«Горизонты техники для детей» 1969 г. №1, с.2-5
Лунная ночь. Лунный свет. Лунный блеск... К этим знакомым, привычным для человека с давних времен сочетаниям слов прибавились не так давно новые: лунный пейзаж, лунный путь, лунный рейс.
С тех самых минут, когда в 1959-м году полетом советской «Луны-2» начался штурм нашей загадочно-серебристой космической соседки, извечной спутницы земли, и лунный путь, и лунный пейзаж, и лунный рейс стали для людей Земли не только темой для разговоров, но и предметом исследований.
Пожалуй не будет преувеличением сказать, что' последние десять лет изучения планеты дали больше сведений о луне, чем предшествующие многие и многие десятилетия. Чему же здесь удивляться! Ведь только теперь, только в наши дни человеку удалось «достать» Луну непосредственно, а не только наблюдать ее «глазами» телескопов.
И чем больше достижений в лунных исследованиях, чем успешнее космические полеты, чем труднее задания для лунных разведчиков-автоматов, тем ближе день полета человека к Луне.
Каждому из вас, ребята, наверное, будет интересно узнать, как пройдет этот полет, как долог будет космический путь к Луне, какие технические и научные задачи надо решить на Земле, чтобы дорога человека к Луне и его возвращение домой, на нашу Землю, прошло успешно.
Наш естественный спутник - Луна - движется вокруг Земли по замкнутой вытянутой «дороге». Ученые называют ее эллиптической орбитой. Она пролегает далеко - в 384400 километрах от Земли.
Несмотря на такое огромное с нашей точки зрения расстояние (и очень скромное по величине с точки зрения астрономической), космическое «расписание следования планеты Луна» в космосе земным ученым хорошо известно. Они могут рассчитать, в какой момент в какой точке своей орбиты будет находиться Луна и сколько времени ей понадобится, чтобы «перебраться» в другую точку.
Поэтому для математиков не представляет труда рассчитать полет космического корабля к Луне. Ученые могут рассчитать и путь космического аппарата для облета вокруг Луны, и путь его с посадкой в нужной точке ее поверхности.
Путь, по которому движется ракета к намеченной цели, называется траекторией полета. И для облета Луны, и для посадки на планету можно выбрать разные дороги. Ракету можно послать по прямой линии. Замкнуть ее по вытянутой траектории - эллиптическая трасса. И хотя говорят, что по кривой далеко не уедешь, путь к Луне достижим - и не хуже, чем по прямой - по «кривым „дорогам"»: параболе и гиперболе.
Дорог много. Но по какой лететь, по какой быстрее до Луны? Оказывается, ученые подсчитали, что длительность путешествия не зависит от направления полета. И прямой путь, и эллиптический, и путь по параболе и гиперболе одинаков. Время путешествия в ракете зависит только от величины начальной скорости космического корабля, полученной на Земле. Поэтому, когда рассчитывают космический полет, то в каждом конкретном случае выбирают свою конкретную траекторию полета, космическую дорогу к Луне.
Теперь, когда мы знаем, что математикам надо вычислить для каждого полета самую верную, самую подходящую дорогу, очень важно знать место старта.
Что это значит?
Существует несколько способов перелета Земля-Луна. Стартовать ракеты могут непосредственно с Земли, с земного ракетодрома. Причем «целиться» ракетой надо не в весь лунный диск, а в определенный, наиболее удобный район на нем.
Если ракетодром расположен в северном полушарии Земли, то самой выгодной «мишенью» для ракеты будет самый южный участок лунной орбиты. Для ракеты, летящей из южного полушария, самой выгодной, самой удобной целью будет северный участок орбиты.
Когда космический корабль выходит на лунную трассу, непосредственно с Земли, его ракета-носитель должна быть очень мощной. Ведь она должна сообщить вторую космическую скорость - 11 км/сек. - гигантскому кораблю, чтобы он мог преодолеть земное притяжение и направиться к Луне.
