«Наука в СССР» 1990 №5

ШТУРМАН КОСМИЧЕСКИХ ТРАСС Прищепа В.И., Дронова Г.П. Ари Штернфельд - пионер космонавтики. М.: Наука, 1987. Книги Штернфельда читают в 39 странах мира. Скольких людей он заразил мечтой о путешествии к звездам.

Говоря об основоположниках ракетной техники и космонавтики, мы обычно называем имена Циолковского*, Цандера, Кондратюка**, разумеется, Королева***, из зарубежных ученых — в первую очередь Годдарда и Оберта... И вдруг перед нами книга, озаглавленная: "Ари Штернфельд — пионер космонавтики". Если этот человек известен, то прежде всего как блестящий популяризатор и пропагандист космической науки и техники, автор увлекательных книг и статей. А между тем он был выдающимся ученым. Мало кто знает, что сам термин "космонавтика" предложил именно Штернфельд.

*См.: Провозвестник космической эры. - Наука в СССР, № 1, 1983 (прим. ред.).

**См.: Даценко А.В., Жук В.Н. Ю.В. Кондратюк: "Тем, кто будет... строить". - Наука в СССР, № 6, 1986 (прим. ред.).

***См.: Великий инженер Королев. - Наука в СССР, № 5, 1982 (прим. ред.).

Извилистые пути судьбы привели 30-летнего уроженца небольшого польского городка Серадз в Советский Союз. В 1935 г. он стал сотрудником Ракетного научно-исследовательского института (РНИИ), точнее, отдела под руководством С.П. Королева. Тематика, которой занимался здесь молодой ученый, находилась на переднем крае ракетно-космических исследований: оптимальные режимы работы ракетных двигателей, теоретические вопросы применения составных ракет при полете в атмосфере и вне ее и т.п. Он обнаружил ряд явлений, получивших впоследствии характерные названия: "парадокс предварительного падения ракеты", "парадокс массы топлива", "парадокс повторных пусков двигателя". Кроме того, Штернфельд изобрел андроид — механизм, имитирующий действия человеческих конечностей, устройство для записи движений человеческой руки, винтовой пресс с управляемым усилием. Заложенные в них идеи нашли воплощение в конструкциях скафандров, роботов, приспособлений для отбора и изучения грунта планет.

К сожалению, счастливый и столь плодотворный этап работы в РНИИ оказался слишком кратковременным. В 1937 г., трагическом для советского народа, особенно для научной и творческой интеллигенции, институт был "реорганизован", а по сути, прекратил существование: ведущие сотрудники, в том числе Королев, репрессированы, а Штернфельд "всего лишь" уволен. Хотя ученый остался не у дел и на многократные просьбы о зачислении в штат какого-либо академического института получал неизменные отказы, он продолжал заниматься собственными исследованиями и пропагандой ракетной техники и будущих космических полетов: регулярно публиковал статьи в научно-популярных журналах, выступал по радио. Даже обратился в высокие инстанции с письмом, в котором доказывал необходимость развития космонавтики.

К тому времени его имя приобрело известность и авторитет в научном мире. Вышло в свет русское издание главного труда его жизни — монография "Введение в космонавтику". Любопытна история ее создания. Штернфельд приступил к работе над ней в 1932 г. и в течение полутора лет писал ее в маленькой полутемной комнатке родителей в Лодзи. Многочисленные и трудоемкие расчеты он выполнял на арифмометре, одалживая его на воскресенье (день и две ночи!) у знакомого бухгалтера. Кстати, полученные с помощью этого нехитрого инструмента данные об орбитах планет, траекториях космических перелетов, параметрах ракет и прочие результаты оказались более правильными и точными, чем опубликованные до него. А. Штернфельд хотел, чтобы книга прежде всего вышла на родине, в Польше, но, столкнувшись с более чем прохладным отношением со стороны польских ученых, обратился к французским издателям. Здесь ее по достоинству оценили специалисты (хотя и не все), и автор был удостоен Международной премии по астронавтике. Одновременно он передал экземпляр рукописи через Торгпредство СССР в Париже Советскому правительству в полное его распоряжение, однако книгу удалось перевести на русский язык и издать лишь после переезда ученого в Советский Союз. Зато она была дополнена результатами последних исследований, в частности, выполненных в РНИИ. Много лет спустя, когда космонавтика станет привычным понятием, а космические полеты - чуть ли не рядовыми событиями, академик Б.В. Раушенбах скажет о монографии Штернфельда: "Это было первое систематическое изложение совокупности проблем, связанных с предстоящим завоеванием космоса, - от строения Солнечной системы до релятивистских эффектов при космических полетах. Неудивительно, что по этой книге учились многие из тех, кому в будущем предстояла практическая работа по завоеванию космоса".

А. Штернфельд (справа) с летчиками-космонавтами А.Г. Николаевым (слева) и П.Р. Поповичем, 1962 г.

