Занимательный космос. Межпланетные путешествия
Шрифт:
Рис. 44. Стартовое приспособление на Берлинском ракетодроме
Большой ошибкой, однако, было бы думать, что в ракетном автомобиле, дрезине или санях мы имеем прообраз самодвижущегося сухопутного экипажа будущего. При тех скоростях, которые допустимы в сухопутном транспорте, ракетный двигатель невыгоден – он переводит в полезную механическую работу слишком ничтожную долю энергии потребляемого горючего (около 5 %). Строители ракетного автомобиля сознавали это. «Хотя мы уже сейчас могли бы превзойти все до сих пор достигнутые скорости, – сказал Ф. Опель в речи, произнесенной при первом публичном испытании изобретения, – фирма отдает себе отчет в том, что ракетный агрегат, обещая для сухопутного транспорта небывалые, считавшиеся до сих пор немыслимыми достижения, представляет в нынешнем виде лишь переходную ступень к ракетному аэроплану, а впоследствии – к космическому кораблю. Мы уже теперь в состоянии отослать ракету без пилота в высшие слои атмосферы и убеждены, что в недалеком будущем нам удастся проникнуть и в пустыню мирового пространства».
Рис. 45. Подготовка к пуску жидкостной ракеты (на Берлинском ракетодроме)
Рис. 46. Обратный
Эти слова выражают правильный взгляд на дело. Ракетный автомобиль – слишком расточительное изобретение. Будущее ракеты – не на земной поверхности, а в высших слоях атмосферы и за ее пределами – в мировом пространстве. Будущность имеет не ракетный автомобиль, не ракетный велосипед, не ракетные сани, не ракетная лодка, – а ракетный аэроплан (ракетоплан), могущий совершать полет в стратосфере с почти космической скоростью.
Первые шаги в деле создания аэроплана с ракетным двигателем уже сделаны. Совершался полет на планере с пороховыми ракетами (Штамер, 1928), на самолете с дюжиной ракет (Опель, 1929), на ракетном самолете (Эспенлауб, 1930 и Каттанео, 1931). Впрочем, это были не подлинные полеты, а кратковременные взлеты, продолжительностью в 1–2 минуты. Для совершения более длительных полетов нужны такие запасы пороха, каких самолет не в состоянии поднять. Подлинный ракетоплан должен работать на жидком горючем. Отсюда очередная задача – создание ракетного двигателя с жидким горючим.
В эту сторону направлены усилия изобретателей во многих странах, в том числе и в СССР. Я уже говорил об успешном, по-видимому, разрешении этой задачи американским физиком, проф. Годдардом. Не менее плодотворны труды группы немецких инженеров, работающих на «ракетодроме», отведенном им под Берлином. Они построили и испытали ряд последовательно увеличивающихся моделей жидкостной ракеты: «Мирак I» (от слов «минимальная ракета», мирак), «Мирак II», «Мирак III», «Репульсор». Последняя модель совершила свой первый свободный подъем на ракетодроме 14 мая 1931 г., достигнув высоты 60 м; горючим служил бензин (0,3 литра), окислителем – жидкий кислород (1 литр). Дальнейшим улучшением конструкции и увеличением заряда высота подъема доведена была до 4 км.
Достигнув высшей точки подъема, немецкая жидкостная ракета автоматически раскрывает парашют и плавно опускается на Землю совершенно неповрежденной; она может быть вновь заряжена и опять пущена – в отличие от пороховой ракеты, не допускающей многократного использования. На Берлинском ракетодроме произведено было свыше сотни публичных демонстраций подобного рода. Скорость вытекания продуктов горения из сопла достигала 2200 м/с.
В задачу этой книги не входит описание конструктивных подробностей; схемы устройства германских моделей читатель найдет в книгах наших советских инженеров, изобретателей ракетных аппаратов: С.П. Королева «Ракетный полет в стратосферу» и М.К. Тихонравова «Ракетная техника», где подробно рассмотрена техническая сторона дела (см. Приложение 12). Не останавливаясь на трудах других, менее удачливых германских изобретателей (Валье, 1930; Винклер, 1931), перейду к работам в СССР.
Надо заметить, что устройство германских ракет известно нам не во всех подробностях; некоторые ответственные детали держатся изобретателями в секрете (отчасти за неимением средств получить на них патент). При таких условиях советским работникам ракетного дела пришлось самостоятельно придумывать конструкции моторов для ракетопланов и бескрылых ракет.
Разработкой вопросов ракетной техники занимаются у нас в порядке общественном – активисты Осоавиахима и АвиаВНИТО (Авиационного научно-инженерного общества) в Москве, Ленинграде,
Горьком и в других городах Союза. При Ленинградском аэроклубе существует сектор реактивного движения.
В Советском Союзе ракета, помимо целей обороны, должна служить прежде всего нуждам мирного социалистического строительства и – в первую очередь – научному исследованию стратосферы. Основной задачей является работа по созданию ракетного мотора, изыскание подходящих для него видов горючего, а также легких огнеупорных материалов и т. п. В работу над ракетной проблемой вовлекаются изобретатели и активисты различных специальностей.
