"Открытие мира (Издание второе, переработанное и дополненное)" - читать интересную книгу автора (Ляпунов Борис Валерианович)

ВЛАСТЬ ЗЕМЛИ

Мы, жители Земли, — ее пленники, прикованные к ней цепями, которые до недавнего времени невозможно было разорвать. Никто не избавлен от власти земного притяжения, и каждая попытка преодолеть эту непокорную силу природы дается нелегко.

Трудно оторваться от Земли. Ценой большого спортивного мастерства, тренировки, напряжения воли завоевываются новые сантиметры при прыжках в высоту. Два метра шестнадцать сантиметров — последний мировой рекорд.

Еще труднее совершить полет. Здесь мускулы не помогут. «Человек полетит, опираясь не на силу своих мускулов, а на силу своего разума», — говорил великий русский ученый Николай Егорович Жуковский. Механические — птицы — самолеты и планеры, дирижабли и воздушные шары — таковы были до недавнего времени наши средства в борьбе с земным тяготением.

Вот успехи, достигнутые в этой борьбе: тридцать восемь километров высоты — самолет,[2] тридцать — стратостат. Много или мало? Атмосфера простирается на тысячу и более километров. До ближайшего нашего соседа во вселенной — Луны — триста восемьдесят четыре тысячи километров. Значит, еще очень далеко и до пределов воздушного океана и тем более до соседнего небесного тела. А ведь уже почти исчерпаны возможности тех летательных аппаратов, какими еще недавно мы располагали.

Далеко простирается власть планеты. Земное тяготение действует на огромном расстоянии. Оно удерживает Луну и заставляет наш естественный спутник обращаться вокруг Земли. Оно не дает и искусственным спутникам улететь в глубины вселенной.

До сих пор из-за него ни один летательный аппарат не смог покинуть родную планету и отправиться в межпланетные просторы. Ракета — новое средство завоевания высот — поднимается намного выше самолета. Она уже стала космической путешественницей в полном смысле этого слова.

…Вот ракета установлена на пусковом столе. В баки залито топливо, начинают работать топливные насосы, запускается двигатель. В какое-то мгновение язык пламени появляется у хвоста ракеты. Она еще неподвижна, еще не может бороться с притяжением, не пускающим ее ввысь. Но сила тяги растет: сначала она меньше веса ракеты, затем сравнивается с ним. Вес тянет вниз, сила тяги — вверх. В единоборстве побеждает тяга, и ракета в первые мгновения очень медленно, словно нехотя, а затем все быстрее и быстрее поднимается, устремляясь в небо.

Наблюдающим взлет кажется, будто какой-то огненный смерч уносит стальную сигару. И скоро уже за ракетой невозможно уследить простым глазом: лишь яркая полоска выхлопных газов чертит путь по небосводу.

Сила тяжести — главный противник межпланетных перелетов. Чтобы покинуть нашу планету и отправиться в мировые дали, нужно прежде всего победить тяжесть, вырваться из ее оков. Как это сделать? Обратимся к законам баллистики.

Снаряд со сравнительно небольшой начальной скоростью пролетит десяток-другой километров. Снаряд дальнобойного орудия, вылетевший из дула со скоростью полтора километра в секунду, смог бы не только «выпрыгнуть» за атмосферу, но и проделать в десять раз более длинный путь.

С ростом начальной скорости дуга, по которой летит снаряд, будет все больше и больше вытягиваться. При горизонтальной скорости около восьми километров в секунду снаряд, летящий в плоскости, которая проходит через центр земного шара, будет двигаться вокруг Земли и станет маленькой луной, спутником нашей планеты.

Так случилось с незадачливыми артиллеристами из романа Жюля Верна «500 миллионов Бегумы». Они не попали в избранную ими цель на Земле потому, что снаряд их вылетел из пушки со слишком большой скоростью, и своим выстрелом подарили планете крошечную искусственную луну.

