Борис Ляпунов - Открытие мира
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».
Поезд — название не вполне удачное. В ракетном поезде нет вагонов; он состоит из одних паровозов — это соединение одинаковых ракет. Каждая способна тянуть или толкать остальные.
Как эстафету, передают ракеты друг другу право везти весь составной межпланетный корабль. Скорость его постепенно возрастает. Сделав свое дело, ускорители отделяются и возвращаются на Землю. Последняя оставшаяся ракета, с пассажирами и полезным грузом, побеждает силу тяжести, и ее скорость достигает космической.
Выводом основного закона ракетного полета Циолковский наметил два пути повышения скорости ракеты: увеличение запаса топлива и увеличение скорости истечения газов. Идеей составной ракеты от подсказал еще одну возможность: чем больше число ракет в поезде, тем больше окончательная скорость.
Теоретически восьмиракетный поезд, снабженный топливом, какое мы имеем или получим в ближайшем будущем, мог бы вырваться в мировое пространство. Вдобавок, ракеты-ускорители не пропадают даром: их можно использовать снова и снова, чтобы отправить в путешествие сколько угодно поездов.
Составная ракета по Циолковскому (второй вариант).Конечно, составную ракету построить не так-то просто. Однако теперь, спустя четверть века после рождения идеи, жизнь начала подтверждать верность найденного Циолковским пути. Четыреста километров высоты, скорость два с лишним километра в секунду — четверть круговой — таковы результаты, достигнутые ракетным поездом благодаря успехам современной ракетной техники.
Циолковский прекрасно отдавал себе отчет в том, насколько все-таки сложное и дорогое дело ракетные поезда. Поэтому он до конца своих дней, даже будучи тяжело больным, настойчиво ищет более простых путей достижения космической скорости.
И вот, наконец, он сообщает о новом открытии:
«Сорок лет я работал над реактивным полетом, в результате чего дал — по общему признанию, первый в мире — теорию реактивного движения и схему реактивного корабля. Через несколько сотен лет, — думал я, — такие приборы залетят за атмосферу и будут уже космическими кораблями. Непрерывно вычисляя и размышляя над скорейшим осуществлением этого дела… я натолкнулся на новую мысль относительно достижения космических скоростей.
Последствием этого открытия явилась уверенность, что такие скорости гораздо легче получить, чем я предполагал. Возможно, что их достигнут через несколько десятков лет, и, может быть, современное поколение будет свидетелем межпланетных путешествий».
Взлет первой советской ракеты на жидком топливе в 1933 году.Переливание горючего в полете — вот этот новый прием достижения высоких космических скоростей. С Земли стартует не поезд, а несколько соединенных бок о бок ракет. Их двигатели работают одновременно, все они набирают скорость, пока не израсходуют половину топливного запаса. Тогда часть ракет пополняет свои баки за счет остальных. Пустые отделяются и возвращаются на Землю, оставшиеся продолжают лететь, уже полностью заправленные топливом.
Этот прием повторяется несколько раз, и в конце концов остается последняя, пассажирская ракета, разогнанная остальными уже почти до космической скорости. Но ракета теперь не бессильна, ее баки полны; еще одно, решающее усилие — и на циферблате указателя скорости стрелка доходит до заветной цифры.
В ракетном поезде ускорители берут на себя тяжесть огромного запаса топлива, который не под силу нести одной ракете. Однако каждый ускоритель должен толкать весь поезд и, значит, иметь двигатель с чрезвычайно большой тягой.
В новом варианте составной ракеты ускорители не только делят между собой топливный запас, но и соединенными усилиями, работой всех своих двигателей, а не какого-нибудь одного, помогают достигнуть космической скорости.
Есть проекты, идеи, мысли, которые принадлежат будущему, и оценить их по достоинству может только время.
Более четверти века прошло от рождения первого в мире самолета до торжества авиации. Десятилетия ждала воплощения идея реактивного двигателя. Столетие понадобилось, чтобы набросок совершенного теплового двигателя — газовой турбины — превратился в инженерный проект, а затем в реальную машину.