Главная особенность монографии — сочетание чисто теоретических аспектов проблемы с конкретными выводами и рекомендациями, которые, как правило, находили применение или подтверждение на практике. К примеру, тщательно проанализировав достоинства и недостатки многоступенчатых ракет, Штернфельд рекомендовал ограничиваться минимальным числом ступеней в пределах заданных энергетических требований. Правильность этого принципа подтверждается всей практикой современного ракетостроения. То же можно сказать и о рекомендациях по выбору материалов, топлива для ракет, систем их стабилизации и управления. Рассчитав и сопоставив различные траектории выведения космических кораблей на орбиты и спуска, автор предложил такие, что обеспечивают оптимальные режимы с точки зрения перегрузок, испытываемых космонавтами. В монографии обсуждаются также вопросы жизнеобеспечения экипажа корабля, медико-биологические и экологические аспекты полета — словом, весь спектр проблем практической космонавтики. Напомним, монография написана по крайней мере за четверть века до прорыва человека в космос и, без сомнения, сыграла важную роль в подготовке этого события. А накануне, в 1955-1956 гг., вышли еще две книги Штернфельда: "Межпланетные полеты" и "Искусственные спутники Земли". Они приобрели огромную популярность после того, как в 1957 г. мир услышал знаменитые позывные советского спутника. Вместе с вышедшей несколько ранее книгой "Полет в мировое пространство" они издавались 25 раз в 18 странах. С учетом опыта, полученного при запуске первых спутников, Штернфельд готовит новую монографию "Искусственные спутники". Она вышла в свет

А. Штернфельд со слушателями после лекции в Варшавском университете, 1964 г.

в рекордные сроки — уже в начале 1958 г. "Когда я писал "Введение в космонавтику", — говорил автор, — я мог основываться только на вере в осуществление своей мечты, подтвержденной научным расчетом. Совершенно другая атмосфера окружала меня теперь. Это была атмосфера триумфа. Триумфа человеческой мысли, науки и техники, а вместе с тем и триумфа моих собственного космонавтических идей, ради осуществления которых я столько лет боролся. Хотя и не люблю громких слов, все-таки хочется сказать, что над этой книгой трудился с настоящим энтузиазмом. В нее вошло многое из того, что у меня накопился и что ранее безапелляционно отвергалось издательствами. Здесь представлены мои собственные концепции будущих экспериментов, затронуты почти все аспекты космонавтики..."

Главной сферой научных интересов А.Штернфельда на протяжении всей творческой деятельности была механика космического полета. Независимо от Циолковского, чьи работы он, конечно, знал и высоко ценил, ученый предложил классификацию космических скоростей (первая, вторая и т.д.), их механико-математические определения и числовые выражения. Он рассчитал оптимальные навигационные сезоны, хронологию и режимы запусков космических аппаратов, исходя из решаемых задач, энергетически наиболее выгодные траектории. Расчеты Штернфельда (с учетом возможностей, открывшихся с применением ЭВМ) блестяще подтвердились и были использованы при размещении космодромов, выборе дат запусков спутников и кораблей, расчете их траекторий, в том числе при аварийном спуске.

А. Штернфельд у памятника К.Э. Циолковскому в Калуге, 1957 г.

"Начав исследование энергетически выгодных траекторий полета к Солнцу, — рассказывают биографы, — Штернфельд развил и обобщил полученные выводы для случая перелета с орбиты искусственного спутника на центральную планету, а затем запуска на орбиту спутника планеты и, наконец, для переходов между орбитами. Результатом этих обобщений стала трехимпульсная, биэллиптическая траектория перехода, называемая в современной механике космического полета именем Штернфельда".

Его идеи оптимального использования трехимпульсных маневров оказались чрезвычайно плодотворными и вошли в современную практику. Траектории первых советских и американских искусственных спутников "Луна-1", 'Венера-1", "Марс-1", "Пионер-4", "Пионер-5", "Рейнджер-3", запущенных в 1959— 1962 гг. на гелиоцентрические орбиты, почти со стопроцентной точностью совпадают с траекториями, рассчитанными Штернфельдом. Он впервые указал на энергетическую целесообразность промежуточного старта, причем не с Луны, а с низкорасположенных околоземных орбит. Начиная с запуска автоматической станции "Венера-1" (1961 г.), такие промежуточные орбиты используются во всех схемах выведения космических аппаратов на траектории полета к другим планетам, запуска искусственных спутников Земли на орбиты с большим апогеем (например, спутники серий "Молния" и "Прогноз"), а также на стационарные орбиты с космодромов, расположенных вдали от экватора.

Помимо упоминавшихся выше "ракетных парадоксов", Штернфельд обосновал несколько "космических парадоксов", в частности такой. Если в качестве промежуточной использовать эллиптическую орбиту искусственного спутника Земли, то разгонный двигатель для дальнейшего полета выгодно включать, вопреки "здравому смыслу", не в ее апогее, т.е. в точке наибольшего удаления от Земли, а, наоборот, в перигее.

Неизменным успехом, по свидетельству авторов книги, до сих пор пользуются научно-фантастические "репортажи", написанные ученым от лица воображаемых участников и очевидцев космических событий. Эти "репортажи", опиравшиеся на строго научную основу, призваны были в увлекательной форме доводить до читателей сведения по космической науке и технике, астрономии и смежным областям знаний, пропагандировать достижения и возможности космонавтики.

Штернфельда читают на 36 языках в 39 странах мира. Невозможно подсчитать, скольких людей он заразил мечтой о путешествиях к звездам.

И.М. БЕККЕРМАН

Фото из архива издательства "Наука"