Яков Перельман - Занимательный космос. Межпланетные путешествия
Рис. 51. Проект отсылки межпланетного вагона (А) вращением огромного колеса
«Представьте себе колесо огромного диаметра, несущее на окружности снаряд, который должен быть отброшен вдаль (рис. 51). Если при достаточной скорости вращения внезапно освободить снаряд, он полетит по касательной с той же скоростью, с какой двигалась соответствующая точка колеса. Устройство может быть упрощено: машина может состоять из двух параллельных брусьев, закрепленных посередине на оси. Противоположные концы брусьев могут быть снабжены с одной стороны метательным снарядом, с другой – противовесом равной массы. При длине брусьев в 100 м каждый оборот дает путь в 314 м; значит, если довести скорость вращения до 44 оборотов в секунду, то крайние точки будут двигаться с секундною скоростью около 14 км».
«Если пожелаем развить такую скорость в течение нескольких минут, понадобится двигатель мощностью в миллион лошадиных сил. Это, очевидно, неприемлемо. Оставаясь в пределах существующих технических норм, придется действовать более медленно и ассигновать примерно 7 часов, чтобы добиться 44 оборотов в секунду; тогда достаточен будет двигатель в 12 000 л. с.».
«Метательная машина, действующая так, как было объяснено, должна быть расположена где-нибудь над расщелиной, например, между скалами в горах. Она будет приводиться в движение от паровой турбины, а в нужный момент особый электрический аппарат освободит закрепленный на колесе снаряд, который и полетит вертикально к зениту».Дальнейшее движение снаряда (вес которого – для двухмесячного путешествия трех пассажиров – будет достигать 4 тонн) предполагается по ракетному принципу
«Корабль Вселенной должен быть снабжен внутренним двигателем, позволяющим увеличить его собственную скорость и управлять его движениями. Двигатель вовсе не должен быть очень сильным: аппарат, изолированный в пространстве и освобожденный от земного притяжения, перемещается с большою легкостью. Можно применить двигатель с «отдачей», основанной на принципе ракеты: он выбрасывает в пространство массу газа, истечение которого заставит аппарат отклониться. Чтобы получить отклонение в намеченном направлении, вытекание газа может быть произведено по желанию через тот или иной ряд труб, открывающихся наружу снаряда».
Почему надо считать этот проект несостоятельным? Прежде всего, огромные затруднения возникли бы при подыскании материала, который мог бы противостоять развивающейся при таком вращении огромной силе натяжения. По формулам механики легко вычислить, что при окружной скорости 14 км/с и радиусе вращения в 50 м центробежная сила каждого грамма снаряда должна равняться
Это значит, что брусья будут растягиваться с силою, превышающей вес снаряда в 400 000 раз. Так как снаряд предполагается весом 4 т, то сила натяжения брусьев исчисляется в 1 600 000 т. Вспомним, что вся Эйфелева башня весит только 9000 т. Если изготовить брусья из лучшей стали, то, чтобы они могли безопасно выдерживать такое натяжение, им надо было бы дать, при квадратном сечении, толщину в 9 м – при условии, что такой чудовищный брус сам будет невесом…
Совершенно непреодолимо, кроме того, другое затруднение – именно то, которое обусловлено увеличением тяжести внутри снаряда. Надо помнить, что и пассажиры снаряда, кружащиеся в этом колесе, к моменту отправления в космический полет сделаются в 40 000 раз тяжелее и, конечно, будут раздавлены собственным весом. Отослать в полет живых пассажиров с помощью такого колеса, очевидно, немыслимо.
Второй проект – принадлежащий, по-видимому, Графиньи – кажется, на первый взгляд, более осуществимым. Здесь также используется инерция кругового движения, но большое колесо заменено неподвижным кольцевым рельсовым путем, проложенным внутри кольцевого туннеля; поперечник кругового пути – 20 км. По рельсам (рис. 52) скользит (под действием электрического тока) на обильно смазанных полозьях тележка, несущая на себе межпланетный снаряд-вагон. Движение тележки обусловлено особым двигателем, помещающимся вне ее и передающим ей свою энергию по проводу между рельсами. Так как двигатель работает непрерывно, то тележка должна скользить ускоренно. Для уменьшения сопротивления среды воздух внутри туннеля разрежается насосами.
Рис. 52. Круговой крытый рельсовый путь для отлета в мировое пространство. Вверху вправо – воздушный насос
От кругового туннеля отходит, по направлению касательной, ответвление с наклоном вверх. Когда тележка со снарядом, сделав достаточное число оборотов по круговому пути, разгонится до скорости 12,5 км/с, она автоматически переводится на ответвление, на котором и подвергается торможению. Движение тележки замедляется, но лежащий на ней снаряд соскальзывает по инерции с тележки и летит в атмосферу со скоростью 12,5 км/с, которая по выходе из воздушной оболочки в мировое пространство понижается до 10,9 км/с. Управление снарядом в его свободном полете предполагается осуществлять с помощью реактивного двигателя.
