Текст книги "Циолковский. Жизнь и технические идеи"
Автор книги: Яков Перельман
Жанр:
Биографии и мемуары
сообщить о нарушении
Текущая страница: 7 (всего у книги 9 страниц)
Как же представлял себе Циолковский устройство ракеты для полетов в мировом пространстве, того «звездолета» (термин позднейшего времени), который призван осуществить межпланетные путешествия? Новое энергетическое вооружение потребовало и новой конструкции ракеты. Ракета старого типа, пороховая, собственно говоря, не имела никакого механизма. Не было нужды заботиться о бесперебойном сгорании пороха: раз зажженный, он сгорал до конца, не требуя никаких забот со стороны; даже при желании трудно было бы остановить раз начавшееся горение порохового заряда. Другое дело ракета жидкостная: в ней должен быть хорошо обдуманный механизм для регулярной подачи горючего и окислителя в камеру сгорания, для вспышки и т. п. Короче говоря, жидкостная ракета ставила перед изобретателями ряд сложных задач.
В 1913 г. я обратился к Циолковскому с просьбой набросать схему того, как представляет он себе будущий ракетный корабль. В ответ он прислал мне эскизный набросок, изображенный на стр. 126.
Схема устройства ракетного корабля Циолковского.
Эскиз этот не претендует на то, чтобы изображать пространственное размещение частей корабля; он представляет лишь графическую схему, иллюстрацию логического расчленения самой идеи. (Этого не знали некоторые иностранные авторы, которые, внеся в чертеж конструктивные «улучшения», напечатали его как «проект ракетного корабля Циолковского». Из иностранной прессы «проект» перекочевал и в некоторые советские издания.) К своему наброску Циолковский присоединил следующие строки:
«Прилагаю интересующую Вас схему реактивного прибора с пояснением.
Труба (А) и камера (В) из прочного и тугоплавкого металла покрыты внутри еще более тугоплавким материалом, например, вольфрамом.
С и D – насосы, накачивающие жидкий кислород и углеводы в камеру (В) взрывания.
Е – руль из двух взаимно перпендикулярных плоскостей. Взрывающиеся разреженные и охлажденные газы, благодаря этим рулям, изменяют направление своего движения и таким образом поворачивают ракету[22]22
На схеме руль не воспроизведен.
[Закрыть].
Во время десятиминутного (или более кратковременного) взрывания люди будут находиться в таком состоянии, что на управление вручную надеяться невозможно. Необходим автоматический, заранее испытанный прибор.
Ракета еще имеет вторую наружную тугоплавкую оболочку. Между обеими оболочками (F, F, F) есть промежуток, в который устремляется испаряющийся жидкий кислород в виде очень холодного газа. Он препятствует чрезмерному нагреванию обеих оболочек при быстром движении ракеты (в земной атмосфере).
Жидкий кислород и такой же углевод разделены друг от друга непроницаемой оболочкой.
J – труба, ведущая испаренный холодный кислород в промежуток между двумя оболочками. Он выбрасывается через отверстия К»[23]23
На полях пояснения приписка: «Право, это дорогие мысли. Поместите их в журнале». (Я напечатал их в журнале «Природа и Люди».)
[Закрыть].
Действие аппарата описано Циолковским в одной из его работ так:
«Аппарат имеет снаружи вид бескрылой птицы, легко рассекающей воздух. Большая часть внутренности занята двумя веществами в жидком состоянии: водородом и кислородом. Они разделены перегородкой и соединяются между собой только мало-помалу. Остальная часть камеры, меньшей вместимости, назначена для помещения наблюдателя и разного рода аппаратов, необходимых для сохранения его жизни, для научных наблюдений и для управления. Водород и кислород, смешиваясь в узкой части постепенно расширяющейся трубы, соединяются химически и образуют водяной пар при весьма высокой температуре. Он имеет огромную упругость и вырывается из широкого отверстия трубы с ужасающей скоростью по направлению трубы или продольной оси камеры. Направление давления пара и направление полета снаряда прямо противоположны».
