Борьба за скорость - Ляпунов Борис Валерианович (читать книги полные TXT) 📗
Можно ли разорвать цепи тяжести? Можно ли побывать на Луне, на других планетах, унестись в беспредельные просторы Вселенной?
В течение многих лет Циолковский упорно думал над этим. «Мысль о сообщении с мировым пространством не оставляла меня никогда», — говорил он.
Понимая, что решение задач, которые он себе поставил, требует знаний, Циолковский занимался математикой, физикой, астрономией, химией, писал, вычислял, ставил опыты, строил модели.
Как же бороться с тяжестью?
Чем быстрее брошено тело, скажем, пушечный снаряд, тем дальше оно улетит. Небесная механика учит, что если тело достигнет скорости 8 километров в секунду, то никогда не упадет на Землю, а будет вечно кружиться вокруг нее, как маленькая Луна. Значит, с тяжестью можно бороться скоростью.
Один незадачливый артиллерист из фантастического романа Жюля Верна был немало удивлен, когда, выстрелив из гигантской пушки, не попал в намеченную цель. Оказалось, пушечное ядро достигло «круговой» скорости 8 километров в секунду и превратилось в спутника Земли.
А если скорость будет еще больше — от 11,2 до 16,6 километра в секунду, — то снаряд превратится в маленькую планетку — спутника Солнца. Его можно заставить тогда попасть на Луну, облететь вокруг нее или Марса, залететь на Венеру или совершить какой-либо другой полет в нашей солнечной системе.
Наконец, скорости в 17 километров в секунду было бы достаточно, чтобы покинуть солнечную систему и совершить межсолнечные, межзвездные перелеты.
Как видим, с точки зрения механики межпланетные и даже межзвездные путешествия — задача несложная, стоит только сообщить космическому кораблю секундную скорость в 11–16 километров.
Космические скорости.
Одолев притяжение Земли и получив в союзники солнечное притяжение, мы дальше «бесплатно», без всякой траты энергии помчимся по гигантскому эллипсу вокруг Солнца. Надлежащим образом выбрав наш путь, мы попадем в те края владений Солнца, куда нам нужно.
Задача простая, но решить ее чрезвычайно трудно. И мы можем справедливо гордиться тем, что честь решения грандиозной задачи межпланетных путешествий принадлежит русской науке.
Почему же сложно получить космическую скорость?
— Как ее получить? Вот вопрос, который всю жизнь меня мучил, — вспоминал Циолковский. — И только в 1896 году мне удалось найти ответ на этот вопрос.
Не один Циолковский задумывался над этим. В одной из книг по истории проблемы космического полета собраны и приведены в систему все проекты межпланетных путешествий. Вот лишь перечень глав этой книги: из пушки на планеты; метательные машины; полеты при помощи плюс или минус материи (уничтожающей притяжение Земли); полеты при помощи лучевого давления и лучистой энергии; электро- и радиокорабли…
Но это — «дела давно минувших дней». Может быть, последние годы принесли какой-нибудь новый способ путешествия вне Земли?
В военной технике нашла применение кумуляция, или, иначе, направленный взрыв. Обычно при взрыве газы летят во все стороны с большой скоростью. Если же в заряде взрывчатого вещества сделать выемку определенной формы, газы устремятся в одну сторону, и при этом с огромной скоростью — гораздо большей, чем при обычном взрыве. Скорость газов при направленном взрыве может достигать 20 и даже 40 километров в секунду.
Такая скорость более чем достаточна для межпланетных путешествий.
Чтобы использовать ее с этой целью, был предложен такой проект. Где-нибудь в горах закладывается необходимый заряд взрывчатого вещества для направленного взрыва. Взрывом выбрасывается за атмосферу большая металлическая масса, которая становится спутником Земли.
— Рождение нового спутника будет грандиозным опытом… Новая; звезда украсит небо над Землей, — говорит автор этого проекта профессор Г. И. Покровский.
Научное значение такого опыта бесспорно.
