«Изобретатель» 1934 №2, с.20-22

Юбилейный год воздухоплавания — тридцатилетие первого полета аэроплана бр. Райт — ознаменован выдающимся достижением: совершен подъем на высоту свыше 20 км, вдвое выше самой высокой горной вершины земного шара. Но в технике каждый новый этап является отправным пунктом дальнейших успехов. И сейчас перед нами возникает вопрос: нельзя ли еще глубже проникнуть в высь атмосферы, нельзя ли пронизать ее насквозь и вылететь вовсе за ее крайние границы, в то мировое пространство, которое окружает нашу землю и отделяет ее от других планет?

Существующие средства воздухоплавания и авиации бессильны разрешить эту задачу: никакой стратостат, никакой стратоплан не может держаться в крайне разреженных высших слоях атмосферы, а тем более — в совершенной пустоте. Здесь требуются особые орудия техники, именно те, которые обещает доставить новая ракетная техника, зарождающаяся на наших глазах,

Механика показывает математически, что летательная машина, брошенная со скоростью 11 тыс. м в секунду, способна преодолеть оковы земной тяжести и удалиться как угодно далеко от нашей планеты. Задача полета выше атмосферы, задача завоевания мирового пространства есть поэтому вопрос получения скорости указанного порядка (11 км в секунду). Французский романист Жюль Верн полвека назад возлагал надежды на артиллерийское орудие исполинских размеров. Можно доказать, что этот путь не может привести к цели: никогда пороховая пушка, как бы огромна и совершенна она ни была, не сможет выбросить снаряд со скоростью, большей 300 км в секунду (?); к тому же никакое живое существо, находящееся внутри пушечного ядра, не может уцелеть при выстреле.

Правильный путь к разрешению нашей задачи указан технике замечательным советским изобретателем К. Э. Циолковским, 40-летие деятельности которого справляла советская общественность. Он доказал, что необходимая для вылета из атмосферы скорость может быть достигнута только ракетой. Речь идет не о всем известной увеселительной ракете, заряженной порохом, а об огромной ракете нового типа, с зарядом из горючих жидкостей.

Разрез головной части ракеты с помещенными в ней парашютами и регулирующими полет устройствами

Нельзя правильно оценить роль ракеты в технике будущего, если не понять механизма ее движения. К сожалению, весьма распространено старинное, грубо превратное представление о причине полета даже обыкновенной пиротехнической ракеты. Думают, что ракета летит вследствие отталкивания от воздуха той струи газа, которая из ракеты вытекает. Кто так представляет себе движение ракеты, тому останутся непонятными ответственные задачи, возлагаемые новейшей техникой на ракету, и усилия, направленные на ее усовершенствование. Остановимся поэтому немного подробнее на устройстве ракеты и причине ее полета.

Обычная пороховая ракета, употребляемая уже свыше тысячелетия, представляет собою картонную или металлическую трубку («гильзу»), с одной стороны закрытую, а с другой — имеющую сужение и небольшой раструб — «дюзу». Трубка набита пороховой массой, настолько плотной, что при зажигании она может гореть только с поверхности, — внутрь массы горение не проникает. Против дюзы в порохе выдавлено коническое углубление, так называемое «пролетное пространство». Когда ракету поджигают шнуром, в этом пространстве скопляются быстро образующиеся пороховые газы высокой температуры. Стесненные здесь, они напирают изнутри на ракету во все стороны. Но боковые давления, как равные и противоположно направленные, взаимно уравновешиваются; ракета не может поэтому получить никакого бокового перемещения. Напротив, давления продольные не уравновешиваются: направление в сторону закрытого конца больше того, которое действует в сторону открытой дюзы, так как отверстие уменьшает площадь, подверженную давлению. Превозмогает напор в сторону закрытого конца; он-то и увлекает ракету в движение. Будет ли при этом ракета окружена какой-либо газовой средой или же ракета находится в пустоте, не существенно. Для полета ракеты важен не тот газ, который ее окружает извне, а тот, который находится внутри нее. Отсюда важный вывод: зажженная ракета должна лететь не только в воздухе, но и в абсолютной пустоте.

