Борис Ляпунов - Открытие мира
Ракетой можно управлять — это не снаряд, который, вылетев из пушки, становится беспомощной игрушкой тяготения. Скорость, направление полета, ускорение при взлете — все в руках пилота.
Более полувека назад опубликовал Циолковский описание своего корабля.
Техника за полвека шагнула далеко вперед. Еще нет пассажирской каюты в современной ракете, но эта ракета, предугаданная Циолковским, уже поднялась почти в мировое пространство. Пусть пока она совершает не настоящий межпланетный полет, даже не путешествие вокруг Земли, а только прыжок с приборами за атмосферу. Но осуществилась мечта: ведь с короткого взлета, с прыжка в воздух начинала свою историю и авиация, теперь покорившая воздушный океан.
Современная наука и техника осуществили то, что предначертал Циолковский.
Необходимы автоматические приборы, управляющие по заранее намеченному плану движением ракеты и силой взрывания, писал ученый. Они созданы теперь: ракеты-автоматы стали частыми гостями в высоких слоях атмосферы.
Необходимо также найти наиболее подходящие вещества для взрывания, указывал Циолковский. Такие вещества найдены, но химия ракетных топлив еще не сказала своего решающего слова. И в перспективе — ядерная энергетика, обещающая ракете невиданные космические скорости.
Опыты должны руководить нами, подчеркивал ученый, говоря о двигателе и материалах. И то и другое создано, правда, пока еще для стратосферных ракет. Но металлургия и ракетная техника не стоят на месте и тоже не сказали еще своего решающего слова.
Много трудностей предстоит одолеть, так говорил Циолковский. Мы знаем это, но мы помним и другие его слова: все данные науки за то, что победа рано или поздно будет одержана!
РАКЕТНЫЕ ПОЕЗДА
Языком математических символов выразил Циолковский 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.
Борьба за скорость на земле.В современном ракетном самолете, предке будущего межпланетного корабля, топливо весит столько же, сколько машина, — единица на единицу. В современной крупной ракете — примерно три к одному. 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.
Крупнейший в мире самолет весит сто восемьдесят тонн, из них на долю горючего приходится примерно половина. Океанский теплоход берет на борт топлива всего десятую долю своего водоизмещения, и лишь на рекордных скоростных самолетах удавалось запасать его в количестве двух третей от полетного веса.
Примеры, пожалуй, не очень удачные, так как самолет, корабль и ракета друг на друга не похожи. Но примеры показывают, каков может быть относительный запас топлива у транспортных сооружений двадцатого века. Сколь бы легкими материалами мы ни располагали, никакие ухищрения не помогут построить гигант, сверх всякой меры начиненный горючим.
Есть, правда, и другой путь, который 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.
Борьба за скорость в воздухе.Стоит увеличить вдвое скорость истечения газов по сравнению с полученной в современных ракетах и равной двум тысячам — двум тысячам пятистам метрам в секунду, как ракета достигнет круговой скорости при запасе топлива, сниженном в семь раз. 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, вдогонку за светом.
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 решения ее, 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 опасному 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 энергетика ставит на службу человеку скрытые природой колоссальные силы, ведет наступление на атомное ядро, атомной ракеты пока 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 им был разработан проект межпланетной ракеты, соединенной с двумя самолетами. Один из них, большой, должен был бы поднять ракету с Земли и послужил бы 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 дела, ставшего делом всей жизни ученого и инженера. «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.
Поиски продолжаются. Юрий Кондратюк первым предлагает проект станции — спутника Луны, базы межпланетных кораблей, облегчающей завоевание вселенной. Ракеты без людей, выстреливаемые гигантской пушкой, несут службу связи с Землей. Для полетов на планеты такая станция принесла бы, несомненно, большую пользу.
Составная ракета по Циолковскому (первый вариант).Новые идеи выдвигал и Циолковский. После Великой Октябрьской социалистической революции к нему пришло заслуженное признание. Советское правительство окружило ученого заботой и вниманием. Работая, он продолжает поиски, ищет 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 отработавший отсек ракеты остается мертвым балластом, его надо тащить с собой, а для этого понадобится горючее.
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».