Но это было лишь в фантастическом романе. На деле победителем из первой схватки с тяжестью вышла все же ракета, только особого устройства — об этом немного позже. Именно она позволила достигнуть «первой космической» скорости и создать спутники Земли.

Из-за действия сил земного тяготения спутник не сможет сойти со своего замкнутого пути и умчаться в глубины мирового пространства. Он не сможет и упасть на Землю — его удерживает центробежная сила, появляющаяся при вращении. Сила эта уравновешивает земную тяжесть. В результате не полное освобождение от власти земного притяжения, но первый шаг к нему — движение вокруг планеты.

Если скорость возрастает, орбита спутника — эллипс, один из фокусов которого совпадает с центром земного шара, будет изменяться. При начальной скорости в 11,2 километра в секунду корабль полетит по параболе. Однако притяжение Солнца не даст ему удалиться по этой незамкнутой кривой в бесконечность, а сделает его самостоятельным небесным телом, но уже не спутником Земли, а ее братом, таким же, как и она, спутником Солнца, членом солнечной семьи. И здесь победителем вышла ракета — она одолела земную тяжесть и вышла из-под власти Земли. Первый советский ракетный корабль, достигнув второй космической скорости — свыше 11 километров в секунду, уже совершает свое путешествие во вселенной.

Наконец, достигнув скорости 16,7 километра в секунду, снаряд, полетевший в сторону движения Земли по орбите, освобождается не только от власти родной планеты, но и от власти Солнца. Он покинет солнечную систему и отправится к другой звезде.

Достижение таких скоростей теперь тоже реально для современной техники. «Советская техника имеет реальные предпосылки для того, чтобы забросить тела типа первых американских спутников в межзвездное пространство, удалить их из сферы солнечного притяжения», — пишет член-корреспондент Академии наук СССР А. Ильюшин.

На разных планетах сила тяжести различна. На Юпитере она придавила бы человека, так что он мог бы двигаться лишь с большим трудом. На малых планетах — астероидах — прыжок поднимет человека на несколько сот метров или даже унесет в межпланетное пространство. Чтобы освободиться от власти Луны, надо иметь скорость около 2,5 километра в секунду, от власти Марса — 5, Венеры — 10,3 километра в секунду.

Мы не знаем еще природы тяготения — силы, действующей во всей вселенной, хотя наука и идет по пути раскрытия ее сущности. Выдумкой романистов остается до сих пор «броня», позволяющая укрыться от силы тяжести. Правда, в иностранных журналах можно в последнее время прочитать сенсационные статьи о невесомых самолетах, о «гравипланах», которые будто бы могут уменьшать свой вес или терять его совсем. За дымовой завесой сенсаций пока еще нельзя разглядеть, где кончается вымысел и начинается правда. Вероятно, работы по управлению этой вездесущей силой природы ведутся. Но это и все, что пока можно сказать. Пока ощутимые плоды приносит другой способ борьбы.

Уничтожить тяжесть нельзя, но бороться с нею можно. В борьбе за преодоление силы земного притяжения нашим средством будет скорость.

Когда же борьба закончится успехом, когда космический корабль вырвется из-под власти планеты, двигатель ему будет не нужен. Инерция понесет его через просторы вселенной к другим мирам. Не тратя ни капли горючего, корабль пролетит миллионы, десятки миллионов километров.

Подчиняясь законам всемирного тяготения, он может направиться по заранее рассчитанным путям к Луне или планетам, сможет побывать в любом уголке солнечной системы.

Циолковскому было шестнадцать лет, когда он придумал центробежную машину для подъема в мировое пространство. Ему показалось, что он сделал великое открытие: нашел дорогу к звездам. Юноша всю ночь бродил по Москве, переживая восторг открытия.