За три года до смерти Циолковский опубликовал более подробное описание будущего ракетного корабля в статье, озаглавленной «Звездолет» (1932 г.). Статья невелика, и мы приводим ее тут полностью.
«„Звездолет“ – тот же аэроплан только без воздушного винта. В виду чрезвычайной быстроты движения крылья имеют едва заметную вогнутость. Элементы взрыва, т. е. горючее и кислород, разъединены. Они накачиваются в карбюратор двумя поршневыми насосами. Здесь они встречают особую „решетку смешения“ и взрываются разными способами. Из огненной камеры они устремляются в коническую трубу, из которой быстрым, охлажденным от расширения и разреженным потоком вырываются наружу в кормовой части снаряда. Отдача этих газов и производит непрерывно ускоряющееся движение ракеты. У расширенной наружной части трубы („дюзы“) находятся рули: направления, высоты и боковой устойчивости. Благодаря стремительному потоку выхлопных газов они работают и в пустоте независимо от окружающей среды.
В огненной камере происходит ряд взрывов, как в браунинге или пулемете. Разница только та, что в реактивном звездолете ствол конический, взрыв холостой (без пули), да составные части взрывного вещества разделены и смешиваются только в огневой коробке. Еще разница: они накачиваются при посредстве особого двигателя. Последнее условие можно устранить, используя отдачу (реакцию), как ее использует пулемет. Это еще упрощает наш снаряд, который уже немного тогда будет отличаться от пулемета.
Последний делает до десяти и более взрывов в секунду. Число взрывов в звездолете может быть еще больше, так как холостые взрывы скорее освобождают трубу (дюзу) от газов. Авиационные моторы могут давать в рабочих цилиндрах до 20 и более взрывов в секунду. Известен даже двигатель с сотней оборотов, или 50 взрывами в секунду.
Если каждое накачивание будет давать 100 граммов взрывчатого вещества, то при 40 залпах в секунду будет сожжено 4 килограмма взрывчатых материалов. Этого будет довольно для полета звездолета весом в тонну и для его непрерывно ускоряющегося движения.
Но взрывная камера и коническая труба (дюза) может сильно накалиться, если не принять предохранительных мер к их охлаждению. Поэтому они окружены жидким горючим, а жидкое горючее – жидким, свободно испаряющимся кислородом. Эти жидкости полезно непрерывно перемешивать.
Надо еще помнить, что металлическая труба – хороший проводник тепла. А потому расширенная ее часть, сильно охлажденная расширяющимися газами, будет путем теплопроводности передавать свой холод узкой накаленной части трубы и тем умерять ее жар. Правильнее сказать: жар узкой части переносится в холодный конец трубы.
В пулеметах и других огнестрельных орудиях трудно хорошо использовать тепло горения, потому что труба (ствол) обязательно должна быть цилиндрической и очень длинной. В звездолете же труба – коническая, сильно расширенная, и потому ее можно делать тем короче, чем угол конуса или его расширение больше (но не больше 30°).
Если осуществим пулемет, то осуществим и звездолет. Остается только заимствовать часть его механизма отдачи, чтобы избавиться от особого мотора.
Приняв секундный расход взрывчатого вещества в 4 килограмма, а полный снаряженный вес звездолета в тонну, найдем, что запас взрывчатого вещества в 0,8 тонны (800 килограммов) израсходуется в течение 200 секунд. В это время звездолет, устремляясь под углом примерно в 30° к горизонту, быстро достигнет разреженных слоев воздуха и приобретет такую скорость, которая выкинет его за пределы атмосферы».
В своих трудах о ракете Циолковский не только заложил основы ракетной механики, не только разработал вопрос о горючем для ракетных аппаратов, но обсуждал и многие стороны будущего межпланетного путешествия, т. е. занимался проблемами звездной навигации. Он вычислил скорость, какую должен иметь ракетный корабль для того, чтобы, покинув Землю, сделаться спутником земного шара, достигнуть Луны, той или иной планеты; определил пути следования ракеты и т. п. После чтения его работ у читателей не остается сомнений, что заманчивая мечта о достижении иных миров, о путешествии на Луну, на астероиды, на Марс может со временем превратиться в реальную.
