Вилли Лей - Ракеты и полеты в космос
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.
Перераспределение массы заставляет центр тяжести станции смещаться, что при вращении может вызвать опасные напряжения. Для устранения этой опасности вода для бытовых нужд должна храниться в баках под полом всех отсеков. Специальный датчик колебаний, чувствительный к малейшим изменениям искусственной силы тяжести, приведет в действие электрические реле при любом смещении центра тяжести. Реле подадут ток к приводам насосов соответствующих баков, из которых часть воды переместится в другие баки, компенсируя тем самым возникшее перераспределение массы.
Нельзя пренебрегать также и некоторыми другими отрицательными факторами, влияющими на равномерность движения станции по орбите.
Перед тем как перейти к описанию ракетных кораблей, с помощью которых будут строиться и обеспечиваться всем необходимым космические станции, следует хотя бы вкратце упомянуть о последней составной части станции - «обсерватории». Она не будет выполнена в одном блоке со станцией, и объясняется это не только необходимостью устранить постоянное вращение, которое должна иметь сама станция, но главным образом тем, что телескоп обсерватории должен иметь широкий сектор наблюдения, не ограниченный теми или иными деталями станции. Следовательно, «обсерваторию» лучше всего сделать автономным спутником, вращающимся вокруг Земли на небольшом расстоянии от космической станции. На «обсерватории», как правило, не будет людей, а ее фототелескоп будет управляться дистанционно со станции. Только время от времени кто-нибудь будет высаживаться на «обсерваторию», чтобы забрать экспонированные пленки и перезарядить кассеты.
Возможны два способа, с помощью которых человек может попасть со станции на «обсерваторию». Первый из них предполагает использование небольшой шарообразной ракеты размером с легковой автомобиль, на концах которой установлено по одному двигателю. На орбите значительные расстояния могут преодолеваться при очень малом расходе топлива. Если использовать, скажем, такое количество пороха, какое содержится в пистолетном патроне, то наше «космическое такси» сможет довольно легко покрыть расстояние в 8 км.
Когда «такси» подойдет к «обсерватории», его водитель должен будет включить второй двигатель для торможения. Если нужно покрыть это расстояние в кратчайший срок, следует выключить задний ракетный двигатель уже на половине пути, а затем включить передний. Для того чтобы водитель «такси» мог во время такого путешествия обходиться без специального костюма, космическая станция и «обсерватория» должны иметь герметические приемные камеры, наполненные воздухом.
Второй способ требует применения специального защитного космического костюма-скафандра. Задача создания космического скафандра очень трудна, ибо его нужно сделать таким, чтобы он выдерживал внутреннее давление воздуха, необходимое человеку для работы в нем. Кроме того, человек, надевший космический скафандр, нуждается в интенсивном кондиционировании воздуха, так как внутренний объем скафандра очень мал. Далее, скафандр должен иметь какое-то приспособление, которое защищало бы человека от метеоритов. И, наконец, человек в скафандре должен передвигаться, для чего ему нужен двигатель. Наилучшим решением последней проблемы явится создание небольшого ракетного двигателя с тягой порядка 1 кг, смонтированного на пряжке поясного ремня. Целесообразно, чтобы этот двигатель был не жидкостным, а работал бы на сжатых газах, например кислороде и ацетилене. Может быть, химикам удастся найти какой-либо газ, который будет самовоспламеняться при соединении с кислородом. Двигатель, смонтированный на пряжке ремня, будет очень удобен, особенно в тех случаях, когда пилоту придется тормозить свое движение.
Как мы уже говорили, основная трудность создания космического скафандра заключается в необходимости поддерживать внутри него определенное давление воздуха. В настоящее время создано несколько образцов универсальных скафандров, которые внешне напоминают водолазные. Так, фон Браун спроектировал скафандр, который он назвал «бутылочным» из-за его сходства с этим предметом. Он просторен, оператор в нем привязан ремнями к специальному сиденью, на выпуклой «талии» скафандра смонтированы выдвижные механические руки-манипуляторы, снабженные приспособлениями для производства различных работ. Скафандр имеет один ракетный двигатель снизу и один сверху, но они служат только для передвижений на большие расстояния, тогда как незначительное перемещение скафандра достигается с помощью механических рук. Этот скафандр в основном предназначен для сборки космической станции на орбите.
