Открытие мира (Издание второе, переработанное и дополненное) - Ляпунов Борис Валерианович (читать хорошую книгу полностью .txt) 📗
Надо заметить, что атомная энергия открывает широкие перспективы и для скоростной авиации. Атомные двигатели дадут возможность создавать самолеты, пролетающие огромные расстояния за очень небольшое время.
Как будет устроена атомная ракета, ответ даст будущее. Все, что о ней здесь сказано, — лишь первые, предварительные соображения. Но за рубежом уже появляются первые проекты ракетных кораблей с атомными двигателями. Расчеты говорят, что можно было бы построить подобную ракету, однако весить она будет во много раз больше, чем самая большая современная ракета. Практика покажет, удастся ли осуществить постройку гигантского атомно-водородного (или не водородного, а какого-нибудь другого) атомного ракетного корабля.
Возможны способы создания направленного потока частиц большой скорости, например путем разгона ионов электрическими полями.
В мире мельчайших частиц, из которых состоит вещество, царят самые большие скорости. Почти до скорости света разгоняем мы заряженные частицы в наших ускорителях. Порции света — фотоны — несутся с предельно возможной в природе скоростью — триста тысяч километров в секунду.
Физика атомного ядра открывает перед техникой такие возможности, значение которых трудно сразу оценить.
Со скоростью двадцати тысяч километров в секунду двигаются частицы при атомном распаде. Правда, осколки взорванного атома несутся беспорядочно во все стороны. Но ведь научились же мы создавать поток электронов, скорость которого доходит до многих тысяч километров в секунду. И не только создавать, но и управлять им. В электронных приборах, таких, как электронно-лучевая трубка (вспомним, например, телевизор), мы собираем электроны в пучок, ускоряем их движение, уменьшаем или увеличиваем плотность потока, поворачиваем его. В нашей власти повелевать и другими быстрыми частицами, соперничающими в скорости со светом.
Мы можем управлять потоком газовых частиц при взрыве. Обычно они разлетаются в разные стороны, но если в заряде взрывчатого вещества сделана выемка определенной формы, то струя газа вылетит в одном направлении и при этом в десятки раз быстрее, чем обычно. Направленный взрыв позволяет перебрасывать грунт в точно назначенное место, помогая строить водохранилища и плотины, обнажать пласты угля или залежи руды под землей.
И если со временем в нашей власти окажется и такое управление взрывом атома, которое даст нам направленный поток «осколков» атомного распада, то, избавившись от посредника — жидкого теплоносителя, мы добьемся чрезвычайно высоких скоростей истечения, а с ними и гигантских скоростей самой ракеты.
Последние годы ознаменованы новыми успехами в изучении строения вещества. Открыты «античастицы» — с противоположным зарядом или направлением вращения: антипротон, антинейтрон, позитрон. Иначе говоря, существуют два одинаково построенных, но противоположных, разных вещества! Как огонь и вода, как плюс и минус, они «терпеть» не могут друг друга: соединяясь, уничтожаются, но не исчезают, разумеется, бесследно, а переходят в энергию, в частицы света — фотоны. «Реактор», где соединяются вещество и антивещество, где получается мощный поток фотонов, — таков двигатель фотонной ракеты — разумеется, детища XXI, а может быть и XXII века.
Могла бы струя заряженных частиц или фотонов двигать ракету? Может ли быть построена электронная, ионная, протонная, фотонная ракета? Теоретически — да. Практически — пока еще нет. Но это «нет» не означает невозможность решения подобной проблемы в будущем. Ведь и само разложение атома сравнительно недавно казалось утопией, как и превращение элементов, как и возможность полетов вне Земли.
АВТОМАТЫ НА РАКЕТЕ
…С Земли уже давно не видно взлетевшей ракеты — она скрылась из виду, растворилась в ночной темноте. В почти космической пустоте, глотая пространство, с огромной скоростью несется стальная сигара. Теперь о ней говорит только зубчик на экране локатора да светящаяся линия на темном фоне неба, словно прочерченная невидимой рукой. Яркий след упрямо тянется кверху и вдруг изгибается, поворачиваясь все круче и круче. Это рули, обжигаемые огненным дыханием двигателя, повинуясь чьему-то приказу, вывели снаряд на новый курс. Когда исчезла горячая газовая струя, рули не сразу остыли и тоненькой черточкой светятся во мраке ночи.