Высадка на Луну, на малую планету или на один из мелких спутников больших планет, если только поверхность их в таком состоянии, что делает спуск возможным, будет лишь вопросом достаточного количества топлива. Надлежаще направленными взрывами можно уменьшить огромную скорость снаряда настолько, чтобы посадка его совершилась плавно и безопасно. Но надо иметь еще в резерве достаточно горючего, чтобы вновь покинуть временное пристанище, преодолеть силу притяжения планеты и пуститься в обратный путь с необходимым запасом топлива для спуска на Землю.
В особых непроницаемых костюмах, вроде водолазных, будущие моряки вселенной, достигнув планеты, смогут рискнуть выйти из небесного корабля. С запасом кислорода в металлическом ранце за плечами будут они бродить по почве неведомого мира, делать научные наблюдения, исследовать его природу, собирать коллекции… «Стать на почву астероидов, поднять рукой камень с Луны, наблюдать Марс с расстояния нескольких десятков километров, высадиться на его спутник или даже на самую его поверхность, что может быть фантастичнее? С момента применения ракетных приборов начнется новая великая эра в астрономии: эпоха более пристального изучения неба» (Циолковский).
Пришлось бы занять слишком много места в этой книге, если бы мы взялись пересказать здесь хотя бы вкратце все богатое содержание ракетных работ Циолковского. Но чтобы читатель мог составить себе представление о разнообразии затрагиваемых в них вопросов, далее приводится перечень глав его работы 1911 г.:
Скорость, необходимая телу для удаления от планеты. Время полета. Сопротивление атмосферы. Картина полета. Кругом Земли. Кривые движения и скорости. Средства существования во время полета. Питание и дыхание. Спасение от усиленной тяжести. Борьба с отсутствием тяжести. Мечты. Будущее реактивных приборов. Ожидающие Землю бедствия устранит реактивный прибор. Невозможное сегодня станет возможным завтра.
Размышляя о будущих полетах в мировое пространство, Циолковский много внимания уделял обстановке пребывания пассажиров звездолета и тем ощущениям, которые предстоит им пережить. Сильно развитое воображение, подкрепляемое глубоким знанием и чутьем физика, помогло «патриарху звездоплавания» нарисовать правильную и убедительную по своим подробностям картину жизни в каюте ракетного корабля. Читатель, я уверен, с интересом прочтет относящуюся сюда главу из его работы 1911 г. (приводим ее с несущественными пропусками).
«Хотя до путешествия в пространство „ой, как далеко“, но допустим, что все готово, изобретено, осуществлено, испытано; мы уже устроились в ракете и приготовились к поднятию, а наши приятели наблюдают за нами.
Мы будем относить явления к ракете, наши знакомые – к Земле, астрономы Марса – к своей планете и т. д. Все эти явления будут относительны, потому что всякого рода явления зависят между прочим и от формы движения тела, к которому относятся явления.
Отправившись в путь, мы будем испытывать весьма странные, совсем чудесные, неожиданные ощущения, с описания которых и начнем.
Подан знак, началось взрывание (сжигание заряда), сопровождаемое оглушительным шумом. Ракета дрогнула и двинулась в путь. Мы чувствуем, что страшно отяжелели. Четыре пуда (65 килограммов) моего веса превратились в 40 пудов[24]24
Предполагается, что ракета снимается с места с ускорением около 100 м в секунду за секунду. 40 пудов – около 650 кг.
[Закрыть]. Тяжесть в ракете, по-видимому, увеличилась в 10 раз. Об этом нам бы возвестили: пружинные весы, ускоренные качания маятника, более быстрое падение тел, уменьшение величины капель, утяжеление всех вещей и много других явлений.