* Доказательство см. в книге Я. И. Перельмана „Межпланетные путешествия", изд. 1933 г., гл. VII „Из Пушки на Луну".

Короче сказать, ракета движется по той же причине, по какой отдает огнестрельное оружие: наган, винтовка, пушка отдают в пустоте так же, как и в воздухе. Доказано на опыте, что ракета в пустоте должна подниматься даже выше, чем в воздухе, развивая на 20 проц. большую скорость (вследствие отсутствия сопротивлеиия среды).

Ряд причин препятствует тому, чтобы пороховая ракета могла со временем превратиться

Опытная ракета „А-3" Германского союза звездоплавания

в орудие заатмосферного передвижения. Прежде всего, порох — горючее весьма ненадежное: в больших массах, — а для крупных транспортных ракет понадобится огромный заряд, — он легко взрывает. Во-вторых, порох сгорает слишком быстро; поэтому и окончательная скорость, приобретаемая ракетой, накопляется слишком стремительно; получается чрезмерно большое ускорение, губительное не только для организма живых существ, но и для самозаписывающих приборов. В-третьих, горением пороха крайне неудобно управлять, регулируя быстроту его сгорания, а с нею и скорость полета ракеты: их можно менять лишь скачками, но не постепенно, как необходимо для ракет с пассажирами.

Главный недостаток пороховой ракеты обусловлен его малой энергоемкостью, гораздо меньшей, чем у обычных родов промышленного горючего, достаточно сопоставить 700 калорий, развиваемых килограммом пороха, с 11 тыс. калорий, развиваемых таким же количеством нефти, чтобы понять, какой ничтожный запас горючего кроет в себе пороховой заряд ракеты. Даже если, для более правильного сравнения, включить в вес жидкого горючего вес поглощаемого им кислорода (порох заключает необходимый для горения кислород в своем составе), сравнение окажется явно невыгодным для пороха. Для огнестрельного оружия малая энергоемкость пороха с избытком покроется его свойством сгорать почти мгновенно. Но быстрота горения, важная в пушке или винтовке, не имеет почти никакого значения для ракеты.

Отсюда один шаг к идее замены порохового заряда в ракете зарядом из жидкого горючего. Мы приходим к мысли о переконструировании ракеты на жидкий заряд.

Итак, первым этапом на пути превращения ракеты в орудие транспорта должна явиться замена в ней пороха горючими жидкостями. Задача эта была поставлена перед изобретателями К. Э. Циолковским еще два десятка лет назад, но до самого последнего времени оставалась неразрешенной. Читатель поймет трудности такого переконструирования ракеты, если примет во внимание, что порох содержит необходимый для горения кислород в своем собственном составе и, будучи подожжен, сгорает, не требуя никаких забот о поддержании процесса горения. Между тем жидкое горючее (нефть, бензин, спирт) не содержит кислорода, — его нужно подводить извне, притом не из окружающего ракету пространства, а из того запаса, который она несет с собой. Резервуар с жидким кислородом при температуре около минус 180° должен находиться в близком соседстве с камерой сгорания, где температура будет достигать около 2000°; соединение таких крайностей температуры в тесном пространстве ракеты — задача сама по себе весьма не легкая. Но это не все: необходимо, кроме того, обеспечить автоматическую подачу и полное сгорание обеих жидкостей, устойчивость ракеты в полете и ряд других технических условий. Этими трудностями объясняется то, что, хотя задача конструирования жидкостной ракеты поставлена перед изобретателями уже довольно давно, ее удалось разрешить на деле лишь в самые последние годы. В САСШ и в Германии (под Берлином) модели ракет нового типа уже совершали первые полеты, — правда, пока не высокие, но безусловно обнадеживающие.

