Яков Перельман - Межпланетные путешествия. Полёты в мировое пространство и достижение небесных тел.
Средства избегнуть сотрясения
Этого можно было бы достигнуть весьма значительным удлинением канала пушки. Легко убедиться вычислением (см. прибавление 6-е в конце книги), что если, например, мы хотим, чтобы „искусственная" тяжесть внутри ядра в момент выстрела равнялась обыкновенной тяжести на земном шаре, нам нужно изготовить пушку длиною, ни мало, ни много — в 6.000 килом. Жюль-Вернова колумбиада должна была бы простираться в глубь земного шара до самого его центра, чтобы пассажиры действительно были избавлены от всяких неприятностей: к их обычному весу присоединится тогда только незначительный „искусственный" вес вследствие постепенного нарастания скорости, и они почувствовали бы, что стали всего вдвое тяжелее.
Надо заметить, что человеческий организм в течение краткого промежутка времени без вреда переносит увеличение собственной тяжести в несколько раз. Когда мы скатываемся с ледяной горы вниз и здесь быстро меняем направление своего движения, то вес наш в этот краткий миг увеличивается в 10 — 20 раз (т.-е. тело наше в несколько десятков раз сильнее обычного прижимается к салазкам). Если допустить, что человек может безвредно переносить в течение короткого времени 20-кратное увеличение своего веса, то для отправления людей на Луну достаточно будет отлить пушку в 300 килом. длиною. Однако, и это мало утешительно, потому что подобное сооружение лежит за пределами технического достижения. Не говорю уже о том, что извергающая сила такой непомерно длинной пушки должна значительно уменьшиться вследствие трения ядра в 300-верстном канале орудия.
Физика указывает и на другое средство ослабить силу удара. Самую хрупкую вещь можно уберечь от поломки при сотрясении, если погрузить ее в жидкость равного удельного веса. Так, если заключить хрупкий предмет в сосуд с жидкостью такой же плотности и герметически закупорить его, то подобный сосуд можно ронять с высоты и вообще подвергать сильнейшим сотрясениям (при условии, разумеется, что сосуд остается целым), — и хрупкий предмет от толчков почти не страдает. Мы могли бы поэтому осуществить смелую затею Жюль-Верновых артиллеристов, если бы наполнили внутренность ядра соленой водой, по плотности равной плотности человеческого тела, и в эту жидкость погрузили пассажиров, одетых в водолазные костюмы, с запасом воздуха. После выстрела, когда нарастание скорости прекратится и пассажиры приобретут скорость ядра, они могли бы уже выпустить воду и устроиться в каюте, не опасаясь никаких неприятных неожиданностей. Их ожидали бы, правда, удивительные, но вполне невинные сюрпризы, которых Жюль Берн совершенно не предусмотрел — однако, об этом мы побеседуем позднее.
Итак, вот какие серьезные затруднения нужно было бы преодолеть, чтобы в действительности осуществить заманчивый проект Жюля Верна:
1) Изобрести взрывчатое вещество значительно сильнее ныне употребляемых, или придумать какой-нибудь другой способ метать весомые тела со скоростью, впятеро большей, чем начальная скорость современных ядер и пуль.
2) Соорудить пушку длиною в 300 верст, или же герметически закупорить пассажиров в водяную ванну.
3) Поместить пушку так, чтобы жерло ее выступало за пределы земной атмосферы.
Безотрадные выводы
И в результате — отправиться в небесное странствование без всякой надежды вернуться не только живым, но даже и мертвым: ведь лишь счастливая случайность дала возможность героям романа возвратиться на Землю. Жюль-Верново ядро — снаряд неуправляемый, и чтобы дать ему новое направление, надо зарядить им пушку. А где ее взять в мировом пространстве или на другой планете? Пассажирам придется навеки проститься с родной Землей, с земным человечеством.
Невольно вспоминается глубокое изречение Паскаля: „Никто не странствовал бы по свету, если бы не надеялся когда-нибудь рассказать другим о том, что видел"... А именно этой надежды пушка Жюля Верна нам не оставляет.
IX.
К звездам на ракете.
После многих разочарований мы подходим, наконец, к единственному, действительно осуществимому проекту межпланетных путешествий — осуществимому не сегодня, но в более или менее близком будущем. Этот прожект разработан русским ученым К. Э. Циолковским и стоит в стороне от всех фантастических замыслов, рассмотренных ранее. Здесь перед нами уже не фантазия романиста, не любопытная задача из области небесной механики, — а глубоко продуманная техническая идея, высказанная вполне серьезно. Она указывает нам на единственный реальный путь к осуществлению заатмосферных полетов в управляемом снаряде.