Ракета на жидком топливе, предложенная Циолковским в начале нашего века, поднялась в воздух лишь в тридцатых годах. Но разве мог кто-нибудь тогда, глядя на ее робкий взлет, оказать, что еще десятилетие спустя она будет совершать, полеты на сотни километров!
Так и сейчас трудно оценить полностью все значение трудов Циолковского и других ученых, решающих проблему достижения космической скорости. Вероятно, развитие техники внесет то новое, чего нельзя было ранее предугадать. Возможно, будут предложены другие проекты, намечены иные, более короткие и менее сложные пути.
В ПОИСКАХ ЭНЕРГИИ
В энергии сейчас ключ, которым открывается дверь в межпланетное пространство.
Представим себе, что ракетный корабль построен. Дан старт, и он, борясь с притяжением Земли, устремляется ввысь. Уже отделились ракеты-ускорители. Еще немного, и первая космическая скорость достигнута. Корабль освободился от власти земного тяготения и теперь будет вечно кружиться вокруг нашей планеты: он никогда не вернется обратно и не улетит дальше. Но на этом нельзя остановиться; надо не только выбраться за атмосферу, стать спутником Земли, — надо проложить пути к другим мирам. Однако корабль не может продолжать полет. Иссякли его силы: в баках остался лишь аварийный запас топлива, а нужно еще увеличить скорость почти в полтора раза, чтобы выйти полным победителем из схватки с тяжестью.
Откуда же взять энергию для путешествия на планеты?
В мировом пространстве мы, казалось бы, не найдем пищи ракетному двигателю. Раньше думали, что на Луне, лишенной атмосферы, все же есть лед, а где-нибудь в глубоких ущельях, куда не проникают лучи солнца в двухнедельный жаркий лунный день, сохранились твердые «куски воздуха»: жидкие, а затем затвердевшие газы, когда-то составлявшие газовую оболочку нашего спутника. Лед — это вода, это кислород и водород, это топливо для ракетного корабля. Разложив воду на составные части, сгустив их в жидкость, можно было бы снова наполнить баки, чтобы стартовать на Землю или лететь дальше — к Марсу, Венере, к малым планетам. Недавно в одном метеорите нашли воду. Разумеется, она была не в свободном состоянии, а химически связанной — входила в состав метеоритного вещества. Все же это — водород и кислород — топливо для ракетного корабля. К сожалению, лед на Луне и метеорная вода в большом количестве внушают сильные сомнения.
Думают, что химия, творящая чудеса, поможет путешественникам добыть для далеких космических рейсов нужное сырье — источник энергии — в поясе астероидов между Марсом и Юпитером и на планетах. Возможно, и на Луне будут найдены породы, которые послужат сырьем для получения топлива.
Но нельзя питать несбыточные надежды. Пополнение запаса топлива во время полета крайне сложно, кроме того, до Луны, планет и астероидов надо еще добраться!
Естественно, что в поисках энергии в мировом пространстве взор невольно обращается к Солнцу. Свет и тепло солнечных лучей — вот о чем мечтают энтузиасты межпланетных путешествий.
Великий русский физик Петр Николаевич Лебедев открыл давление света. Сила светового давления ничтожна: всего несколько долей миллиграмма на квадратный метр поверхности. Однако из малого складывается большое. И набрасываются эскизы кораблей с огромными зеркалами, на которые «давит» свет. Но точный расчет разрушает иллюзии. Слишком мала сила света, слишком велико должно быть зеркало, слишком долог будет разгон до нужной скорости. Как ни заманчива идея, она пока несбыточная фантазия.
Когда же удастся обосноваться за атмосферой, можно будет вспомнить и о давлении света. В свободном от тяжести пространстве огромные размеры зеркал уже не препятствие. Так думали Циолковский и Цандер.
Замечательный русский физик Александр Григорьевич Столетов открыл другое свойство света: способность рождать электрический ток. Прибор, в котором свет выбивает с металлической поверхности электроны, создавая ток, стал одним из важнейших электронных приборов современности. Его назвали фотоэлементом. Не обратиться ли за помощью к нему?
