосе, с живыми пассажирами, со скоростью одиннадцать с лишним километров в секунду, все как задумано.

Мы уже знаем, что мало долететь до лунной орбиты. Надо еще попасть в Луну!

А вдруг произошла маленькая ошибка и скорость снаряда чуть больше или чуть меньше расчетной?

Вдруг путешественники уже в полете увидели, что им грозит промах?

Они не в состоянии исправить положение. Они не имеют никакой возможности управлять полетом снаряда.

Куда он их понесет, туда они и должны лететь.

А разве можно так путешествовать? Разве можно рисковать лететь на корабле без руля?

То, что снарядом, вылетевшим из пушки, нельзя в полете управлять, – это четвертый недостаток артиллерийского способа полета на Луну.

Но допустим, что снаряд летел совершенно точно и приближается прямо к Луне. Что теперь будет со снарядом? Ведь у путешественников нет никакой возможности плавно сесть на поверхность Луны так, как садится самолет на аэродром.

Ведь снаряд врежется в Луну с разгона, как в мишень. Сам он, может быть, при этом и не разобьется. Он – стальной. Но что будет с путешественниками?

То, что артиллерийский снаряд никак не может опуститься на Луну без удара, – пятый недостаток артиллерийского способа.

Наконец, на Луне нет второй пушки, чтобы выстрелить снаряд обратно на Землю. И путешественники никак не смогут вернуться обратно.

Это шестой недостаток.

А если путешественники и смогли бы взлететь с Луны, то у них все равно нет возможности плавно сесть на Землю.

Выходит, что артиллерийским способом на Луну лететь невозможно.

Семь недостатков! Каждого в отдельности достаточно, чтобы отказаться от этого проекта. А их целых семь!

В конце прошлого века читатели не особенно разбирались в этих делах, и тогда для фантастической повести пушка Жюля Верна годилась.

А сейчас нас уже не обманешь. Правда?

Но если не с помощью пушки, то как же иначе получить космическую скорость?

Как же построить космический корабль, который не имел бы ни одного из семи недостатков артиллерийского снаряда?

Ведь если подумать, то такой корабль должен:

1) тронуться с места плавно, чтобы не убить и даже не ушибить людей, находящихся в нем;

2) медленно пройти сквозь земную атмосферу, чтобы не тратить на это много сил. Он должен как бы «медленно выйти на хорошую дорогу»;

3) уже там, в безвоздушном пространстве, по «хорошей дороге» разогнаться до космической скорости;

4) быть управляемым в полете;

5) иметь возможность плавно опуститься на Луну, Марс или Венеру;

6) иметь возможность снова взлететь;

7) совершить плавную посадку на Землю. Вот каким должен быть космический корабль!

Ничто из того, что мы применяем здесь на Земле, не подходит: ни самолет, ни вертолет, ни воздушный шар, ни артиллерийский снаряд.

Как же быть?

Для того, чтобы решить задачу, «как двигаться в космосе», давайте сперва разберемся в том, как мы вообще двигаемся.