Вилли Лей - Ракеты и полеты в космос
Этот расчет убеждал каждого, что непосредственный старт на другую планету не может быть осуществлен даже при использовании «сверхтоплива». Каким же образом предлагал Пирке вывести корабль на орбиту вокруг Земли? Будучи щедрым в своих допущениях и исходя из скорости истечения 4000 м/сек, он определил, что относительная масса ракеты, предназначенной для этой цели, должна быть 68:1. Поэтому он считал необходимым использовать двухступенчатую ракету с мощным стартовым ускорителем. По его мнению, максимальный расход топлива при старте такого корабля составил бы около 1,5 т в секунду. Это позволяло вывести космический корабль на орбиту и постепенно накопить там запасы топлива, правда весьма дорогой ценой, —расходуя 68 т топлива на каждую тонну груза, доставленного на орбиту.
Цифры, приведенные Пирке, ясно показали, что создание космической станции совершенно необходимо для осуществления полета на ближайшую планету и что выполнить первую часть этой задачи фактически будет гораздо труднее, чем последующую. Как это всегда бывает, первый шаг оказывался и самым тяжелым. Пирке назвал это «парадоксом космонавтики». Статьи Пирке привели к тому, что «наблюдательная станция» была вытеснена концепцией «космического порта».
Чтобы как-то сохранить функцию наблюдения, Пирке разработал станцию тройного назначения. Она должна была состоять из «внутренней» станции, рассчитанной для наблюдения (она имела круговую орбиту и период обращения 100 минут), «внешней» станции, или «космопорта» (период обращения по круговой орбите — 200 минут), и «транспортной» станции (период обращения по эллиптической орбите — 150 минут), с помощью которой должна была осуществляться связь между всеми частями этой системы.
Еще один проект космической станции был выдвинут фон Брауном - в период разработки им «проекта Марс», основной целью которого было исследование возможности полета на Марс при использовании химических топлив. О самой космической станции было сказано очень немного. В вышедшей в свет в 1951 году книге Джона Марбергера о проблемах космической медицины был опубликован рисунок—он, вероятно, был первой схемой проекта фон Брауна - центральной, почти цилиндрической конструкции с воздушной камерой и двумя отходящими от нее спицами. Эти спицы соединяют ступицу с ободом, представляющим собой правильный двадцатиугольник. Большое параболическое зеркало на балках от ступицы должно было концентрировать солнечный свет и направлять его на котел, укрепленный над ступицей.
Несколько позже в книге «Через границу космоса» (См. Rуаn С. Across the Space Frontier, Viking Press, New York, 1952.) был опубликован новый вариант уже не многоугольной, а круглой (кольцевой) космической станции. Чтобы обойтись без конденсорного зеркала, которое обеспечивало станцию энергией, вращающееся в противоположную сторону параболическое зеркало было превращено в зеркальный «лоток». Внешне вся конструкция сильно напоминала «жилое колесо» Нордунга.
Авторы редакционных статей, литературные критики и даже инженеры, не являющиеся специалистами ракетного дела и астронавтики, имеют обыкновение рассматривать детали подобных проектов слишком конкретно. Для них космическая станция, выполненная в форме колеса, так же как и ее вращение с целью создания искусственной силы тяжести, - понятия вполне определенные. Не менее конкретен и метеорный амортизатор для защиты станции от космической пыли. Но когда утверждается, что этот амортизатор может быть расположен в 5 см от внешней обшивки станции и изготовлен из дюралюминиевых листов толщиной 0, 5 мм, все указанные выше люди пускаются в дискуссии и вносят свои предложения об улучшении. Может быть, один из исследовательских проектов, разрабатываемых в настоящее время, покажет, что цинк, например, обеспечивает лучшую защиту при заданном весе, чем дюралюминий. В этом случае метеорный амортизатор будет сделан из цинка. А если предварительные исследования покажут, что расстояние в 12 см более эффективно, чем расстояние в 5 см, тогда амортизатор будет установлен в 12 см от обшивки.
