Ю. С. ХЛЕБЦЕВИЧ, кандидат технических наук. Рис. А. Сысоева.

Можем ли мы сегодня сказать то же самое о межпланетных путешествиях? Конечно, нет. В наши дни, когда завершаются последние приготовления к запуску искусственных спутников Земли, а точнее сказать, космических лабораторий, с приборами, передающими свои показания по радио, когда стремительными темпами развиваются все новые и новые области науки и техники, вполне реальным и осуществимым становится то, что вчера еще казалось невозможным. Сейчас уже можно с полной уверенностью сказать, что следующими шагами астронавтики после запуска в Международном геофизическом году искусственных спутников Земли явятся «экспедиции» на Луну и Марс. Правда, эти первые «экспедиции» будут без людей: их заменят специальная аппаратура и танкетки-лаборатории, управляемые с Земли по радио. Управление космическими ракетами при взлете, полете и посадке в иных мирах будет осуществляться также с Земли по радио.

Возможность отказаться от непосредственного участия людей в первых разведывательных межпланетных полетах значительно облегчает и ускоряет решение ряда вопросов исследования Луны и Марса. Исключается опасность человеческих жертв, чрезвычайно упрощается снаряжение космических ракет: не нужно будет заботиться о защите экипажа от всяких случайностей, в том числе от столкновения с метеоритами, о запасах продовольствия, воды, воздуха, о скафандрах и т. п.

Отправляемые в межпланетные путешествия космические ракеты и танкетки-лаборатории не надо возвращать на Землю — тем самым вдвое сокращается маршрут полета, а это приводит к громаднейшей экономии в топливе и, следовательно, значительно снижает вес ракеты. В состав аппаратуры подвижной танкетки-лаборатории, высаживаемой на Марсе, должен входить, в частности, манипулятор, повторяющий движение руки человека, находящегося на Земле, а также радиотелефонная и телевизионная приемно-передающая аппаратура. Наконец, это дает возможность многочисленным коллективам ученых наблюдать у экранов специальных телевизоров и другой радиотелеаппаратуры все, что происходит на Луне и Марсе, и таким образом выяснить необходимые условия для первых межпланетных путешествий людей.

Ученые смогут на Земле наблюдать полет ракеты к Венере.

Сейчас имеются все основания предполагать, что в шестидесятых годах XX века эти проекты будут осуществлены. По нашему мнению, тогда возможно будет, в частности, отправить и экспедицию на Венеру.

Венера, названная так в честь богини красоты за свой прекрасный голубоватый блеск в утренние и вечерние часы, когда она появляется на небосводе, — самая близкая и в то же время самая загадочная для человечества планета. Малая изученность Венеры объясняется тем, что ее орбита лежит внутри орбиты обращения Земли вокруг Солнца. В момент наибольшего сближения обеих планет (а Венера подходит к Земле на расстояние в 39 млн. км, то есть на 16 млн. км ближе, чем Марс во время великого противостояния) Венера обращена к нам ночной стороной и маскируется в лучах Солнца. К тому же Венера вся окутана плотным слоем облаков, в которых весьма редки крупные просветы, что в сочетании с плохими условиями наблюдения не дает возможности исследовать в телескоп явления, происходящие на ее поверхности.

Не случайно до последнего времени не было предложено ни одного, даже фантастического проекта полета на Венеру. Такая экспедиция особенно трудна потому, что размеры Земли и Венеры приблизительно одинаковы и сила притяжения Венеры почти равна силе земного притяжения. Благодаря этому обстоятельству на обеих планетах потребуются громадные затраты энергии на взлет и посадку межпланетного корабля; он должен как бы четырежды преодолеть земное тяготение без пополнения топливом. Достаточно сказать, что при использовании термохимического топлива для удаления за пределы земного тяготения одной тонны полезного груза нужно иметь составную ракету, стартовый вес которой (то есть вес конструкции и топлива) составит не менее 100 тонн. Четырехкратное же преодоление земного тяготения потребует уже на тонну полезного груза стартового веса ракеты в 100⁴, или 100 миллионов тонн. Ясно, что экспедиция на Венеру с людьми, которым нужно было бы запастись не только приборами, но и продовольствием, водой, воздухом и прочим необходимым для длительного, многомесячного путешествия, потребовала бы много сот тонн полезного груза. Умножьте эти сотни тонн на 100 миллионов, и вы получите поистине астрономические цифры затрат веса конструкции и топлива, нужных для организации подобной экспедиции даже при условии создания грандиозных искусственных спутников Земли с людьми — межпланетных вокзалов.