«Я был так взволнован, даже потрясен, что не спал целую ночь… и все думал о великих следствиях моего открытия, — вспоминал он. — Но уже к утру я убедился в ложности моего изобретения. Разочарование было так же сильно, как и очарование. Эта ночь оставила след на всю мою жизнь, и через 30 лет я еще вижу иногда во сне, что поднимаюсь к звездам на моей машине и чувствую такой же восторг, как в ту незапамятную ночь».

Однако Циолковский не сдался. Неудача не сломила его, а заставила настойчивее искать. Основа верна: только быстрое движение разорвет цепи тяжести, только достигнув космической скорости, можно навсегда освободиться из-под власти Земли и устремиться в глубины вселенной.

Но как получить такую скорость? Достижимы ли для человека «заветные» космические скорости, открывающие дорогу в межпланетное пространство? Этот вопрос мучает Циолковского. Он перебирает известные способы и отбрасывает их один за другим.

Может быть, пушка? Теоретически выстрел мог бы сообщить летательному аппарату нужную скорость. Но — увы! — люди в снаряде, выброшенном в мировое пространство исполинской пушкой, были бы раздавлены. Слишком резко увеличивается скорость снаряда, слишком силен толчок при выстреле. Даже при огромной длине ствола ускорение раздавит пассажиров.

Можно было бы добиться космической скорости с помощью электромагнитной пушки, которая не выбрасывает снаряд силой пороховых газов, а разгоняет его переменным магнитным полем гигантской катушки. Но и здесь удар снаряда о воздух при вылете из дула будет таким сильным, что человек его вряд ли перенесет. Кроме того, полетев в лишенном двигателя, неуправляемом снаряде, нельзя надеяться на возвращение.

Центробежная сила? И о ней мысль давно пришлось оставить, и она не поможет.

Проекты межпланетных сообщений с помощью гигантских метательных машин также неосуществимы. Лишь с ракетой — подлинным кораблем вселенной — связаны надежды на осуществление путешествия в космос.

Но прежде чем появилось верное решение, прежде чем были достигнуты, как вспоминал потом Циолковский, «результаты столь замечательные, что умолчать о них было бы недопустимо», творческая мысль ученого проделала долгий и сложный путь.

Надо было ясно представить себе сначала, какие условия придется встретить кораблю среди планет и звезд. Воздуха нет, безвоздушное пространство. Как двигаться в нем, если нет никакой опоры для движения? Движение невозможно без отталкивания. Пешеход отталкивается от земли, винт корабля — от воды, пропеллер самолета — от воздуха.

«Если опоры нет, ее надо взять с собой», — думает ученый. На листке бумаги возникает эскиз необычного аппарата.

«Снаряд для путешествия в свободном пространстве, который я сейчас опишу, будет служить для передвижения человека и различных предметов… без неподвижной опоры и по желаемому направлению», — написано сверху. Ниже — рисунок: шар с людьми, его толкает отдача, возникающая при стрельбе ядрами из пушки.

Конечно, такому шару до настоящего межпланетного корабля еще очень далеко. Это только идея, принцип, первоначальный набросок. Его Циолковский сделал в 1883 году в рукописи «Свободное пространство».

Через тринадцать лет ему неожиданно попалась брошюра с интригующим заголовком: «Новый принцип воздухоплавания, исключающий атмосферу, как опорную среду». Прочел — и разочаровался: расчетов никаких, принцип же был ему известен ранее. Впоследствии ученый вспоминал, что брошюра все же дала толчок мысли, подтвердила верность избранного пути. Он начал вычисления, серьезную работу.

В поисках аппарата, несущего опору для движения в себе самом, Циолковский останавливается на ракете. Но не сразу увидел он в ней прообраз будущего космического корабля.

Были и раньше люди, предлагавшие применить ракету для полета человека. Проект первого в мире порохового ракетного летательного аппарата принадлежит Кибальчичу. Известны и многочисленные изобретатели всевозможных воздухоплавательных приборов реактивного типа — прошлый век изобилует подобными примерами.