Математические рассчеты говорят: ракетная система совершенной конструкции, снабженная самым лучшим горючим для двигателей, чтобы унести в космос кабину космического корабля с людьми, запасами питания, воды и кислорода, с необходимой аппаратурой для научных исследований - то, что у специалистов принято называть полезным грузом, - должна весить около 3000 тонн. Ничего не скажешь: воистину космическая громадина! Она должна ведь «захватить» с собой в космос, помимо перечисленного, и все для возвращения экипажа на Землю.
Второй способ перелета - старт с орбиты искусственного спутника Земли, как стартовали прославленные советские автоматические станции «Луна». Этот способ может показаться более трудным в практическим смысле. Ведь на орбиту искусственного спутника небольшие ракеты-носители должны доставлять по частям все: лунный корабль, все его оборудование, топливо, словом весь полезный груз. Там, на орбите, будет старт, там, на орбите пойдет подготовка к нему. Несмотря на все «дополнительные приготовления», этот способ выгоднее: он потребует меньше энергии, меньше топлива. И он вполне реален при современном развитии космической техники.
Вычисление траектории, выбор старта, оснащение, оборудование космического корабля, расчеты топлива, чрезвычайные технические трудности, связанные с ориентацией корабля, управлением, контролем за траекторией, снабжением энергией, тепловым режимом — все это «крепкий» орешек, над которым ученым не мало пришлось побиться, прежде чем «раскусить».
Впереди другое — еще более трудное, пока неясное, пока не определенное: возвращение на Землю. В этом вопросе нет еще практических, опытом добытых сведений. Никто пока не садился на Луну, никто пока не возвращался.
Но теоретически? Теоретические работы говорят: обратный путь лунной экспедиции должен проходить так же, как путь туда, только в обратной последовательности. Космонавты должны совершить то же путешествие, но «наоборот».
Космонавты должны все начинать сначала. Стартовать с Луны или лунной орбиты, преодолев лунное притяжение. Вырвавшись из сферы лунного притяжения, «падать» на Землю. И опять же целиться, как и при полете на Луну, не в весь земной шар — такую большую и такую удобную мишень, — а только в определенный, высчитанный участок, который за его малые размеры назвали — «коридором».
Но, предположим, наши космонавты благополучно стартовали с Луны, «проникли» в заветный коридор и входят в сферу земного притяжения.
Вы думаете их испытания закончены на этом? Нет. Сесть на Землю можно только после вхождения в земную атмосферу.
Вспомните, с каким волнением всегда следят за посадкой космических кораблей — спутников и орбитальных кораблей. Специалисты так и говорят, что посадка — дело тяжелое и «жаркое».
Что же происходит при вхождении в плотную земную атмостеру корабля, возвращающегося к себе домой на умопомрачительной скорости — 11 км/сек.! Как погасить эту бешеную скорость? Как остудить раскаленный трением об атмосферу, пышущий жаром корабль?!
Здесь что ни возьмись решать — все сложно. И «наименьшим» злом в таком случае специалисты признали проект, предложенный Константином Циолковским — русским ученым, основоположником космонавтики. Проект этот называют методом тормозных эллипсов.
В чем его суть? Образно говоря, космический корабль «бросают» то в жар, то в холод. Когда корабль раскаляется в плотных слоях атмосферы, его для охлаждения направляют по эллиптической траектории «назад» — в космический холод. Потом он снова возвращается в атмосферу — снова раскаляется, но уже проникает глубже. Опять бросок «назад», опять охлаждение. И так до тех пор, пока не будет достигнута скорость, на которой возможна посадка на Землю.
Даже такое общее знакомство с проблемой космического перелета Земля—Луна—Земля показывает, как грандиозна проблема полета человека к нашей космической спутнице, сколько трудных проблем еще предстоит решить ученым, чтобы первые космонавты, первая лунная экспедиция могла уверенно стартовать с Земли.
Каждый новый запуск космических кораблей, каждый новый успех в освоении космоса приближает тот знаменательный день, когда первый лунный рейс землян станет не мечтой, а реальностью.
В.Пекелис