Испытываемая нами адская тяжесть будет ощущаться около 2 минут, пока не окончится взрывание и его шум. Затем, когда наступает мертвая тишина, тяжесть так же моментально исчезает, как и появилась. Теперь мы поднялись (полет предполагается отвесный) на высоту 575 километров. Тяжесть не только ослабела, она испарилась без следов. Сила земного тяготения действует одинаково на ракету и на находящиеся в ней тела. Поэтому нет разницы в движении ракеты и помещенных в ней тел. Их уносит один и тот же поток, одна и та же сила, и внутри ракеты как бы нет тяжести.
В этом мы убеждаемся по многим признакам. Все неприкрепленные к ракете предметы сошли со своих мест и висят в воздухе, ни к чему не прикасаясь; а если они и касаются, то не производят давления друг на друга или на опору. Сами мы также не касаемся пола и принимаем любое положение: стоим и на полу, и на потолке, и на стене; стоим перпендикулярно и наклонно; плаваем в середине ракеты, как рыбы, но без усилия. Ни один предмет не давит на другой, если их не прижимать друг к другу.
Вода не льется из графина, маятник не качается и висит боком. Громадная масса, привешенная на крючок пружинных весов, не производит натяжения пружины, и весы всегда показывают нуль. Рычажные весы тоже бесполезны: коромысло их принимает всякое положение, независимо от равенства или неравенства грузов на чашках.
Масло, вытряхнутое из бутылки с некоторым трудом (так как мешает давление воздуха), принимает форму колеблющегося шара; разбиваем его на части, получаем группу из меньших шаров.
Ртутный барометр поднялся доверху, и ртуть наполнила всю трубку.
Двухколенный сифон не переливает воду.
Выпущенный осторожно из рук предмет не падает, а толкнутый двигается прямолинейно и равномерно, пока не ударится о стенку или не наткнется на какую-нибудь вещь, чтобы снова придти в движение, хотя с меньшей скоростью. В то же время он вращается; трудно толкнуть тело, не сообщив ему вращения.
Нам легко, как на нежнейшей перине, но кровь немного приливает в голову.
Все тихо, покойно. Открываем наружные ставни окон и смотрим через толстые стекла во все шесть сторон. Мы видим два неба, два полушара, составляющих вместе одну сферу, в центре которой мы как будто находимся. Одна половина – черная со звездами и солнцем; другая со множеством пятен. Это Земля, с которой мы только что простились. Она кажется нам, по законам перспективы, вогнутой, как круглая чаша, внутрь которой мы смотрим. По мере удаления от поверхности Земли и поднятия в высоту, земной шар, в этом ли виде или в виде серпа, как будто уменьшается, между тем как мы обозреваем все бòльшую и бóльшую часть его поверхности.
Верха и низа в ракете собственно нет, потому что нет относительной тяжести, но субъективное ощущение верха и низа все-таки остается. Мы чувствуем верх и низ, только места их сменяются с переменою направления нашего тела в пространстве. В стороне, где наша голова, мы видим верх, где ноги – низ. Если мы обращаемся головой к нашей планете, она нам представляется в высоте; обращаясь к ней ногами, мы погружаем ее в бездну.
Наблюдающие нас с Земли видели, как ракета, сорвавшись с места, полетела кверху, подобно падающему камню, только в противоположную сторону и в 10 раз стремительнее. Скорость поднятия к небу все возрастает, но заметить это (с Земли) трудно. Через 5 секунд ракета уже на высоте километра, через 15 секунд на высоте 10 км, через полминуты – уже на высоте 40 км, но мы продолжаем ее видеть невооруженными глазами, так как ее предохранительная тугоплавкая и неокисляющаяся оболочка светит, подобно звезде. Выйдя из атмосферы, ракета охлаждается и понемногу гаснет. Теперь ее можно разыскать только в телескоп.
Жар не проник до нас, сидящих в ракете, так как мы предохранены от нагревания непроводящим тепло слоем; кроме того, у нас – могучий источник холода – испарение жидких газов.
Кажущееся отсутствие тяжести в снаряде продолжается все время, пока нет взрывания[25]25
Читатель должен помнить, что когда ракета достигла требуемой скорости, сжигание топлива прекращают и предоставляют ракете лететь дальше по инерции, подчиняясь лишь силе всемирного тяготения.