Эти замечания сделаны потому, что однажды мне пришлось вести долгий и ненужный спор на эту тему. Дело в том, что у Брауна первоначально возникла идея построить космическую станцию из эластичной пластмассы, с тем чтобы облегчить ее доставку на орбиту по секциям в разобранном состоянии. Позднее ему указали, что для повышения прочности к пластмассе должны быть добавлены нейлоновые нити. В споре же, навязанном мне, мои оппоненты утверждали, что пластмассу нужно обязательно усилить, но не нейлоновыми нитями, а тонкой металлической проволокой. Может быть, это действительно так—я не знаю и уверен, что фон Браун тоже не знает, да и вряд ли вообще кто-нибудь знает это точно. Важно здесь другое - идея постройки космической станции из разборных пластмассовых секций.
Станция эта должна будет иметь диаметр около 75 м. Жилой обод станции предполагается сделать двух- или трехэтажным. Станция получит вращение для создания искусственной силы тяжести в 1/3 g. Этим будет уменьшен вес конструкции и аппаратуры. По этой же причине атмосфера внутри станции не будет такой, как атмосфера на земле. Например, давление можно будет снизить наполовину по сравнению с давлением на уровне моря, но зато поднять содержание кислорода, чтобы при вдохе легкие получали нормальное его количество, несмотря на пониженное давление.
Пониженное давление само по себе позволяет значительно уменьшить вес станции, но еще большая экономия в весе (примерно на 12 т) достигается заменой азота атмосферного воздуха гелием. Еще одной причиной использования гелия вместо азота воздуха является опасность декомпрессии, то есть снижения давления воздуха внутри станции. Декомпрессия может наступить в результате столкновения станции с метеоритами, способными пробить отверстие в ее обшивке. Люди, подвергнутые декомпрессии, могут заболеть так называемой кессонной, или водолазной, болезнью. Эта болезнь, иногда кончающаяся смертельным исходом, характерна тем, что атмосферный азот, обычно растворенный в тканях и в крови, при понижении давления воздуха выделяется из раствора, образуя пузырьки. Кровь, как говорят, «закипает».
В отличие от азота гелий обладает повышенной химической инертностью. Он также растворяется в крови и тканях, но в значительно меньшем количестве, чем азот. При замене азота воздуха гелием процесс образования пузырьков в крови ослабевает. Этот факт уже неоднократно подтверждался испытаниями водолазов, когда их поднимали на поверхность воды быстрее, чем обычно.
Вопреки более ранним предположениям, космическая станция не нуждается в обогреве, вместо этого достаточно будет оборудовать ее установкой для кондиционирования воздуха. Даже при окраске станции в белый цвет она будет поглощать большое количество солнечной энергии. Кроме того, когда станция окажется между Солнцем и Землей, последняя явится для нее гигантским рефлектором, отражающим дополнительную тепловую энергию. Добавьте к этому тепло, выделяемое электрическими двигателями, и вы поймете, почему гораздо выгоднее применять кондиционирование воздуха.
Энергию, необходимую для космической станции, будет поставлять не Солнце, как это предусматривалось вначале, хотя солнечная энергия в космическом пространстве является, конечно, самым дешевым и надежным видом энергии. Однако оборудование для превращения ее в электрический ток слишком громоздко. Атомный реактор, дающий такое же количество энергии, будет, по крайней мере, на несколько тонн легче. Он может быть размещен на конце башни, основанием которой служит ступица «жилого колеса», и надежно защищен со стороны станции большим щитом.
В предварительном проекте фон Брауна весьма оригинально решена проблема использования продуктов отхода. Каждому члену экипажа космической станции необходимо определенное количество жидкости (свыше 4 л в день). Но, потребляя воду, организм человека не может не выделять ее различными физиологическими путями; при этом почти половина ее выделяется через мочеполовой тракт и кишечник, а другая половина —за счет испарения через кожу и легкие. Процентное соотношение этих выделений зависит от температуры окружающего воздуха. При повышенной температуре выделение влаги идет главным образом за счет испарений через кожу. Удалить эту воду из воздуха можно путем сильного охлаждения воздуха. В результате пары воды конденсируются, а затем, после очистки, используются для бытовых целей (мытье, стирка белья и т. д. ).
Запас воды для бытовых нужд способствует равномерному распределению массы по всей станции. Дело в том, что вращающаяся космическая станция очень чувствительна даже к таким незначительным перераспределениям массы, как перемещение человека из одного угла каюты в другой. Особенно сильное перераспределение массы наступает в конце каждой вахты, когда люди проходят по коридорам из спальных комнат или столовой в рабочие помещения для смены тех, чье дежурство окончилось.