Но решает ли направленный взрыв задачу межпланетных путешествий?
Восторженный секретарь Пушечного клуба Мастон в романе Жюля Верна «Из пушки на Луну» восклицает:
«Ядро — это показатель, до чего может дойти скорость движения на Земле, больше того, ядро — не что иное, как небесное тело в миниатюре, а небесные тела — лишь очень большие ядра, летящие по небесному пространству. Мы знаем в природе скорость света, скорость электричества, скорость звезд, скорость планет, скорость планетных: спутников, скорость звука, скорость ветра. Но за нами — людьми — заслуга создания ядра, заслуга создания его скорости, во сто крат превышающей скорости железнодорожных поездов и самых резвых лошадей!»
Сравнение скорости ядра со скоростью лошади может вызвать у людей XX века лишь улыбку. Ведь снаряды современной сверхдальнобойной артиллерии вылетают из орудий со скоростью около 1,5 километра в секунду — почти 6 тысяч километров в час! Казалось бы, еще не так уж много — и они смогут стать межпланетными путешественниками.
И тем не менее, ядро, заброшенное в межпланетное пространство, — маленькая планетка, — не космический корабль. Ею можно гордиться, но полетом ее управлять нельзя. Она лишь увеличит на единицу бесчисленные рои осколков, носящихся между планетами. Но она не дает человеку победы над тяжестью.
Космическую скорость нужно получить постепенно, а не в ничтожную долю секунды, как при выстреле, метании, взрыве. Тогда только путешественникам не будет угрожать гибель при отлете.
Ведь нарастание скорости, или, иначе, ускорение, ощущается нами как усиленная тяжесть, перегрузка. Циолковский делает расчет: если даже пушка будет чудовищной длины, — 300 метров, то тяжесть при выстреле увеличится в 1 000 раз. Человек ее, разумеется, не выдержит.
Небесный корабль вообще должен быть кораблем особенным. Он полетит в пустоте, тогда как все другие корабли плавают, двигаются по воде или в воздухе. Они потому и могут двигаться, что существуют вода и воздух. От воды или воздуха отталкивается гребной винт судна, воздушный винт самолета.
А в мировом пространстве? Ни один винт, конечно, не сможет работать там, где одну частичку газа от другой отделяют сотни и тысячи километров. В этом почти пустом пространстве летят небесные камни — метеориты. Один романист приспособил их для движения своего межпланетного корабля: двигатель корабля «засасывал» поток метеоров и, отбрасывая их, передвигался, как ракета.
Не думаю, однако, чтобы согласился он полететь на своем «метеорном» корабле…
Нужно не только получить космическую скорость, и притом постепенно, без вреда для человека, но и иметь возможность изменять ее в полете. Не полет вообще, а управляемый полет, — вот что нам нужно.
Космической скорости можно достигнуть только при помощи ракеты — такое решение задачи дал Циолковский.
Он так представлял себе небесный корабль-ракету.
Удлиненный корпус, похожий на вытянутую каплю. В передней его части — каюта для пассажиров, с приборами, аппаратами для дыхания и всем необходимым для жизни людей.
Жидкое топливо накачивается насосами в камеру, где оно сгорает, а газы вырываются наружу через длинную, расширяющуюся к концу трубу. На пути газов, поблизости от выходного конца трубы, стоит руль, которым можно отклонять газовую струю и поворачивать ракету.
Такова схема ракетного корабля — победителя тяжести.
Ракета прежде всего управляемый небесный корабль, скорость которого можно набирать постепенно, чтобы перегрузка не была чрезмерной. А меняя направление, можно выбрать наивыгоднейший путь перелета.
Самая маленькая космическая скорость — круговая — в несколько раз больше, чем самая большая скорость, которую до сих пор удалось получить человеку с помощью своих машин. В самом деле, наибольшая скорость, которую развивают снаряды сверхдальнобойной артиллерии, — около 1,5 километра в секунду.
Почему ракета может развить космическую скорость?
На это отвечает основной закон механики ракетного полета, открытый Циолковским.