[Закрыть] и пока ракета не вращается. Все явления, свойственные среде, лишенной силы тяжести, наблюдаются в ракете и около нее. Сила притяжения самой ракеты, людей и взятых с собою предметов очень мала и обнаруживается перемещением строго неподвижных (первоначально) тел – конечно, относительно друг друга – лишь в течение часов. Если же вещи имеют хотя ничтожное движение, влияния Ньютонова тяготения нельзя обнаружить».
К приведенному сейчас описанию необычайных явлений внутри ракеты, свободно брошенной в мировое пространство, интересно прибавить, что многие из этих мысленных экспериментов могут быть проверены в физическом кабинете. Аппараты и соображения, сюда относящиеся, описаны и изложены в книге Я. И. Перельмана «Знаете ли вы физику?», изд. 2-е. Опыты, проделанные на подобных приборах, подтверждают частности парадоксальной картины, нарисованной воображением Циолковского.
Четыре десятилетия размышлял Циолковский над проблемой межпланетных перелетов[26]26
Циолковский сообщает, что математические формулы, относящиеся к теории ракеты, выведены им уже в конце 90-х годов: «Старый листок с окончательными формулами, случайно сохранившийся, помечен датою 25 авг. 1898 г. Но теорией ракеты я занимался ранее этого времени, именно с 1896 г.».
[Закрыть], и к концу жизни у него постепенно сложился определенный план осуществления смелого замысла. Мы познакомим сейчас читателя с этим планом по сокращенному тексту моей книги «Межпланетные путешествия», соответствующая глава которой была просмотрена Циолковским в рукописи.
Отлет межпланетной ракеты с Земли состоится где-нибудь в высокой горной местности. Должна быть подготовлена прямая, ровная дорога для разбега, идущая наклонно вверх под углом 10–20°. Ракета помещается на самодвижущемся экипаже, например на автомобиле, мчащемся с наибольшей возможной для него скоростью. Получив таким образом разбег, ракета начинает свой самостоятельный восходящий полет под действием сгорающего в ней топлива. По мере возрастания скорости, крутизна взлета постепенно уменьшается, путь ракеты становится все более пологим. Вынырнув за атмосферу, аппарат принимает горизонтальное направление и начинает кружиться около земного шара в расстоянии 1–2 тысяч километров от его поверхности, наподобие спутника.
По законам небесной механики, это должно осуществиться при секундной скорости 8 километров. Указанная скорость достигается постепенно: горение регулируют так, чтобы секундное ускорение ракеты не слишком превышало привычное нам ускорение земной тяжести (10 метров в сек.) Благодаря этим предосторожностям, искусственная тяжесть, возникающая в ракете при горении, не представляет опасности для пассажиров.
Так достигается первый и самый трудный этап межпланетного путешествия – превращение ракеты в спутника Земли. Чтобы заставить теперь ракету удалиться от Земли на расстояние Луны или еще далее, в другие зоны нашей солнечной системы, потребуется лишь, добавочным сжиганием топлива, увеличить в 1½–2 раза скорость той же ракеты.
Мы сказали раньше, что начальный разбег сообщается ракете автомобилем. Но для этой цели пригодны вообще любые транспортные средства: паровоз, пароход, аэроплан, дирижабль.
Всего удобнее, однако, по мнению Циолковского, воспользоваться для разбега другой ракетой. Эту вспомогательную ракету он называет «земной», в отличие от ракеты «космической», предназначаемой для межпланетного рейса. Космическая ракета временно помещается внутрь земной, которая, не отрываясь сама от почвы, сообщает космической ракете надлежащую скорость и в нужный момент освобождает ее для самостоятельного полета в мировое пространство.
Схема ракет Циолковского – земной и космической – до разъединения (вверху) и в момент разъединения.
