Рис. Г.Кудрявцева

Эти вопросы интересуют многих, и часто о них приходится слышать самые противоречивые мнения. На первый теперь все с уверенностью отвечают: да, возможны. На второй мы попытаемся ответить в этой статье.

Теоретически проблема межпланетных путешествий решена уже давно. В арсенале техники найдены те средства, которые, несомненно, позволят осуществить перелеты на другие планеты. Достоянием прошлого стали всевозможные неосуществимые проекты космических кораблей вроде снарядов гигантских метательных машин. С ракетой — подлинным кораблем Вселенной — твердо связывают теперь решение проблемы межпланетных путешествий.

Еще сравнительно недавно мысль о межпланетных полетах считалась невероятной и безрассудной. Теперь противники идеи космических путешествий так же редки, как сторонники обветшалой системы Птоломея. Современная наука убедительно доказала возможность силами техники ближайшего будущего осуществить полет на Луну, на планеты, устроить, как предлагал Циолковский, «постоянную обсерваторию, движущуюся за пределами атмосферы неопределенно долгое время вокруг Земли, подобно ее Луне». Если полвека назад слова Циолковского о возможности с помощью ракеты подниматься в небесное пространство и, может быть, основывать там поселения, использовать неисчерпаемые запасы солнечной энергии могли показаться фантазией, то теперь, в свете успехов науки и техники, они наполнены не одной лишь силой веры, а знанием, что в недалеком будущем так и будет.

Напомним прежде всего те условия, которые нужно выполнить, чтобы осуществить межпланетный полет.

Главный противник межпланетных перелетов — сила тяжести, всемогущая сила, для которой нет никаких преград. Выдумкой романиста остается «броня» против тяжести — вещество, непроницаемое для этой всепроникающей силы. Уничтожить тяжесть нельзя, но бороться с нею можно! И это средство борьбы — скорость. Когда ракетный космический корабль вырвется из-под власти планеты, сила тяготения из врага превратится в союзника. Она понесет нас к другим мирам. Не тратя ни капли горючего, корабль пролетит миллионы, десятки миллионов километров.

Таким образом, с точки зрения небесной механики, для осуществления межпланетных перелетов необходимо получить вполне определенную скорость. Как известно, при скорости 7,9 километра в секунду тело может стать спутником Земли, потому что развивающаяся при круговом движении с такой скоростью центробежная сила уравновешивает земное притяжение. Первой космической скоростью, которая обеспечит нам возможность вылета в межпланетное пространство, будет примерно 8 километров в секунду. Достигнув скорости от 11,2 до 16,6 километра в секунду, возможно осуществить полет на Луну и планеты нашей солнечной системы. Скорости около 17 километров в секунду теоретически достаточно для перелета в другую солнечную систему, ибо эта скорость освобождает небесный корабль из-под власти притяжения нашего Солнца.

Первое условие — достаточная скорость — неразрывно связывается со вторым, которое становится особенно жестким, когда речь идет о пассажирском космическом полете. Это второе условие — ограничение перегрузки, или, иначе, приращения скорости каждую секунду, пока она не дойдет до нужной величины. Необходимость соблюдения этого условия подчеркивает и опыт современной скоростной авиации, где перегрузка может доходить до восьмикратной. Такая перегрузка, воспринимаемая как увеличение веса, с трудом переносится человеком даже короткое время. Она вызывает нарушения работы центральной нервной системы, расстройства зрения, координации движений и т. д. При разгоне космической ракеты время действия перегрузки будет относительно большим, чем в авиации. Поэтому нужно обеспечить постепенный разгон и ограничить развиваемую при этом перегрузку допустимой с физиологической точки зрения величиной.

Третье условие, которое ставит нам техника межпланетных перелетов, — это необходимость управления небесным кораблем в безвоздушном пространстве. Ракетой можно управлять: она не снаряд, который, вылетая из орудия в пространство, становится беспомощной игрушкой тяготения. Скорость, направление полета, ускорение при старте — все в руках пилота, управляющего ракетой, ибо она будет представлять собой настоящий корабль, а не кусок металла, сумевший вырваться в небо.