Мы замечаем в этом проекте некоторые черты, сближающие его с проектом К.Э. Циолковского. Однако в только что изложенном виде идея Графиньи несбыточна (если даже считать скорость 12,5 км/с достижимой), так как она не учитывает возрастания искусственной тяжести внутри снаряда к моменту его отправления в межпланетный рейс. Хотя тяжесть в данном случае значительно меньше, чем в предыдущем проекте, – вследствие увеличения радиуса кругового пути, – но все же она достаточно велика, чтобы сделать проект несостоятельным. В самом деле: рассчитаем величину центробежной силы для каждого грамма снаряда. Она равна:
Мы видим, что пассажиры к моменту отправления в космическое путешествие сделаются в 1600 раз тяжелее, – возрастание веса, безусловно, смертельное. Значит, как бы постепенно ни нарастала скорость снаряда по окружности, его центростремительное ускорение неизбежно должно превзойти допустимую для живого существа норму.
Что же касается ракетного двигателя, управляющего снарядом в мировом пространстве, то сама по себе идея эта, как мы знаем, вполне целесообразна. Однако в рассмотренных проектах она совершенно не разработана и предположена так наивно, что не может в таком виде рассматриваться как серьезная техническая мысль.
Авторы проектов, очевидно, не дают себе отчета об условиях применения реактивного принципа.
Итак, оба изложенных французских проекта надо отнести к разряду совершенно неосуществимых.Глава 19. Жизнь на корабле вселенной
С завистью думает современный астроном о тайнах мироздания, которые увидит из кварцевых окон своего межпланетного корабля будущий моряк Вселенной. То, что смутно рисует нам слабый луч света, едва улавливаемый телескопом, во всей ясности предстанет изумленному взору космического путешественника. И кто предугадает, как чудесно расширятся тогда наши знания в мире миров, какие новые тайны исторгнет человеческий разум из глубин Вселенной!
Необычайное и новое ожидает будущего небесного странника не только за стенами его корабля. Внутри звездолета он также сможет наблюдать целый ряд необыкновенных явлений, которые в первые дни путешествия будут, пожалуй, привлекать его внимание и поражать ум не менее, чем величественная панорама, расстилающаяся за окнами каюты.
Едва ли кто-нибудь даже во сне переживал ощущения, подобные тем, какие предстоит испытать будущему космическому страннику внутри звездолета. Это нечто поистине феерическое. В коротких словах речь идет о том, что внутри звездолета нет тяжести: все предметы полностью утрачивают в нем свой вес. Закон тяготения словно отменяется в этом маленьком мире. Достаточно немногих соображений, чтобы убедиться в неизбежности этого вывода, хотя и трудно привыкнуть к мысли, что внутри небесного корабля не обнаруживается ни одно из тех проявлений силы тяжести, к которым мы так привыкли на Земле.
Допустим сначала, ради простоты, что звездолет (или пушечный снаряд Жюля Верна) свободно падает в мировом пространстве. Сила внешнего тяготения должна действовать одинаково как на самый снаряд, так и на предметы внутри него; поэтому она должна сообщать им равные перемещения (ведь все тела, тяжелые и легкие, падают с одинаковой скоростью). Следовательно, все предметы внутри звездолета будут оставаться в покое по отношению к стенкам. Разве может тело «упасть» на пол каюты, если пол сам «падает» с точно такою же скоростью?
Вообще, всякое падающее тело не имеет веса. Еще Галилей в своем бессмертном «Собеседовании о двух новых науках» писал об этом в следующих картинных выражениях:
«Мы ощущаем груз на наших плечах, когда стараемся мешать его падению. Но если станем двигаться вниз с такою же скоростью, как и груз, лежащий на нашей спине, то как же может он двигать и обременять нас? Это подобно тому, как если бы мы захотели поразить копьем кого-нибудь, кто бежит впереди нас, с такою же скоростью, с какою движемся и мы».
При всей своей простоте мысль эта настолько непривычна, настолько неожиданна, что, будучи даже понятна, неохотно принимается сознанием. Остановимся же на ней немного дольше. Перенеситесь мысленно, например, внутрь Жюль-Вернова снаряда, свободно падающего в мировом пространстве. Вы стоите на полу каюты и роняете из рук карандаш. Естественно, вы ожидаете, что он упадет на пол. Так полагал и Жюль Верн, не продумавший до конца своей собственной идеи. Но не то случится в действительности: карандаш повиснет в воздухе, нисколько не приближаясь к полу. По отношению к Земле он, конечно, будет перемещаться под действием притяжения, – но точно такое же перемещение под действием тяжести получит и снаряд. Если, например, земное притяжение в течение секунды приблизит карандаш к Земле на один метр, то и снаряд приблизится на один метр: расстояние между карандашом и полом каюты не изменится, а следовательно, падения предметов внутри каюты не обнаружится.