Земная ракета под действием своего реактивного двигателя скользит без колес по обильно смазанным рельсам. Потеря энергии на трение (ослабленное смазкой) при весьма больших скоростях заметно уменьшается. Сопротивление воздуха доводится до минимальной величины приданием ракете удобообтекаемой удлиненной формы. Для ракеты, длина которой раз в 30 превышает ширину, потеря на воздушное сопротивление будет составлять, по мнению Циолковского, всего несколько процентов энергии ее движения.
Итак, открытая спереди земная ракета, с вложенной в нее ракетой космической, быстро движется по подготовленной дороге. Наступает момент, когда надо освободить космическую ракету и пустить ее в мировое пространство. Как это сделать? Надо затормозить движение земной ракеты, тогда космическая выскользнет из нее по инерции и, при одновременном пуске реактивного двигателя, начнет самостоятельно двигаться с возрастающей скоростью. Торможение же земной ракеты достигается просто тем, что конечный участок рельсового пути оставляют несмазанным: возросшее трение замедлит, а под конец и вовсе прекратит движение земной ракеты; способ этот не требует никакого расхода энергии. Еще лучший способ торможения состоит в том, что из корпуса земной ракеты выдвигаются поперечные планы: сопротивление воздуха при значительной скорости вследствие этого резко увеличивается, и ракета скоро остановится.
В качестве топлива для ракеты Циолковский считал возможным употребить бензин или нефть – вещества сравнительно недорогие, дающие газообразные продукты горения, которые вырываются из сопла с довольно значительной скоростью. Необходимый для горения (и дыхания) кислород берется в сжиженном виде[27]27
Желающие познакомиться с современным состоянием вопроса о горючем для ракет найдут исчерпывающее изложение предмета в исследовании В. П. Глушко «Жидкое топливо для реактивных двигателей», М., 1936.
[Закрыть]. Предпочтение, оказываемое жидкостям перед сильно сжатыми газами, вполне понятно. Сжатые газы необходимо было бы хранить в герметических толстостенных резервуарах, масса которых во много раз превышает массу их содержимого; запасать кислород в таком виде значило бы обременять ракету мертвым грузом. Сжиженный же газ оказывает на стенки сосуда сравнительно ничтожное давление (если хранить его, как обычно и делают, в открытом резервуаре). Низкая температура жидкого кислорода, около минус 180° Ц, может быть использована для охлаждения накаляющихся частей взрывной трубы.
Одна из ответственных частей ракеты – взрывная труба, или «сопло». В космической ракете Циолковского она должна иметь около 10 метров в длину. Горючие жидкости накачиваются в ее узкую часть мотором аэропланного типа. Температура в начале трубы доходит до 3000° Ц, но постепенно падает, по мере приближения к открытому концу.
Может показаться странным, что космическая ракета, предназначенная для движения в пустоте мирового пространства, будет снабжена рулями: горизонтальным рулем высоты, отвесным рулем направления и рулем боковой устойчивости. Но не следует упускать из виду, во-первых, того, что ракете при спуске на Землю придется планировать в атмосфере подобно аэроплану. Во-вторых, рули понадобятся и вне атмосферы, в пустоте, для управления ракетой: быстрый поток вытекающих из трубы газов, встречая руль, уклоняется в сторону, вызывая тем самым поворот ракеты. Поэтому рули помещаются непосредственно у выходного отверстия взрывной трубы.
Осуществление межпланетных путешествий могло бы значительно упроститься, если бы было реализовано одно предложение Циолковского, по смелости и оригинальности не имеющее себе равного в истории технических замыслов.
Мы имеем в виду его идею создать искусственный спутник Земли, маленькую новую луну. Проект не так фантастичен, как представляется с первого взгляда; зарубежные работники проблемы звездоплавания позже Циолковского и по-видимому вполне независимо от него пришли к той же мысли и подробно разработали проект «внеземной станции», как часто называют искусственный спутник земного шара.