Длинный обтекаемый корпус с двойной обшивкой, заполненной жидким кислородом, чтобы охлаждать стенки, раскаленные трением о воздух, так как ракета будет преодолевать сотни километров воздушной среды. Хранилища жидкого топлива, насосы, подающие его в камеру сгорания, и расширяющаяся труба — сопло, через которое вытекают раскаленные газы. Наконец, рули из несгораемого, тугоплавкого материала, стоящие в газовой струе. Вот, по Циолковскому, примерное, грубо схематическое устройство ракеты, которая унесет человека во Вселенную.

Таковы три основных условия, к которым нужно добавить еще необходимость обеспечить нормальное существование экипажа в герметической кабине в течение длительного времени, а также защиту от возможных опасностей звездоплавания, с которыми придется столкнуться будущим межпланетным путешественникам.

Есть основания полагать, что техника сможет справиться с задачей обеспечения нормального существования экипажа ракетного корабля во время космического рейса. Опыт стратосферных полетов показал возможность жизни в герметических кабинах, хотя условия жизни на межпланетном корабле и имеют свои особенности. Некоторые зарубежные исследователи, кстати сказать, полагают, что человек не сможет вынести условий межпланетного полета. «Человеческая нервная система была бы далека от способности совладать с напряжением, таинственностью и странностью такого рискованного предприятия, и те, которые подвержены этому, могли бы легко сойти с ума и погибнуть», — пишет один из таких пессимистов, американец Фред В. Крафт. Но героические полеты наших стратонавтов и множестве других смелых подвигов советских людей опровергают это утверждение.

Можно полагать, что и возможные опасности звездоплавания — встречи ракеты с метеорами, вредное действие ультрафиолетовых лучей — не являются непреодолимым препятствием. Бронирование корабля, специальные стекла и защитные прослойки, поглощающие вредные излучения, смогут предохранить от этих опасностей, хотя, конечно, будущим межпланетным путешественникам нельзя не считаться с ними. Однако вернемся к основным условиям межпланетного полета.

Ровно полвека назад знаменитый деятель науки К. Э. Циолковский опубликовал описание своего ракетного корабля, который отвечал всем этим требованиям. Этим он дал решение задачи о межпланетном полете — задачи большой трудности и огромной важности.

Ракета прежде всего позволяет получить большие скорости полета. Теоретически ее скорость при движении в безвоздушном пространстве ограничивается только запасом топлива. Наибольшая скорость, как доказал Циолковский, зависит от скорости истечения газов из ракетного двигателя и запаса топлива (по отношению к весу пустой ракеты). Расчеты показывают, что при использовании существующих топлив можно было бы получить скорость около 12 километров в секунду, если их запас будет в 193 раза превосходить вес самой ракеты.

Современные ракеты на жидком топливе уже совершают подъемы на высоту в несколько сот километров — почти за атмосферу. Они развивают скорость около двух километров в секунду. Применение автоматики и газовых рулей позволяет направлять их полет в самых разреженных слоях атмосферы, где плотность воздуха ничтожна. Таким образом, практически доказана осуществимость идей К. Э. Циолковского о ракетном заатмосферном полете.

Возможно ли достижение космической скорости современной ракетой на жидком топливе? Скорость ракеты, как мы видели, зависит от запаса топлива. В современной ракете вес топлива втрое больше веса самой конструкции. Достигнуть этого удалось благодаря успехам химии;, металлургии, использованию опыта авиационной техники по созданию прочных, но легких конструкций. Однако на дальнейшее увеличение запаса топлива в ракетах рассчитывать трудно. И если бы не мысль Циолковского о составной ракете, состоящей из нескольких отдельных ракет-ступеней, где одна несет полезный груз, а остальные представляют запасные резервуары с горючим, то наметить конкретные пути развития звездоплавания было бы чрезвычайно сложно. «Одиночной ракете, чтобы достигнуть космической скорости, надо давать большой запас горючего, — писал Циолковский. — Составная же ракета дает возможность или достигать больших космических скоростей или ограничиваться сравнительно небольшим запасом составных частей взрывания». Общий запас топлива всей ракеты распределяется между несколькими ступенями. Поочередно расходуя топливо каждой ступени, ракета постепенно увеличивает скорость, пока последняя ступень не наберет космической.

Подсчеты показывают, что с помощью составной многоступенчатой ракеты возможно получить первую космическую скорость и забросить в межпланетное пространство полезный груз весом в несколько десятков килограммов. Этого достаточно, чтобы оборудовать небольшую автоматическую лабораторию с приборами для изучения солнечного и космического излучения и радиолокационным передатчиком для связи с Землей. Даже кратковременные подъемы ракет на большие высоты дали немало ценных результатов. Так были получены солнечные спектры и пробы воздуха с высот в несколько десятков километров, проверено распределение температуры на высотах более чем в 100 километров.

