Борис Ляпунов - Открытие мира (Издание второе, переработанное и дополненное)
Двадцать лет назад на советских заводах построили стальной шар — гондолу стратостата, который поднялся на высоту в двадцать два километра. В нем наши инженеры и техники, мастера и рабочие сумели создать стратонавтам все необходимые для работы условия.
Ради нескольких часов, которые нужно было провести в поднебесье, многие месяцы шла напряженная работа.
В историю авиации навсегда вошли стратосферные полеты советских летчиков и воздухоплавателей как непревзойденный образец мужества, героизма, настойчивости в достижении поставленной цели.
Не только стратонавтам, но и подводникам и летчикам-высотникам приходится работать в изолированных от внешнего мира помещениях. У нас уже есть опыт создания нормальных условий для жизни человека там, где жизнь невозможна, — в глубинах океана и в разреженном воздухе больших высот.
Тут нужно предусмотреть все мелочи, от которых зависит жизнь экипажа. Представьте, насколько возрастут трудности, когда речь пойдет не о часах, а о днях, проведенных за атмосферой, не о десятках, а о сотнях тысяч и миллионах километров пути, не о плавании в воздушном океане, а о полете в неведомый мир.
Надо полагать, что техника справится с такой сложной задачей.
Ракетному самолету предстоит подняться выше озонового слоя, навстречу потокам ничем не ослабленных ультрафиолетовых лучей. С ними же встретится и межпланетная ракета. Поэтому иллюминаторы их должны быть закрыты прозрачной пластмассой, которая, подобно слою озона, защитит пассажиров от губительных солнечных лучей.
На большой высоте нет воздушной брони — атмосферы, и самолету, как и ракете, грозит случайная встреча с метеором. Поэтому обоим нужна защита, о которой придется позаботиться конструкторам стратосферных и межпланетных кораблей.
Ракетный двигатель, топливо, материалы, управление, приборы, средства связи с Землей у такого самолета и межпланетной ракеты будут во многом похожи. Возможно, что ракетный самолет, если он сможет развить нужную скорость, станет обитаемым спутником. На таком самолете-ракете люди много раз облетят за атмосферой вокруг Земли, а потом возвратятся обратно. Посадку корабль совершит как обычный самолет, и тут-то ему и пригодятся крылья. Кстати, проект подобного спутника-самолета уже существует и ждет своего претворения в жизнь.
Ракетные двигатели позволят летать на огромных высотах с огромными скоростями.
В Германии разрабатывался проект перелета на 5000 километров за три четверти часа. Сейчас в США строится ракетный самолет, рассчитанный на скорость 6000 километров в час и высоту более 75 километров.[1] Наибольшая скорость была бы три с половиной километра в секунду — почти половина той, что необходима для превращения в спутник!
Нельзя, конечно, думать, что путь перехода от самолета к межпланетному кораблю — единственно возможный. Нет, прообразом корабля вселенной является сама ракета, нынешний разведчик высот, носитель искусственных спутников. Но техника межпланетных сообщений, несомненно, воспользуется опытом авиации, ибо отчасти им по пути.
Авиация стремится выйти еще выше в стратосферу, потому что там мало сопротивление воздуха.
Самолет, летающий на огромных высотах с огромными скоростями, и ракета, прорезающая верхние слои атмосферы, будут несколько напоминать метеор. Их движение станет изучать одна и та же наука — космическая аэродинамика, в ведении которой находится сверхбыстрое движение в сильно разреженном газе.
На больших скоростях происходит усиленный нагрев обшивки от трения о воздух. Чем быстрее полет, тем сильнее она нагревается. У ракеты, развивавшей скорость полтора километра в секунду, она раскалялась до девятисот градусов. Если лететь еще быстрее, самолет сгорит. Поэтому и стремятся летать на больших высотах.
А как же быть с чудовищной, почти тысячеградусной жарой, которая, как предполагают, царит там? Как это ни странно, но мы не почувствуем этой жары, и все из-за той же ничтожной плотности воздуха. Частицы его движутся с огромными скоростями, но их так мало, что тепло неощутимо, и лишь с помощью приборов можно измерить температуру. Передача тепла происходит так медленно, что только прямые солнечные лучи будут нагревать самолет, но от такого нагрева защититься всегда можно.
Однако поскольку следы атмосферы там все-таки есть, а скорость полета очень велика, избежать «теплового барьера» при пролете атмосферы нельзя. Жаропрочные материалы, многослойная обшивка, различные способы охлаждения должны будут помочь справиться и с этим барьером.
