От ракеты до космического корабля (окончание)

 

 

Настанет время, когда такие ракеты будут использоваться для перевозки пассажиров с континента на континент за какие-нибудь полчаса. Но для этого конструкторам придется еще основательно потрудиться.

Межконтинентальная баллистическая ракета позволила ученым нашей страны осуществить заветную мечту человека — преодолеть земное тяготение и запустить искусственные спутники Земли. Чтобы ракета превратилась в спутник нашей планеты и в течение долгого времени обращалась вокруг нее на более или менее постоянной высоте (не меньше 200 км), ее нужно разогнать до огромной скорости, примерно 8 км/сек. Для этого ракету делают многоступенчатой — из нескольких ступеней, соединенных между собой последовательно, примерно так, как составляется из вагонов поезд. Каждая ступень представляет собой самостоятельную ракету со своим топливом и двигателем. Когда двигатель самой нижней ступени вырабатывает весь свой запас топлива, она отделяется и автоматически включается двигатель следующей ступени. В результате скорость самой последней ступени оказывается большей, чем скорость одной большой ракеты с таким же запасом топлива: ведь в многоступенчатой ракете после отделения первых ее частей топливо расходуется на разгон меньшей массы. Идея многоступенчатой, или, как ее иногда называют, составной, ракеты — одно из гениальных предложений Константина Эдуардовича Циолковского.

С помощью такой составной ракеты и удалось запустить первые искусственные спутники Земли. Необходимую космическую круговую скорость приобретала последняя ступень с установленным на ней специальным оборудованием спутника. Как известно, первый спутник весил 83,6 кГ, второй — уже 508,3 кГ, а третий — 1327 кГ.

Для сравнения достаточно указать, что первый спутник США, запущенный почти через 3 месяца после второго советского спутника, «Эксплорер» весил 14 кГ. Запуск искусственных спутников Земли открыл людям дорогу в космос, начал новую эру в истории человечества.

Но все же этот запуск был только полупобедой человека в его борьбе с земным тяготением: ведь спутник хоть и не падает на Землю, но и не расстается с ней! Чтобы окончательно порвать цепи земного тяготения и вырваться на просторы космоса, нужна еще на 40% большая скорость, чем скорость спутников. Эта так называемая скорость отрыва равна примерно 11,2 км/сек, или около 40 тыс. км/час.

И вот всего через год с небольшим после запуска первого советского искусственного спутника человечество одержало и эту решающую победу в борьбе за покорение мирового пространства. И снова эта победа была одержана нашей страной, советским народом. Золотыми буквами в истории науки навсегда будет запечатлена дата 2 января 1959 г. — день, когда впервые в истории творение рук человеческих покинуло Землю, чтобы никогда на нее не возвратиться. В этот день был совершен успешный запуск первой советской космической ракеты, стартовавшей в сторону Луны. Ракета превысила скорость отрыва и, повинуясь строго определенному для нее пути, начертанному в просторах космоса советскими учеными, прошла на небольшом расстоянии от Луны, вышла на свою орбиту и стала первой искусственной планетой солнечной системы. Она мчится теперь на расстоянии в миллионы километров от Земли. Пройдут миллионы лет, а она будет все так же мчаться вокруг Солнца, неся на себе вымпел Страны Советов. Это было осуществление дерзновенной мечты людей о полете в космос — не зря простые люди во всем мире назвали советскую ракету «Мечтой»!

1959 г. был ознаменован и двумя другими крупнейшими победами советской науки в борьбе за исследование мирового пространства.

12 сентября 1959 г. стартовала и взяла курс к Луне вторая советская космическая ракета. На этот раз перед ракетой была поставлена иная задача: «попасть» в Луну, опуститься на лунной поверхности. И эта труднейшая задача была блестяще выполнена! 14 сентября ракета упала на Луну. Был совершен первый в мире межпланетный полет, переброшен мост между двумя небесными телами.

Но и это не последний «лунник», как называют наши лунные ракеты за рубежом. 4 октября 1959 г. в небо взмыла третья советская космическая ракета, тоже взявшая курс к Луне. Так была отмечена вторая годовщина со дня запуска первого советского искусственного спутника Земли.

На борту новой ракеты находилась автоматическая межпланетная станция, которая облетела по точно вычисленной наперед траектории вокруг Луны, сфотографировала ее не видимую с Земли сторону, а затем при помощи техники телевидения передала полученные изображения на Землю.

А в январе 1960 г. советские ученые провели успешные испытания баллистических многоступенчатых ракет для запуска тяжелых спутников Земли.

Теперь после этих исторических побед в штурме космоса, по-видимому, не потребуется много времени, чтобы вслед за первыми космическими ракетами стартовали и другие, перед которыми будут ставиться все более сложные задачи. Не за горами время, когда мы увидим на газетных полосах сделанные с небольшого расстояния и переданные с борта новых автоматических межпланетных станций фотоснимки загадочных марсианских каналов или не менее загадочных спутников Марса — Фобоса и Деймоса. С помощью инфракрасных или ультракоротковолновых радиолучей можно будет, наконец, проникнуть сквозь плотную пелену облаков, окутывающих Венеру, и получить снимки ее таинственной поверхности. Потом будет совершена и посадка ракет с приборами на Луне и планетах. И только вслед за этими автоматическими разведчиками космоса последуют ракеты с людьми.