Естественно, что постоянные наблюдения с помощью ракеты — спутника Земли — смогут дать неизмеримо более важные для науки и практики результаты. Изучение влияния Солнца на жизнь Земли и самых высоких слоев атмосферы имеет огромное значение для метеорологии и радиосвязи; проблема космических лучей — одна из интереснейших проблем современной науки. Поэтому достижения ракетной техники, открывающие возможность создания искусственного небесного тела, лаборатории в мировом пространстве, несомненно, уже в ближайшем будущем помогут нам сделать новые шаги в изучении и покорении природы.

Известен проект двухступенчатой ракеты с пассажиром. По этому проекту скорость второй ступени к концу работы двигателя должна была достигнуть около 4 километров в секунду.

Как видим, это уже только вдвое меньше первой космической скорости, при которой ракета становится спутником Земли. Хотя этот проект осуществлен не был, но он показывает уровень современных технических возможностей. Использование более эффективных топлив и дальнейший прогресс ракетостроения смогут сделать решение задачи о вылете в межпланетное пространство ракеты с пассажиром делом относительно ближайшего будущего.

В связи с этим становится актуальной проблема сооружения станции вне Земли — научно-исследовательской лаборатории с людьми. В научно-фантастической литературе часто встречаются проекты таких станций самых причудливых форм и размеров. Авторы считают, что отсутствие тяжести и воздуха в мировом пространстве позволяет им конструировать свои станции, совершенно не считаясь ни с какими ограничениями. На деле это не так, и вопрос о рациональной конструкции внеземной станции и ее постройки еще требует своего разрешения. Вопрос этот тем более важен, что станция, на которой ракета может пополнить в пути запас топлива, значительно облегчает решение задачи межпланетных перелетов.

Так, по одному из проектов лунный перелет будет состоять из трех этапов с промежуточной остановкой на станции. Благодаря этому вес ракеты снижается примерно в 2,5 раза. Реализация подобного проекта уже может быть доступна технике ближайшего будущего.

Что же касается более отдаленных перспектив, то нужно иметь в виду и тот путь получения больших скоростей, который открывает перед нами использование атомной энергии. До сих пор, говоря о скорости ракеты, мы считали ее зависящей лишь от относительного запаса топлива. Но она зависит и от скорости истечения продуктов сгорания. У современных жидких топлив эта скорость равна в среднем 2 тысячам метров в секунду. Для того чтобы повысить эту скорость втрое или, скажем, больше, то, как показывают ориентировочные подсчеты, достаточно нагревать теплом атомного распада жидкий водород. Трудностью здесь является чрезвычайно высокая температура в камере сгорания ракетного двигателя. Так, чтобы получить скорость истечения 11 400 метров в секунду, нужна температура 5 700 градусов. Для сравнения укажем, что наибольшая температура в камере сгорания современного ракетного двигателя на жидком топливе достигает 3 тысяч градусов. Найти способы борьбы с высокой температурой, а также защиты от вредных радиоактивных излучений и будет задачей атомно-ракетной техники будущего.

Использование атомной энергии откроет новые возможности достижения чрезвычайно больших скоростей и осуществления межпланетных путешествий. К. Э. Циолковский считал, что мощные источники энергии обещают в будущем даже осуществление межзвездных перелетов. Новейшие открытия «астрономии невидимого», установившие существование спутников звезд, планетных систем, возможно, подобных нашей, делают мысль о таких перелетах еще более интересной. Конечно, это — дело техники более далекого будущего. Но «мы живем в эпоху, когда расстояние от самых безумных фантазий до самой реальной действительности сокращается с поразительной быстротой» — говорил Горький. И только люди, лишенные фантазии, «люди без крыльев», могут отрицать смелую мечту о полете в беспредельных просторах Вселенной.

Проблема полета во Вселенную благодаря трудам наших отечественных ученых из области фантазии перешла в область науки и техники.

Откроется новая эпоха в астрономии — «эпоха более пристального изучения неба», о которой мечтал, для которой работал знаменитый деятель науки Константин Эдуардович Циолковский.