Третий закон Ньютона
Ничто не может быть проще той мысли, которая положена в основу этого проекта — двигаться в пустых пространствах без всякой опоры. На первых же уроках физики мы узнаем закон „действия и противодействия" или „третий закон Ньютона": сила действующая всегда вызывает равную силу противодействия. Эта-то сила и поможет нам умчаться в бездны мироздания. Сила противодействия проявляется на каждом шагу, — быть-может, именно потому мы и не отдаем себе ясного отчета в ее существовании; нужны особые обстоятельства, чтобы заставить нашу мысль остановиться на ней.
Когда вы стреляете из ружья, вы чувствуете его „отдачу": давление взрывных газов отбрасывает пулю в одну сторону и с точно такою же силою отталкивает ружье в обратную сторону. Если бы ружье весило столько же, сколько и пуля, то приклад ударил бы стреляющего так же сильно, как ударяет пуля, выпущенная в упор; каждый стрелок был бы тогда самоубийцей. Но ружье значительно тяжелее пули, — и во столько же раз ослабляется действие его возвратного удара. Ведь действие силы на тело зависит от массы этого тела: одна и та же сила сообщает грузному телу меньшую скорость, чем легкому (соответственно отношению их масс). Закон „равенства действия и противодействия" не следует поэтому понимать буквально, — ибо действие почти никогда не равно противодействию, а равны лишь действующие при этом силы, могущие вызвать весьма различные результаты.
При падении яблока на Землю не думайте, что земной шар остается неподвижным, нарушая закон „действия и противодействия"; притяжение и здесь взаимное: сила действия Земли на яблоко вызывает точно такую же силу противодействия. Яблоко и Земля, в сущности, падают друг на друга, влекомые равными силами; но так как масса земного шара неизмеримо больше массы яблока, то скорость „падения" Земли неизмеримо меньше скорости падения яблока. Практически Земля остается неподвижной, и наблюдается лишь движение яблока.
Движение возвратным ударом
Этот-то закон, впервые провозглашенный великим Ньютоном, открывает перед нами возможность свободно двигаться, ни на что не опираясь. Перемещаться, ни от чего не отталкиваясь, одними лишь внутренними силами — это звучит так, словно речь идет о поднятии самого себя за волосы, по анекдотическому способу барона Мюнхгаузена. Но сходство — чисто внешнее. По существу же здесь огромная разница, и насколько бесполезно поднимать себя за волосы, настолько действителен способ движения по принципу возвратного удара, т.-е. отдачи. Природа давно уже осуществила этот способ перемещения для многих живых существ. Каракатица движется так: она набирает воду в жаберную полость и затем энергично выбрасывает струю воды через особую воронку впереди тела; вода устремляется вперед, а сама каракатица получает обратный толчок, отбрасывающий ее назад: направив трубку воронки вбок или назад, животное может таким своеобразным способом двигаться в любом направлении. Подобным же образом перемещают свое тело медузы, сальпы, личинки стрекоз и многие другие обитатели вод.
Пользуется этим приемом и человеческая техника: вращение водяных и некоторых паровых турбин также основано на законе равенства действия и противодействия.
Нигде, однако, интересующий нас способ перемещения не проявляется так наглядно, как при полете обыкновенной ракеты. Сколько раз любовались вы эффектным взлетом ракеты, но едва ли приходило вам в голову, что вы видите перед собой уменьшенное подобие будущего межзвездного дирижабля...
Полет ракеты
Отчего ракета взлетает вверх при горении наполняющего ее пороха? Даже среди людей науки приходится нередко слышать, будто ракета летит вверх потому, что газами, которые образуются при горении пороха внутри ее, она „отталкивается от воздуха". Однако, если пустить ракету в безвоздушном пространстве, она полетит нисколько не хуже, даже лучше, чем в воздухе. Истинная причина движения ракеты состоит в том, что, когда пороховые газы стремительно вытекают из нее вниз, сама трубка ракеты, по закону действия и противодействия, отталкивается вверх. Здесь происходит то же, что и при выстреле из пушки: ядро летит вперед, пушка отталкивается назад. Если бы пушка висела в воздухе, ни на что не опираясь, она после выстрела двигалась бы назад со скоростью, которая во столько раз меньше скорости ядра, во сколько ядро легче пушки. Ракета выбрасывает не ядро, а газообразные продукты взрыва; скорость и масса этих газов так значительны, что „отдача" ракеты заставляет ее быстро взлетать вверх. Пока происходит горение пороха, скорость ракеты все возрастает, ибо к прежней скорости непрерывно прибавляется новая, да и сама ракета, теряя свои горючие запасы, становится легче. Когда же порох весь выгорит, пустая ракетная трубка, пролетев еще немного по инерции, падает обратно на землю: ее скорость недостаточна для окончательного преодоления силы тяжести.