Кто же повернул рули? Ведь в ракете нет пилота!
Как сохранить взятый курс, когда ракета предоставлена самой себе? Всего нельзя предусмотреть — легкие колебания тяги, сильные порывы ветра в атмосфере и другие случайные причины могут столкнуть ракету с намеченного пути. Надо все время поправлять ее. За этим следит автопилот, заменивший человека.
Важнейшая часть автопилота — быстро вращающийся волчок.
Волчок не зря называют упрямым. Когда он вертится, ось его всегда сохраняет определенное положение в пространстве. Более бдительного, более верного стража трудно найти. Стоит, например, самолету чуть качнуться, уступая силе ветра, волчок тут как тут. Его ось невозмутимо остается на месте, но рамка прибора, соединенная с корпусом самолета, сдвигается. Этого достаточно, чтобы появился тревожный сигнал. И вот уже идет приказ моторчикам рулей: повернуть их так, чтобы машина вернулась обратно, на прежний курс! Так автопилот ведет машину вместо летчика.
Два волчка кружатся в приборном отсеке ракеты. Их обязанность — наблюдать за отклонением ее корпуса в ту или другую сторону, и то, чего не замечает один, обязательно заметит другой. Заметил — и рамкой замкнул контакты в электрической цепи. Возник ток, слабый, почти незаметный, бессильный что-нибудь сделать. Тогда на помощь приходит усилитель тока. Сигнал усиливается во много раз. Теперь у него хватает силы включить моторчик, отклоняющий руль. Руль делает свое дело — ракета возвращается на правильный путь, и тревожный сигнал замирает. Все это совершается очень быстро, не дает ракете сильно уклониться от верного курса.
Все тот же волчок используют и тогда, когда курс надо не сохранить, а изменить. Механизм, включенный в электрическую цепь и работающий точно по установленной программе, поворачивает ось волчка. Такие повороты вызывают в конце концов сигналы-команды рулям, и, повинуясь автомату, ракета меняет курс.
Устройство автоматического пилота весьма сложно. Рассказанное — лишь простейшая схема, объясняющая, как без вмешательства человека можно управлять многотонной ракетой. Гироскоп-волчок, электронные, электрические и гидравлические приборы, точные, надежные устройства подчиняют движение ракеты расчету, заранее определяющему, как будет происходить полет.
Так воплотились в жизнь слова Циолковского, предвидевшего автоматическую ракету. Да и могло ли быть иначе? В век больших скоростей, огромных мощностей, высокой точности обойтись без множества автоматов невозможно. И невозможно представить себе без них стратосферные и космические рейсы.
Современные высотные ракеты, как мы уже знаем, несут с собой целую автоматическую лабораторию для взятия проб воздуха, фотографирования солнечного спектра, регистрации космических частиц.
Чтобы исследовать солнечное излучение на больших высотах, нужно поднять на ракете прибор — спектрограф — и направить его на Солнце.
Но тут-то и возникает неожиданное препятствие. Ракета не летит прямо. Поднимаясь вверх, она в то же время неизбежно будет быстро вращаться вокруг своей оси, да еще медленно поворачиваться, наклоняясь вбок. Эти замысловатые «пируэты» мешают спектрографу уследить за Солнцем. Что же делать? Призвали на помощь автоматику. Автоматы заставили прибор все время «смотреть» на Солнце, какие бы фигуры ни выделывала в полете сама ракета.
Вот она пролетела атмосферу. В головке ракеты автоматически открывается маленькое окошечко, против которого помещается «искатель Солнца» с фотоэлементом. Солнечные лучи, собранные линзой, направляются на чувствительную к свету поверхность фотоэлемента. Эта поверхность имеет форму диска. Когда спектрограф направлен на Солнце, световое пятно попадает в центр диска фотоэлемента, и тока нет. Но стоит только прибору хотя бы немного уклониться, смещается и световое пятно. Возникает ток. После усиления он заставляет электромоторчики поворачивать спектрограф до тех пор, пока пятнышко вновь не окажется в центре искателя.