Идеям ракетного полета отдавали также дань поэты и писатели. Вспомним путешествие Сирано де Бержерака на Луну, описанное Ростаном, произведения Жюля Верна и многих других. Смутное сознание истины руководило ими. Истина же была не близко, и велика заслуга того, кто приподнял завесу времени и разглядел в игрушке, рассыпающей по небу разноцветные звездочки фейерверка, завтрашнего победителя тяжести, который раздвинет для человечества границы познанного мира.

Никто до Циолковского так ясно, четко, неопровержимо не доказал, что ракета и есть давно искомый корабль вселенной. И никто так полно и всесторонне не раскрыл ее возможности, поистине изумительные по грандиозности будущих применений.

Циолковским выведены основные формулы. Они объясняют закономерности полета ракеты, утверждая основу основ — возможность достижения космических скоростей. Ему сразу же хочется представить себе, как это будет, и он берется за перо, чтобы не только математическими выкладками, но и взором писателя проникнуть в будущее. У мечты есть теперь прочный фундамент. Повесть «Вне Земли», начатая им еще в 1896 году, тем и характерна, что точный расчет определяет ее содержание. Фантастика стала подлинно научной.

Небесный корабль — ракета — приобрел для ученого, наконец, конкретные формы. В 1903 году он публикует первое в мире исследование, посвященное проблеме ракетного полета. В нем он дает описание будущей межпланетной ракеты.

Длинный обтекаемый корпус — нельзя забывать, что в начале пути сотни километров воздушной среды. Двойная обшивка с жидким кислородом внутри, чтобы охлаждать стенки, раскаленные трением о воздух. Герметически закрытая пассажирская каюта со всем необходимым для жизни и наблюдений. Хранилища жидкого топлива, насосы, подающие топливо в камеру сгорания, и расширяющаяся труба—сопло. Через него вытекает поток газов — та опора, отталкивание от которой движет ракету. Наконец рули из несгораемого тугоплавкого материала, поставленные на пути газовой струи. Поворот руля отклоняет струю и вызывает поворот самого корабля. Вот устройство ракеты, уносящей человека во вселенную.

Ракетой можно управлять — это не снаряд, который, вылетев из пушки, становится беспомощной игрушкой тяготения. Скорость, направление полета, ускорение при взлете — все в руках пилота.

Более полувека назад опубликовал Циолковский описание своего корабля.

Техника за полвека шагнула далеко вперед. Еще нет пассажирской каюты в современной ракете, но эта ракета, предугаданная Циолковским, уже поднялась в мировое пространство. Она не только совершает путешествие вокруг Земли, не только поднимается с приборами за атмосферу, но и путешествует в межпланетном пространстве.

Современная наука и техника осуществили то, что предначертал Циолковский.

Необходимы автоматические приборы, управляющие по заранее намеченному плану движением ракеты и силой взрывания, писал ученый. Они созданы теперь: ракеты-автоматы стали частыми гостями в высоких слоях атмосферы. Автоматические лаборатории подняты ракетами в преддверие космоса, и один за другим появляются спутники у нашей планеты. Появился искусственный спутник и у Солнца.

Необходимо также найти наиболее подходящие вещества для взрывания, указывал Циолковский. Такие вещества найдены, но химия ракетных топлив еще не сказала своего решающего слова. И в перспективе — ядерная энергетика, обещающая ракете невиданные космические скорости.

Опыты должны руководить нами, подчеркивал ученый, говоря о создании двигателя, о выборе материалов. И то и другое создано уже не только для высотных, но и для межпланетных ракет. Но металлургия и ракетная техника тоже не сказали еще своего решающего слова.

Много трудностей предстоит одолеть, прежде чем человек отправится во вселенную, предупреждал Циолковский. Мы знаем это, но мы помним и другие его слова: все данные науки за то, что победа рано или поздно будет одержана!