Установка для испытания ракетного мотора. Опыты производятся в земляном углублении, чтобы ослабить разрушительные последствия возможного взрыва

Какие перспективы открывает перед техникой освоение проблемы жидкостной ракеты? Немецкие работники ракетного дела предусматривают в более или менее близком будущем следующие применения ракет нового образца:

1. Исследование высших слоев атмосферы. При опытах пуска ракетного метеорографа на порохе достигалась до сих пор высота всего 700 м. Жидкостные ракеты смогут поднимать приборы значительно выше и притом более плавно (что очень важно для сохранности приборов).

2. Переброска почты помощью ракет, причем может быть достигнута небывалая быстрота: расстояние Берлин — Париж удастся покрыть в 5 мин., Берлин — Нью-Йорк в 25 мин., Берлин — Токио в 40 мин., любой пункт земного шара — менее чем в 1 час.

Ракетная почта в миниатюре уже существует с 1931 г. в Австрии, в горной местности, где доставка почтовой клади обычными средствами требует много времени. Почтовые сношения помощью ракет налажены там сейчас настолько надежно, что принимаются даже заказные отправления. Существуют и марки ракетной почты. Австрийские почтовые ракеты имеют в высоту около 1½ м, в диаметре — 24 см и весят до 30 кило. Заряд — пороховой, особого состава. Дальность переброски около 2 км.

3. Пассажирское сообщение помощью ракет дальнего полета.

4. Ракеты, укрепленные на концах пропеллера, способны внести ряд улучшений в конструкцию современных самолетов. При горизонтально вращающемся пропеллере они смогут обусловить отвесный подъем аппарата.

5. Помощью ракет, установленных на окружности быстро вращающегося ротора, возможно осуществить газовые турбины с исключительно высоким коэфициентом полезного действия, пригодные в особенности для судовых машин, электрических станций и мощных самолетов.

Мы намеренно остановились подробнее на возможных применениях жидкостной ракеты, чтобы показать, какое разнообразное влияние должно оказать это изобретение на другие отрасли техники. Ракетный, или, как его принято называть реактивный, двигатель нужен не только для высотного летания. Тем более важно скорее иметь такой многообещающий двигатель в своем распоряжении. Между тем зарубежные изобретатели хранят в секрете подробности устройства реактивного двигателя. Чтобы не отстать от Запада и даже, если удастся, перегнать его, нам остается лишь одно: самим стать на путь изобретательства в этой области и разработать конструкцию советского реактивного двигателя.

Перед советскою изобретательскою мыслью стоит трудная, но благодарная задача: создать

Внутреннее устройство немецкой жидкостной ракеты: 1 — парашют; 2 — шарниры, на которых раскрываются лопасти для освобождения парашюта; 3 — резервуар для горючего; 4 — резервуар для жидкого кислорода; 5 — вентиль; 6 — ракетный мотор; 7 — дюза

конструкцию нового типа двигателя, обещающего широко раздвинуть рамки технических возможностей. Кое-что в этом направления у нас уже сделано: на одном из заседаний ленинградской «Группы изучения реактивного движения» («Ленгирда») инж. А. Н. Штерн доложил о разработанном им проекте реактивного двигателя. Двигатель инж. Штерна своеобразно разрешает ряд трудностей, с которыми зарубежные изобретатели справились, повидимому, менее удачно. В ближайшем будущем предстоит испытание этого изобретения на модели.

Но независимо от этого, для советских изобретателей остается достаточно работы. Идея реактивного двигателя может быть осуществлена различными путями, и лишь практика обнаружит, какой из них наиболее удачен¹.

¹Книги о реактивном движении, имеющиеся у нас в продаже, к сожалению, весьма немногочисленны. Читатель найдет перечень русской и иностранной литературы вместе с ориентирующими указаниями в упомянутой выше моей книге ,,Межпланетные путешествия".

Я. ПЕРЕЛЬМАН