В марте 1935 г. в Москве состоялась первая Всесоюзная конференция по применению ракетных аппаратов для исследования высших слоев атмосферы.
Были заслушаны доклады на следующие темы:
• о достижениях ракетной техники – инженера М.К. Тихонравова;
• о крылатых ракетах для полета человека – инженера С.П. Королева;
• о применении ракет при старте самолетов – инженера В.И. Дудакова;
• о горючем для жидкостных ракет – В.П. Глушко;
• о динамике полета ракеты – проф. В.П. Ветчинкина;
• об аэродинамической трубе для больших скоростей – инженера Ю.А. Победоносцева;
• о деятельности ракетных секций Осоавиахима в Москве (доклад И. Меркулова) ив Ленинграде (докладинженера А.Н. Штерна).
Конференция постановила строить в 1935 г. крылатую ракету-лабораторию для полетов человека на небольших высотах, а также стратосферную ракету для научных исследований.
В системе Осоавиахима, как и в АвиаВНИТО, существует Стратосферный комитет, изучающий проблему овладения стратосферой, в частности, с помощью ракетных аппаратов. По поручению Стратосферного комитета АвиаВНИТО инженером JT.K. Корнеевым разработаны проекты двух стратосферных ракет, рассчитанных на жидкое горючее.
Прибавим к сказанному, что – как докладывалось на Всесоюзной конференции по изучению стратосферы в Ленинграде – в 1933—34 гг. в Москве была сооружена и испытана в полете до высоты 10 км жидкостная ракета (рис. 47 и 48).
Рис. 47. Жидкостная ракета советского изобретателя М.К. Тихонравова
Рис. 48. Пуск жидкостной ракеты инженера Тихонравова
Рис. 49. Проектируемая ракета инженера Л. К. Корнеева
Зондирование стратосферы ракетными аппаратами, несущими метеорологические самописцы, будет иметь огромное значение, так как никакими другими средствами невозможно достигнуть подобных высот. Стратостат ни при каком устройстве не сможет никогда подняться выше 40 км; рекордный подъем употребляемых теперь шаров-зондов – 36 км; радиозонды достигали несколько меньшей высоты.
Рис. 50. Ракетная катастрофа. Взрыв ракеты пражского изобретателя Л. Оченазека
Даже из приведенных в этой главе, далеко не исчерпывающих сведений ясно, какими быстрыми темпами развивается на наших глазах ракетная техника. Я особенно живо ощущаю эту разительную перемену, когда перелистываю первое издание настоящей книги. Высказанная на его страницах в 1915 г. уверенность в неизбежном покорении мирового пространства ничем не могла быть тогда подкреплена, кроме чисто теоретических доводов. Теперь же, спустя всего двадцать лет, мы располагаем достаточными основаниями для глубокого убеждения, что дни великих триумфов
Глава 18. Два несбыточных проекта
Мы могли бы и не рассматривать несбыточных проектов межпланетных перелетов. Но задача наша состоит не только в том, чтобы познакомить читателя с реально достижимым в этой области: мы желали бы также рассеять и некоторые относящиеся сюда заблуждения. Не имеет никакого смысла перечислять и рассматривать все многочисленные «проекты» межпланетных перелетов, придуманные авторами фантастических произведений, так как сами авторы не придавали серьезного значения своим часто совершенно бессмысленным выдумкам. В первых главах нашей книги мы разобрали наиболее поучительные или внешне правдоподобные идеи подобного рода: «кеворит» Уэллса, пушку Жюля Верна, давление световых лучей и некоторые другие, отбрасывая все прочие как не заслуживающие никакого внимания и лишь засоряющие поле обсуждения.
Имеется, однако, еще два проекта, которые полезно рассмотреть, несмотря на их безусловную несостоятельность. Они получили у нас некоторую известность, так как неоднократно описывались в журналах, и представляются, на первый взгляд, легко осуществимыми. К сожалению, журналы не сопровождали их описание критическим разбором, и у многих читателей могло остаться убеждение, что мы имеем здесь хорошо продуманную техническую идею.
Оба проекта исходят из Франции. Первый из них предложен был в 1913 г. двумя французскими инженерами Масом и Друэ (Mas и Drouet) и описан известным техническим писателем Графиньи следующим образом:
Рис. 51. Проект отсылки межпланетного вагона (А) вращением огромного колеса
«Представьте себе колесо огромного диаметра, несущее на окружности снаряд, который должен быть отброшен вдаль (рис. 51). Если при достаточной скорости вращения внезапно освободить снаряд, он полетит по касательной с той же скоростью, с какой двигалась соответствующая точка колеса. Устройство может быть упрощено: машина может состоять из двух параллельных брусьев, закрепленных посередине на оси. Противоположные концы брусьев могут быть снабжены с одной стороны метательным снарядом, с другой – противовесом равной массы. При длине брусьев в 100 м каждый оборот дает путь в 314 м; значит, если довести скорость вращения до 44 оборотов в секунду, то крайние точки будут двигаться с секундною скоростью около 14 км».