Эфирное поселение вблизи Земли, по мысли Циолковского, должно быть устроено за пределами атмосферы на расстоянии одной-двух тысяч километров от земной поверхности. Оно не будет висеть неподвижно: сила тяжести немедленно заставила бы его обрушиться на Землю. Устойчиво оставаться на высоте небесное тело может лишь при том условии, если будет быстро кружиться около земного шара, замыкая круг менее чем в два часа. Небесный островок, стремительно обегающий Землю, будет состоять, конечно, не из горных пород, как естественное космическое тело; подобно прочим созданиям техники, это – конструкция металлическая. Составится она из материала многих ракет, последовательно пущенных в круговой полет около Земли и собранных в одно целое. Напомним, что поддерживать подобное кружение непрерывным расходованием энергии не придется: искусственная луна будет обращаться вокруг Земли, как и естественная, по законам Кеплера и Ньютона, не требуя энергии на свое движение.
Располагая подобной внеземной станцией, звездоплаватели будущего значительно облегчат себе задачу отправления в межпланетное путешествие. Дело сведется лишь к достижению этого небесного островка; отделиться же от него, чтобы направиться в дальнейшее космическое странствование, будет уже сравнительно легко, так как масса искусственной луны ничтожна и, чтобы преодолеть ее притяжение, потребуется весьма немного энергии.
Условия жизни на планетном островке, точнее внутри него, будут совершенно необычны, напоминая отчасти режим подводной лодки. Но в отличие от подводного судна, здесь возможно будет широко пользоваться энергией солнечных лучей (сквозь прозрачные окна сооружения). Вполне осуществимо в подобной обстановке выращивание растений, восполняющих своей деятельностью убыль кислорода от дыхания людей и создающих в уменьшенном масштабе тот круговорот материи и энергии, который совершается в земной природе. Отсутствие тяжести придаст условиям этого мирка совершенно своеобразный характер; о них мы уже говорили, описывая картину полета.
Циолковский следующими чертами рисует обстановку жизни искусственного спутника:
«Нужны особые жилища (на внеземной станции) – безопасные, светлые, с желаемой температурой, с возобновляющимся кислородом, с постоянным притоком пищи, с удобствами для жизни и работы. Эти жилища и все принадлежности для них должны доставляться в пространство по прибытии на место. Жилище должно быть непроницаемо для газов и доступно для лучей света.
Работы всякого рода тут удобнее производить, чем на Земле. Во-первых, потому, что сооружения могут быть неограниченно велики, при самом слабом материале – тяжесть не разрушит их, так как ее тут нет. Во-вторых, человек здесь в состоянии работать в любом положении: нет ни верха, ни низа, упасть никуда нельзя. Перемещаются все вещи при малейшем усилии, независимо от их массы и размера. Транспорт буквально ничего не стоит».
Искусственная луна, как уже сказано, значительно облегчила бы отправление в межпланетный рейс.
Теперь на очереди следующий этап межпланетного путешествия – спуск на планету. Он представляет гораздо больше затруднений, чем может казаться с первого взгляда. Ракета мчится с огромною, космическою скоростью; пристать прямо к планете, значит подвергнуть ракету сокрушительному удару, а пассажиров неизбежной гибели. Как избегнуть удара, как уменьшить скорость настолько, чтобы возможен был безопасный спуск? Не забудем, что то же затруднение возникает и при возвращении на нашу собственную планету. Необходимо изыскать средства его преодолеть.
Здесь есть два пути. Первый тот, к которому прибегает машинист, желающий остановить мчащийся паровоз: он дает «контр-пар», т. е. сообщает машине обратный ход. Ракета тоже может дать «контр-пар», повернувшись отверстием трубы к планете и пустив в действие горение. Новая скорость, имеющая направление, обратное существующей, будет отниматься от последней и постепенно сведет ее к нулю (конечно, лишь по отношению к планете). Это сопряжено, однако, с необходимостью затрачивать, а следовательно, и брать с собой огромные количества горючего. Значительно легче посещение более крупных планет, так как эти планеты окружены атмосферой, которою можно воспользоваться в качестве воздушного тормоза. По проекту Циолковского, ракета может описывать постепенно суживающуюся спираль вокруг планеты, прорезывая всякий раз часть ее атмосферы и теряя поэтому с каждым новым оборотом некоторую долю своей скорости. Достаточно уменьшив стремительность движения, ракета совершит планирующий спуск на поверхность планеты, избрав для большей безопасности местом спуска не сушу, а море. Замечательно, что ту же идею об использовании тормозящего действия атмосферы высказал и подробно разработал независимо от Циолковского (хотя и позже его) немецкий исследователь межпланетных полетов инж. Гоманн.