Но для этого надо решить еще немало проблем, из которых, пожалуй, наиболее важная — посадка корабля на Землю. Ведь космический корабль ворвется в земную атмосферу с гораздо большей скоростью, чем даже межконтинентальные ракеты. На нем будут находиться люди, а их значительно труднее защитить от чрезмерного перегрева, чем приборы и оборудование. Да и скорость корабля необходимо погасить полностью. Вот почему для решения этой проблемы огромное значение имеет создание искусственных спутников, которые совершат посадку на Землю сначала без людей, автоматически, а потом и с людьми. Это одна из наиболее важных и актуальных задач астронавтики и реактивной техники.

Однако когда эта задача будет решена и первый космический корабль с людьми отправится в путь, то целью его будет не посадка на Луне. Корабль сможет лишь облететь ее и затем возвратиться на родную планету. Посадка на Луне — задача настолько еще трудная, что современной реактивной технике она пока не под силу.

Причина этого — в огромной затрате топлива. Ведь даже наиболее простой космический полет на Луну с посадкой на ней и возвращением на Землю требует топлива не только на преодоление тяготения Земли, но и на двукратное преодоление тяготения Луны — двукратное потому, что сначала надо тормозить при посадке, а затем снова взлететь. Поэтому для совершения даже этого простейшего полета необходимо столько топлива, сколько требуется для разгона ракеты до скорости не менее чем 22-25 км/сек. Достичь такой скорости при современном уровне развития ракетной техники пока невозможно.

Новые перспективы здесь открывает атомная энергия. Создать атомно-реактивные двигатели различных типов — ракетные, турбореактивные, турбовинтовые — вполне возможно. Как известно, атомная энергия в миллионы раз превосходит по величине химическую энергию, выделяющуюся при сгорании топлива в жидкостных ракетных двигателях. Однако это вовсе не означает, что в атомных двигателях во много раз по сравнению с обычными увеличится и скорость истечения вещества. Для того чтобы в атомном двигателе не возникали недопустимо большие температуры, которые мгновенно испарят весь двигатель, приходится «разбавлять» атомное горючее каким-нибудь пассивным веществом, не участвующим в ядерной реакции. Значит, и скорость истечения снизится. Но, по-видимому, она все же будет примерно раза в два больше, чем в обычных, жидкостных, ракетных двигателях. Возможности осуществления межпланетного полета при этом увеличиваются в большой степени; в частности, полет на Луну с посадкой на ней становится реальностью.

В дальнейшем серьезные перспективы открывают также проекты ионных межпланетных кораблей. Однако тяга ионных двигателей небольшая, поэтому взлет корабля с Земли должен будет осуществиться при помощи обычных ракетных двигателей.

Но, пожалуй, наиболее реальные перспективы для межпланетных полетов открывает идея К. Э. Циолковского об использовании искусственных спутников в качестве своеобразных «заправочных колонок». По этой идее, корабль, взлетевший с Земли и использовавший
при этом большую часть топлива, подлетает к такому спутнику-топливохранилищу и возобновляет свои запасы. На спутник топливо доставляется с Земли с помощью грузовых ракет-танкеров.

Такой проект делает принципиально возможным полет и посадку не только на Луну, но и на Марс и Венеру. Однако для его осуществления нужно еще исследовать и решить многие сложные проблемы, в частности создание населенных искусственных спутников нашей планеты. Сооружение этих поселений в космосе — важнейшая задача астронавтики. Трудностей здесь очень много. Ведь такой спутник должен весить многие сотни, если не тысячи тонн, и, конечно, его нельзя забросить на орбиту с помощью ракет. Очевидно, придется собирать его из отдельных частей, доставляемых на орбиту грузовыми ракетами. И хотя подобное строительство чрезвычайно сложно, несомненно, населенные спутники появятся.

Венцом достижений астронавтики будет, естественно, полет к звездам, к системам, планеты которых заселены мыслящими существами. Однако такой полет — дело очень отдаленного будущего, так как это связано с преодолением колоссальных расстояний, которые даже лучи света проходят за многие годы и десятилетия. Расчеты показывают, что проблему межзвездного полета можно решить, вероятно, только с помощью фотонных двигателей, в которых в результате неизвестных нам пока еще физических процессов осуществится полное выделение внутренней энергии вещества. Лишь они способны разогнать корабль до нужной колоссальной скорости (подробнее о физических основах реактивной техники, о советских искусственных спутниках Земли и космических ракетах см. т. 3, ст. «Советские ракеты и искусственные спутники Земли»),

Развитие человеческого разума беспредельно. Следует надеяться, что человеческая мысль преодолеет все огромные трудности и жители Земли отправятся в грандиозные полеты к далеким звездам.