«Если пожелаем развить такую скорость в течение нескольких минут, понадобится двигатель мощностью в миллион лошадиных сил. Это, очевидно, неприемлемо. Оставаясь в пределах существующих технических норм, придется действовать более медленно и ассигновать примерно 7 часов, чтобы добиться 44 оборотов в секунду; тогда достаточен будет двигатель в 12 000 л. с.».
«Метательная машина, действующая так, как было объяснено, должна быть расположена где-нибудь над расщелиной, например, между скалами в горах. Она будет приводиться в движение от паровой турбины, а в нужный момент особый электрический аппарат освободит закрепленный на колесе снаряд, который и полетит вертикально к зениту».Дальнейшее движение снаряда (вес которого – для двухмесячного путешествия трех пассажиров – будет достигать 4 тонн) предполагается по ракетному принципу
«Корабль Вселенной должен быть снабжен внутренним двигателем, позволяющим увеличить его собственную скорость и управлять его движениями. Двигатель вовсе не должен быть очень сильным: аппарат, изолированный в пространстве и освобожденный от земного притяжения, перемещается с большою легкостью. Можно применить двигатель с «отдачей», основанной на принципе ракеты: он выбрасывает в пространство массу газа, истечение которого заставит аппарат отклониться. Чтобы получить отклонение в намеченном направлении, вытекание газа может быть произведено по желанию через тот или иной ряд труб, открывающихся наружу снаряда».
Почему надо считать этот проект несостоятельным? Прежде всего, огромные затруднения возникли бы при подыскании материала, который мог бы противостоять развивающейся при таком вращении огромной силе натяжения. По формулам механики легко вычислить, что при окружной скорости 14 км/с и радиусе вращения в 50 м центробежная сила каждого грамма снаряда должна равняться
Это значит, что брусья будут растягиваться с силою, превышающей вес снаряда в 400 000 раз. Так как снаряд предполагается весом 4 т, то сила натяжения брусьев исчисляется в 1 600 000 т. Вспомним, что вся Эйфелева башня весит только 9000 т. Если изготовить брусья из лучшей стали, то, чтобы они могли безопасно выдерживать такое натяжение, им надо было бы дать, при квадратном сечении, толщину в 9 м – при условии, что такой чудовищный брус сам будет невесом…
Совершенно непреодолимо, кроме того, другое затруднение – именно то, которое обусловлено увеличением тяжести внутри снаряда. Надо помнить, что и пассажиры снаряда, кружащиеся в этом колесе, к моменту отправления в космический полет сделаются в 40 000 раз тяжелее и, конечно, будут раздавлены собственным весом. Отослать в полет живых пассажиров с помощью такого колеса, очевидно, немыслимо.
Второй проект – принадлежащий, по-видимому, Графиньи – кажется, на первый взгляд, более осуществимым. Здесь также используется инерция кругового движения, но большое колесо заменено неподвижным кольцевым рельсовым путем, проложенным внутри кольцевого туннеля; поперечник кругового пути – 20 км. По рельсам (рис. 52) скользит (под действием электрического тока) на обильно смазанных полозьях тележка, несущая на себе межпланетный снаряд-вагон. Движение тележки обусловлено особым двигателем, помещающимся вне ее и передающим ей свою энергию по проводу между рельсами. Так как двигатель работает непрерывно, то тележка должна скользить ускоренно. Для уменьшения сопротивления среды воздух внутри туннеля разрежается насосами.
Рис. 52. Круговой крытый рельсовый путь для отлета в мировое пространство. Вверху вправо – воздушный насос
От кругового туннеля отходит, по направлению касательной, ответвление с наклоном вверх. Когда тележка со снарядом, сделав достаточное число оборотов по круговому пути, разгонится до скорости 12,5 км/с, она автоматически переводится на ответвление, на котором и подвергается торможению. Движение тележки замедляется, но лежащий на ней снаряд соскальзывает по инерции с тележки и летит в атмосферу со скоростью 12,5 км/с, которая по выходе из воздушной оболочки в мировое пространство понижается до 10,9 км/с. Управление снарядом в его свободном полете предполагается осуществлять с помощью реактивного двигателя.
Мы замечаем в этом проекте некоторые черты, сближающие его с проектом К.Э. Циолковского. Однако в только что изложенном виде идея Графиньи несбыточна (если даже считать скорость 12,5 км/с достижимой), так как она не учитывает возрастания искусственной тяжести внутри снаряда к моменту его отправления в межпланетный рейс. Хотя тяжесть в данном случае значительно меньше, чем в предыдущем проекте, – вследствие увеличения радиуса кругового пути, – но все же она достаточно велика, чтобы сделать проект несостоятельным. В самом деле: рассчитаем величину центробежной силы для каждого грамма снаряда. Она равна: