Желание подняться над Землей и устремиться в межпланетное пространство, чтобы познать его тайны, родилось в человеческом уме давно, еще тогда, когда человек впервые понял, что светящиеся в небе точки представляют собою далекие неведомые миры.
После Коперника, доказавшего, что наша Земля не является центром Вселенной, а что она лишь одна из планет, вращающихся вокруг Солнца, и создавшего таким образом философскую базу для сторонников теории многочисленности миров, появился Джордано Бруно со своим учением о бесконечности Вселенной и бесчисленности населенных миров — планет, обращающихся вокруг солнц. Это был новый аргумент для тех, кто мечтал о межпланетных полетах.
Уже в XV веке появляется мысль о том, что на другие планеты можно попасть при помощи межпланетных ракет. Но только в начале нашего столетия, когда русский ученый К. Э. Циолковский, а затем и другие исследователи научно обосновали возможность межпланетных сообщений, проблема полетов в межпланетном пространстве получила солидную научную базу.
При каких же условиях возможно осуществить межпланетный полет? Необходимо учитывать следующее обстоятельство: с самой отдаленной планеты нашей солнечной системы — Плутона, когда она находится на самом большом расстоянии от Земли, световые лучи доходят до нас почти за 7 часов (скорость света — 300 000 километров в секунду); от наиболее близкой из видимых звезд свет идет до Земли более четырех лет. Расстояние до Луны — 384 000 километров. Поэтому сфера межпланетных сообщений на ближайшее будущее будет ограничена Луной и небесными соседями Земли — Венерой и Марсом, отстоящими от нашей планеты соответственно на 39 000 000 и 55 000 000 километров (в положении, наиболее близком к Земле).
Какова же должна быть скорость полета, чтобы можно было достигнуть наиболее близких небесных тел?
Предположим, что мы взлетаем на Луну в ракете со скоростью самолета, то-есть почти 525 километров в час. В таком случае теоретически мы покрыли бы расстояние от Земли до Луны в течение месяца. Но добраться до нашего спутника на моторном снаряде невозможно: расход горючего, даже атомного, в этом случае был бы огромным.
Существует, однако, возможность уменьшить необходимое количество горючего в тысячу раз, доведя его, таким образом, до приемлемой нормы. Для этого в начале полета нужно сообщить самолету толчок. Приобретя таким путем необходимую скорость, самолет совершит полет без мотора, движимый одной силой инерции. В этих условиях для полета на Луну, Венеру и Марс скорость полета должна быть от 11,1 до 11,6 километра в секунду, а для полета на другие планеты — от 13,5 до 16,3 километра в секунду.
Расчеты показывают, что если самолет получает такую скорость от одного толчка, то нужно употребить лишь минимальное количество горючего. Однако такой старт сопровождался бы перегрузкой внутри самолета (увеличением силы тяготения), которая была бы невыносима для человеческого организма, отлично выдерживающего какую угодно постоянную скорость, но очень чувствительного к ее изменению. Опыт показывает, что увеличение скорости не должно превышать 40-50 метров в секунду.
В тех случаях, когда скорость истечения газов из ракеты равна 4 километрам в секунду, количество горючего, необходимого для полета на Луну, должно превысить почти в 20 раз тяжесть пустого самолета. В этой связи небезинтересно отметить, что содержимое куриного яйца только в 11 раз тяжелее его скорлупы.
Постройка подобного самолета превышает возможности современной техники. Для того чтобы облегчить решение этой задачи, К. Э. Циолковский выдвинул идею о создании межпланетной станции — «искусственного спутника» Земли, с которой астронавты смогли бы отправиться к своей отдаленной цели. Подобная станция служила бы трамплином, с которого ракета могла бы продолжать свой путь в пространство.
Такая станция вращалась бы вокруг Земли на расстоянии нескольких сотен километров и, как Луна, не падала бы на поверхность нашей планеты благодаря действию центробежной силы.
Чтобы попасть на межпланетную станцию, самолет должен развить скорость почти до 8 километров в секунду. Отправляясь с этой станции на Луну, Венеру и Марс, самолету-ракете пришлось бы развить скорость всего лишь от 3,1 до 3,6 километра в секунду.
Возможно, что первые искусственные межпланетные станции будут автоматами, посылающими на Землю радиосигналы — показания необходимых регистрирующих приборов. Ракетные самолеты и их экипажи будут действовать в соответствии с этими автоматическими информаторами.
Можно также расчленить полет, не прибегая к созданию межпланетных станций. Представим себе, например, что космический самолет покидает Землю и, развив скорость до 8 километров в секунду, на высоте 200— 300 километров превращается в искусственный спутник нашей планеты. Вспомогательные ракеты снабдят самолет-спутник дополнительным горючим и другим грузом, необходимым для продолжения путешествия. Получив это «подкрепление», самолет продолжит свой путь к намеченной цели.
Первые космические самолеты вначале осуществят полет вокруг Луны, а затем вокруг ближайших к Земле планет, не опускаясь на их поверхность. Самолеты, предназначенные для подобных полетов, по своей конструкции должны быть несравнимо меньше и проще, чем для полетов с приземлением.
Затем будут возможны полеты на Венеру и Марс с посадкой на них. Для снижения скорости движения самолета можно будет использовать сопротивление атмосферы данной планеты. Самолет снизится по отлогой траектории в скользящем полете.
Чтобы облететь вокруг земного шара, самолету-ракете понадобится только полтора часа. Полет же вокруг Луны с возвращением на Землю продлится десять суток. А путешествие на Венеру и Марс с возвращением займет около года. На протяжении более чем 99 процентов всего пути космический самолет будет приводиться в движение силой инерции. Таким образом, астронавты не будут подвержены действию силы притяжения.
Создание в кабине космического самолета атмосферы с необходимым для человеческого организма составом и влажностью, питание астронавигаторов, защита от влияния ультрафиолетовых лучей Солнца и других космических излучений в межпланетном пространстве не представляют трудностей для современной техники.
Проблема связи космического самолета с Землей и даже с другими самолетами, находящимися в межпланетном пространстве при использовании направленных радиоволн, также может быть полностью решена современной радиотехникой.
Среди опасностей, угрожающих астронавтам, наиболее серьезной является угроза столкновения с метеоритами и астероидами.
Опасность столкнуться с астероидами практически угрожает самолету только во время полета в орбите Марса, падение же метеорита на космический самолет может произойти в любом месте солнечной системы.
Правда, чаще всего метеориты по своей величине не больше песчинки, но встречаются размером и с булыжник. Столкновение такого «булыжника» с межпланетным самолетом или искусственным спутником означало бы их разрушение. Борьба против этой опасности облегчается тем, что направление полета нескольких групп метеоритов, а также больших астероидов хорошо бывает известно заранее. Следовательно, эту опасность можно предотвратить. Для предупреждения столкновения с неизвестными группами метеоритов и маленьких астероидов можно будет использовать радиолокационные установки.
Современная техника очень близко подошла к созданию реактивного транспорта, который намного ускорит сообщение между различными точками земного шара. Однако современные ракетные самолеты слишком тяжелы и недостаточно прочны, что не позволяет поместить в них то количество горючего, которое необходимо для межпланетного полета; ракетные двигатели плохо работают в условиях высокого давления и при очень высоких температурах загораются. Для межпланетных полетов необходимы предельно легкие конструкции воздушных кораблей с двигателями абсолютного совершенства.
Однако сейчас имеется возможность увеличить дальность действия обычной ракеты, сообщив ей перед стартом толчок при помощи одной или нескольких других ракет, прибегнув, таким образом, к использованию системы, названной «сложной ракетой».
Тогда как в период между 1930 и 1940 годами ракета, работающая на жидком горюем, поднялась на высоту 13 километров, ракетный снаряд, составленный из двух звеньев (ракет), достиг высоты в 400 километров. По сравнению с расстояниями, отделяющими нас от небесных тел, предельная высота и дальность полета незначительны, но если учитывать скорость, эти успехи велики. Достаточно повысить скорость сегодняшней ракеты, и практически станет возможным создание «искусственного спутника» Земли. Добившись увеличения этой скорости в четыре раза, можно достичь Луны.
Одна из наиболее важных характеристик степени совершенства самолета-ракеты — это скорость, с которой газы вырываются из двигателя. В современных ракетах она достигает 2 — 2,5 километра в секунду. Есть основания предположить, что эту скорость можно увеличить до 3,5-4 километров в секунду.
Другой сложный вопрос, от которого зависит успех дела, это проблема увеличения количества погруженного в самолет горючего. Сегодня вес жидкостного топлива, помещаемого в самолет-ракету, превышает тяжесть самой машины втрое. Можно надеяться, что эта пропорция будет удвоена. Благодаря этому, а также указанной скорости истечения газов самолет-ракета смог бы повысить свою скорость более чем до 7 километров в секунду. Сдвоенная ракета могла бы в этом случае достигнуть космической скорости.
Для самолета-ракеты пригодно не только обычное термохимическое, но также и атомное горючее. Из атомного ракетного двигателя газы вырываются с наивысшей скоростью. Атомную ракету не следует поэтому нагружать слишком большим количеством горючего. В этом случае она может достигнуть очень большой скорости.
Однако самолет с атомным двигателем — это дело будущего. Современной технике до сих пор еще неизвестны материалы, которые смогли бы выдержать необходимые для атомной ракеты температуру и давление. Другая трудность, которая должна быть преодолена конструкторами самолетов-ракет, возникает при изыскании способов защиты от радиоактивных излучений.
Надо полагать, что первые космические полеты будут осуществлены на ракетах с обычными двигателями, работающими на жидком топливе, известном человечеству уже сотни лет.
А. ШТЕРНФЕЛЬД,
лауреат Международной поощрительной
премии по астронавтике