Согласно первоначальному замыслу транспортные ракеты, предназначенные для доставки деталей станции на орбиту, должны были быть трехступенчатыми и иметь общий стартовый вес до 7000 т. Это давало возможность увеличить полезную нагрузку последней ступени до 36,5 т. Третья ступень была крылатой и могла вернуться на Землю. Величины, характеризующие маневр ракеты, изображены графически на рис. 69 (остальные данные см. в Приложении II).
Рис. 69. Траектория полета трехступенчатого ракетного корабля по теории Брауна. Цифры показывают высоту, на которой происходит отсечка двигателей; цифры ниже поверхности Земли обозначают расстояние от точки старта
Первая и вторая ступени, рассчитанные на многократное использование, снабжались парашютами и специальными тормозящими реактивными двигателями, которые включались особым радиотехническим устройством типа радиолокационного взрывателя и обеспечивали ступеням ракеты резкое торможение на конечном участке перед падением в море. Поскольку к моменту падения обе ступени должны были представлять собой почти пустые металлические контейнеры, предполагалось, что они будут плавать на поверхности моря и легко подбираться кораблями для повторного использования.
Этот проект фон Брауна подвергся в свое время серьезной критике, причем было высказано много предложений, особенно в части возвращения на Землю первых двух ступеней ракеты. Специалисты не без оснований сомневались в успехе спасательных работ, утверждая, что эти работы будут стоить дороже самой ракеты. Вторую ступень (сухой вес менее 200 т и длина 20 м), вероятно, стоило использовать повторно. Но первая ступень (сухой вес около 1500 т и длина 36 м), очевидно, потребовала бы высылки в район ее падения специального спасательного судна, что обошлось бы довольно дорого.
Вскоре и другие специалисты ракетного дела выступили со своими проектами и предложениями. Так, например, К. А. Эрике высказал интересную мысль о том, что совсем не обязательно возвращать последние ступени транспортных ракет на Землю. Он предлагал сделать их непосредственными носителями груза, своего рода контейнерами, собранными из легких, но прочных деталей. Это позволяло значительно увеличить перевозимый груз. Правда, такие беспилотные грузоносители не могли бы выходить на орбиту точно в указанном месте, и тогда могло статься, что первый грузоноситель оказывался бы над Кейптауном, а второй пусть и на той же орбите, но над Мозамбикским проливом. Эту проблему можно было решить, создав два типа транспортных ракет: пилотируемых и беспилотных. Трудно ожидать, что, управляя ракетами с Земли, удастся привести их в одно место, но управление, осуществляемое с одной из ракет, позволит это сделать. Первая транспортная ракета, направленная на орбиту, будет иметь экипаж, который в дальнейшем и возьмет на себя эту задачу, но с тем условием, что он проведет на орбите не более 24 часов.
Когда космическая станция будет собрана и подготовлена для заселения, экипаж сможет жить на ней и выполнять свои работы в течение более продолжительного времени.
Вернер фон Браун принял это предложение и пошел ещё дальше. Считая, что основной задачей экипажа пилотируемой ракеты является сведение всех транспортных ракет в одно место, он отказался от какой-либо лишней нагрузки для пилотируемой ракеты, кроме экипажа. В связи с этим общие размеры ракет могли быть значительно уменьшены. Далее, фон Браун решил, что пилотируемые и беспилотные ракеты следует сделать стандартными, за исключением последней ступени. Характеристики ракет по новому варианту проекта даны в Приложении II.
Но к решению этой проблемы можно подойти и с другой стороны. По первому варианту проекта фон Брауна запуск ракет должен был осуществляться над океаном, что в известной степени обеспечивало спасение и повторное использование первой и второй ступени. На 9-м ежегодном конгрессе Американского ракетного общества, проводившемся, в Нью-Йорке с 30 ноября по 3 декабря 1954 года, Даррел Ромик из отдела аэрофизики фирмы «Гудиэр Эркрафт» выступил с докладом, который он подготовил совместно со своими коллегами Р. Найтом и Дж. Ван Пелтом. Этот доклад вызвал среди делегатов конгресса самую широкую дискуссию.