Особенно пригоден предлагаемый Циолковским маневр для обратного спуска на нашу собственную планету.
«Для возвращения на Землю, – пишет Циолковский, – нет надобности прибегать к контр-взрыванию
и таким образом тратить запасы вещества и энергии. Если поблизости атмосферы слабым обратным взрыванием еще более подойдем к ней и, наконец, заденем за ее края, то сейчас же будем, от сопротивления воздуха, терять скорость и спускаться по спирали к Земле. Собственно, скорость сначала будет от падения увеличиваться, потом же, при вступлении в более плотную часть атмосферы, начнет уменьшаться. Когда она сделается недостаточной, чтобы одной центробежной силой уравновешивать силу тяжести, то, наклонив продольную ось снаряда, начинают планировать. Словом, мы поступаем с ракетой, как с аэропланом, у которого остановлен мотор. Как тут, так и там, надо приноровить момент потери большей части скорости к моменту касания суши или воды. Терять громадную скорость ракеты на высотах совершенно безопасно, в виду чрезвычайной разреженности там воздуха. Можно даже потерять почти всю скорость, обернувшись много раз вокруг Земли: оставить только 200–300 метров в секунду (смотря по плотности окружающей среды), а затем поступать как с самолетом. Но все же, если у ракеты нет добавочных планов (крыльев), приземление совершается при гораздо большей скорости, чем у аэроплана, и потому оно рискованнее. Его хорошо делать не на суше, а на воде».
Возможность спускаться на Землю без затраты топлива чрезвычайно упрощает сооружение и обслуживание той внеземной станции, о которой мы говорили раньше; работа на станции неизбежно потребует частых сношений с Землей для смены персонала, доставки материалов и т. п.
Такова в главнейших очертаниях картина завоевания мирового пространства, рисовавшаяся нашему исследователю вдали будущего. Практика, без сомнения, внесет в нее более или менее значительные перемены. Не следует поэтому придавать абсолютного значения набросанному здесь очерку. Эго лишь предварительный, ориентирующий план.
Не надо закрывать глаза на огромные технические трудности, которые в этих проектах не устранены. Не разрешен важный вопрос о сжигании в небольшой ракетной камере ежесекундно весьма значительного количества топлива; далее, вопрос о смешении под большим давлением составных элементов горючей смеси; о получении в достаточном количестве наиболее выгодных родов горючего и окислителя; об ограждении двигателя от разрушительного действия высокой температуры; об устойчивости ракеты в полете; об управлении ею при значительных скоростях и ускорениях, и т. п. Все эти задачи приходится разрешать, не забудем, в тесном пространстве ракеты, где на строгом счету каждый грамм массы и каждый сантиметр объема.
Но наибольшие трудности для ракеты, предназначенной к полетам в межпланетное пространство, связаны с неимоверно огромным запасом топлива, которое должен унести на себе ракетный корабль, чтобы сжиганием горючего довести свою скорость до требуемой величины. Речь идет здесь не об абсолютном количестве топлива, а о том, что масса его должна составлять весьма крупную долю массы всей ракеты. Таково требование теории. Технически немыслимо построить летательный аппарат, 99,9 % массы которого приходилось бы на горючее и окислитель; а именно о таких примерно пропорциях и идет здесь речь. Циолковский трезво оценивал значение этих трудностей. Приходилось возлагать надежды на могущество техники далекого будущего и, следовательно, отодвигать осуществление космического полета на неопределенный срок. В этом одна из причин того, что звездоплавательные планы Циолковского еще и в наши дни не встречают полного сочувствия со стороны некоторых авторитетных знатоков техники.