Ракета-межпланетный корабль будет, конечно, отличаться от ракеты-самолета. Для размещения топливного запаса, обеспечивающего достижение космической скорости, надо создавать составную ракету — пока нет еще в нашем распоряжении достаточно мощных источников энергии. Лишь с атомным двигателем пассажирская ракета-одиночка сможет вылететь в мировое пространство.
Межпланетный полет продолжителен, и нужно обеспечить экипаж всем необходимым для жизни в пустоте не на часы, а на месяцы и годы. Понадобится усовершенствовать герметическую кабину, приборы, радиоаппаратуру, позаботиться о питании, о костюмах, в которых можно было бы выйти из ракеты, о приспособлениях для спуска на Землю и другие планеты.
И тогда — теперь это наступит уже скоро — наряду с воздушным транспортом появится транспорт заатмосферный, наряду с воздушными — космические дороги.
СПУТНИКИ НАД ПЛАНЕТОЙ
ВЛАСТЬ ЗЕМЛИ
Мы, жители Земли, — ее пленники, прикованные к ней цепями, которые до недавнего времени невозможно было разорвать. Никто не избавлен от власти земного притяжения, и каждая попытка преодолеть эту непокорную силу природы дается нелегко.
Трудно оторваться от Земли. Ценой большого спортивного мастерства, тренировки, напряжения воли завоевываются новые сантиметры при прыжках в высоту. Два метра шестнадцать сантиметров — последний мировой рекорд.
Еще труднее совершить полет. Здесь мускулы не помогут. «Человек полетит, опираясь не на силу своих мускулов, а на силу своего разума», — говорил великий русский ученый Николай Егорович Жуковский. Механические — птицы — самолеты и планеры, дирижабли и воздушные шары — таковы были до недавнего времени наши средства в борьбе с земным тяготением.
Вот успехи, достигнутые в этой борьбе: тридцать восемь километров высоты — самолет,[2] тридцать — стратостат. Много или мало? Атмосфера простирается на тысячу и более километров. До ближайшего нашего соседа во вселенной — Луны — триста восемьдесят четыре тысячи километров. Значит, еще очень далеко и до пределов воздушного океана и тем более до соседнего небесного тела. А ведь уже почти исчерпаны возможности тех летательных аппаратов, какими еще недавно мы располагали.
Далеко простирается власть планеты. Земное тяготение действует на огромном расстоянии. Оно удерживает Луну и заставляет наш естественный спутник обращаться вокруг Земли. Оно не дает и искусственным спутникам улететь в глубины вселенной.
До сих пор из-за него ни один летательный аппарат не смог покинуть родную планету и отправиться в межпланетные просторы. Ракета — новое средство завоевания высот — поднимается намного выше самолета. Она уже стала космической путешественницей в полном смысле этого слова.
…Вот ракета установлена на пусковом столе. В баки залито топливо, начинают работать топливные насосы, запускается двигатель. В какое-то мгновение язык пламени появляется у хвоста ракеты. Она еще неподвижна, еще не может бороться с притяжением, не пускающим ее ввысь. Но сила тяги растет: сначала она меньше веса ракеты, затем сравнивается с ним. Вес тянет вниз, сила тяги — вверх. В единоборстве побеждает тяга, и ракета в первые мгновения очень медленно, словно нехотя, а затем все быстрее и быстрее поднимается, устремляясь в небо.
Наблюдающим взлет кажется, будто какой-то огненный смерч уносит стальную сигару. И скоро уже за ракетой невозможно уследить простым глазом: лишь яркая полоска выхлопных газов чертит путь по небосводу.
Сила тяжести — главный противник межпланетных перелетов. Чтобы покинуть нашу планету и отправиться в мировые дали, нужно прежде всего победить тяжесть, вырваться из ее оков. Как это сделать? Обратимся к законам баллистики.
Снаряд со сравнительно небольшой начальной скоростью пролетит десяток-другой километров. Снаряд дальнобойного орудия, вылетевший из дула со скоростью полтора километра в секунду, смог бы не только «выпрыгнуть» за атмосферу, но и проделать в десять раз более длинный путь.
С ростом начальной скорости дуга, по которой летит снаряд, будет все больше и больше вытягиваться. При горизонтальной скорости около восьми километров в секунду снаряд, летящий в плоскости, которая проходит через центр земного шара, будет двигаться вокруг Земли и станет маленькой луной, спутником нашей планеты.
