Черты будущего
Шрифт:
Поскольку уже сейчас конструируются пилотируемые ракетные орбитальные корабли, предназначенные для военных целей, вероятно, будут предприняты попытки приспособить их для перевозки пассажиров. Все гражданские самолеты многим обязаны военным типам машин, даже в тех случаях, когда они не являются непосредственно их вариантами. Конечно, трудно представить себе пассажирское потомство современных экспериментальных летательных аппаратов, но ведь совсем недавно казалось столь же невероятным, что реактивные самолеты будут когда-нибудь возить пассажиров.
Существует два направления развития, которые могут сделать высокоскоростной транспорт экономически целесообразным. Во-первых, это использование дешевой, надежной, безопасной системы ядерных двигателей, что позволило бы резко снизить загрузку ракеты топливом.
В атмосфере и в околокосмическом пространстве можно разрешить находиться только тем подвижным ядерным энергетическим установкам, которые не радиоактивны. Пока мы не умеем создавать такие системы, но, возможно, научимся, когда овладеем управляемой термоядерной реакцией. Тогда мы сможем перебрасывать вокруг света тяжелые грузы со скоростью, доходящей до орбитальной, то есть до 29 000 километров в час, и с затратой нескольких килограммов лития и тяжелого водорода в качестве горючего.
Высказывалась также идея (одна из тех, про которые говорят, что они слишком хороши, чтобы быть реальными), что можно разработать конструкцию бестопливного самолета, способного непрерывно летать в верхних слоях атмосферы, получая энергию от природных источников, которые там существуют. Эти источники уже были использованы в ряде эффективных экспериментов. Так, если на соответствующей высоте выпустить из ракеты облако паров натрия, оно вызовет реакцию между диссоциированными частицами вещества, слой которых расположен на границе земной атмосферы и космического пространства. В результате на многие километры в небе распространится ясно видимое сияние. Это энергия солнечного света, накопленная атомами в дневное время, высвобождается под воздействием соответствующего импульса.
К сожалению, хотя количество энергии, накапливаемой в верхних слоях атмосферы, весьма велико, но она сильно рассеяна. Для получения сколько-нибудь полезного эффекта необходимо собрать и переработать гигантские объемы разреженного газа. Если бы какой-то скоростной летательный аппарат, скажем с прямоточным реактивным двигателем, мог пропускать сквозь себя разреженный воздух, извлекая из него в форме тепла достаточное количество энергии, необходимой для возникновения силы тяги, он летал бы вечно, без какой-либо затраты топлива. В настоящее время такой проект представляется маловероятным, потому что затраты энергии на засасывание воздуха были бы больше энергии, извлеченной из воздуха и преобразованной в силу тяги. Но все же идею эту не следует полностью отвергать. Несколько десятилетий назад мы не имели ни малейшего представления о существовании подобных источников энергии; вполне вероятно, что нам предстоит обнаружить в атмосфере еще более мощные энергетические ресурсы.
В конце концов, в самой идее ничего принципиально абсурдного нет. Плавали же мы тысячи лет по морям на бестопливных судах, движимых энергией ветров. А она ведь тоже даруется не чем иным, как Солнцем.
Впрочем, даже если бы горючее было бесплатным и имелось в неограниченных количествах, достижение особо высоких скоростей полета все равно встретило бы ряд препятствий. Цирковые артисты терпят, когда ими выстреливают из пушки, но пассажиры высокоскоростных аппаратов возражают против больших ускорений, а такие ускорения неизбежны, когда мы стремимся достичь подлинно высоких скоростей.
Даже теперь при взлете реактивного самолета пассажира вдавливает в кресло на довольно длительный отрезок времени, а ведь испытываемое при этом ускорение составляет всего лишь малую долю ускорения земной силы тяжести и достигаемая скорость весьма скромна в сравнении с величинами, которые мы рассматриваем
Проанализируем несколько цифр. Ускорение 1 g означает, что за каждую секунду скорость возрастает почти на 10 метров в секунду. При таком ускорении потребуется почти 14 минут, чтобы достичь орбитальной скорости (29 000 километров в час), и на протяжении всего этого времени каждый пассажир будет чувствовать себя так, как будто у него на коленях сидит еще один человек. Затем последует 20 минут полной невесомости (при самом продолжительном полете, за время которого корабль облетает пол земного шара по экватору), которая, вероятно, причинит еще большие неудобства. А после этого еще 14 минут снижения скорости до нуля, и опять под воздействием ускорения 1 g. За весь полет никто не почувствует себя в покое ни на одно мгновение, что же касается «невесомого» отрезка трассы, то в это время даже знаменитый бумажный пакетик окажется бесполезным. И, может быть, не лишне указать также, что в первую половину времени полета до туалета нельзя будет добраться, а во вторую половину им нельзя будет пользоваться.
Близкая орбита спутника устанавливает своеобразный естественный предел скорости полета вокруг Земли; тело, вышедшее на такую орбиту, движется по ней без затраты энергии со скоростью около 29 000 километров в час, совершая один оборот вокруг Земли примерно за 90 минут. При попытке двигаться с большими скоростями мы столкнемся с новыми проблемами.
Все вы испытали, что такое «центробежная сила», возникающая при повороте автомобиля или самолета во время быстрого движения. Я заключил этот термин в кавычки, потому что испытанное пассажиром состояние вовсе не есть воздействие какой-то внешней силы, а всего лишь естественный протест его тела против того, что оно лишено неотъемлемого права продолжать движение по прямой и с постоянной скоростью. Единственная сила, фактически действующая в этом случае, это сила, которую приложило к пассажиру кресло автомобиля или самолета, чтобы помешать ему продолжать такое движение.
В полете вокруг Земли и, по существу, при любом движении по ее поверхности вы перемещаетесь по кругу радиусом более шести тысяч километров. При нормальных скоростях вы не замечаете незначительной дополнительной силы, отрывающей вас от поверхности, — ваш вес с избытком перекрывает такую силу. Однако при скорости 29 000 километров сила, направленная внутрь, или, иначе говоря, вниз к центру Земли, будет точно равна вашему весу. Это является необходимым условием орбитального полета: притяжение Земли как раз достаточно, чтобы удерживать тело, перемещающееся вокруг нее с указанной скоростью.
Но, если вы движетесь быстрее 29 000 километров в час, вам, чтобы удержаться на орбите, нужно создать дополнительную силу, направленную вниз: одно притяжение Земли с этой задачей не справится. Таким образом, возникает ситуация, которой пионеры космонавтики не могли даже вообразить, когда они бились над решением задачи, как оторваться от Земли. Оказывается, при таких скоростях придется толкать вниз летательный аппарат, чтобы удержать его на нужной высоте, — без некоторой обуздывающей силы, без привязи, так сказать, он улетит в космос, словно камень, сорвавшийся с пращи.
При движении по околоземной орбите со скоростью 40 000 километров в час дополнительная сила, требуемая для удержания корабля на орбите, будет в точности равна силе тяжести. Она может быть создана специальными ракетами, направляющими космический корабль к центру Земли с ускорением 1 g. Корабль снижаться не будет, и единственное различие между движением по такой силовой траектории и движением спутника, свободно летящего по нормальной орбите, будет состоять в том, что в первом случае этот полет пройдет с б'oльшими скоростями и оборот вокруг Земли будет совершаться за 60 минут вместо 90, а члены экипажа корабля уже не будут испытывать состояния невесомости. Им покажется, что у них нормальный вес, только направленный в противоположную сторону; «низ» будет там, где звезды, а Земля повиснет над сбитыми с толку космонавтами, совершая полный оборот вокруг своей оси за 60 минут.