Вот почему специалисты по ракетной технике и астронавтике полагают, что полеты на Венеру можно осуществить лишь при создании совершенно новых — атомных или каких-либо еще неизвестных ныне двигателей.

Траектория полета радиотелеуправляемой ракеты к Венере.

Между тем если отказаться от посылки людей в экспедицию на Венеру, а отправить туда космическую ракету со специальной аппаратурой, управляемой по радио с Земли, то такой полет окажется принципиально возможным уже на основе имеющейся техники, а следовательно, и значительно раньше.

Как же может быть осуществлен подобный полет?

Представьте себе трехступенчатую ракету, весящую вместе с топливом (термохимическим) 50 тонн. Две ступени этой ракеты необходимы для того, чтобы разогнать третью ступень, которой, собственно, и предстоит добраться до цели путешествия — Венеры. Эта последняя ракета снабжена необходимой аппаратурой, в состав которой входят и специальные радио— и телеустановки, представляющие собой комплекс с достаточно сложными радио— и телеустройствами, остающимися на Земле. Наземная и бортовая аппаратура радиотелеуправления образует замкнутый цикл, обеспечивающий выполнение ракетами специально разработанных траекторий и графиков полета.

Наиболее сложные, громоздкие и потребляющие много электроэнергии части комплекса бортовой и наземной радиотелеаппаратуры остаются на Земле, а в полет отправляются устройства, минимальные по весу, габаритам, потребляемой энергии (хотя бы это потребовало существенного усложнения наземной аппаратуры).

Забрасывание третьей ступени ракеты за пределы земного тяготения и полет ее к Венере происходят в значительной степени и за счет топлива, которое ракете не придется брать с собой в полет (чем и объясняется относительно небольшой ее вес — 50 тонн). Она разгоняется стратопланом, который, в свою очередь, получает разгон от стартовой тележки; кроме того, ракета, достигнув круговой стационарной орбиты, должна получить дополнительный запас топлива при помощи ракет-заправщиков. Весь этот полет от Земли до Венеры (как это подтверждается расчетами, привести которые полностью нельзя, к сожалению, в популярной статье) может выглядеть следующим образом.

На высокогорном плато, на высоте нескольких тысяч метров, строится астродром со специальной взлетной полосой для разгона стартовой тележки, снабженной жидкостными или пороховыми реактивными двигателями. На ней установлен стратоплан, несущий на себе, в свою очередь, отправляемую в далекое путешествие ракету (суммарный вес стратоплана и ракеты с топливом будет составлять 100 тонн). От стремительно движущейся стартовой тележки с большой скоростью отделяется затем стратоплан, под стреловидными крыльями которого подвешены прямоточные и жидкостные реактивные двигатели. В силу того, что разгон стартовой тележки будет производиться по направлению вращения Земли, начальная скорость стратоплана после его отделения от тележки составит более 1 км/сек. (относительно неподвижных координат). Получив, таким образом, при помощи стартовой тележки и стратоплана значительную скорость и высоту, ракета отделяется от стратоплана и продолжает свой полет; стратоплан же на остатках топлива совершает планирующий полет на лежащий впереди и заранее подготовленный аэродром.

В дальнейшем движение ракеты и возрастание скорости ее движения обеспечиваются находящимся в ней самой топливом: разгон продолжается за счет горючего первой ступени; когда же оно израсходуется, первая ступень автоматически отделяется, и роль дальнейшего ускорителя перенимает следующая ступень, а затем таким же образом — последняя, третья ступень ракеты. Но и этого пока еще недостаточно, чтобы наша ракета покинула сферу земного притяжения и была бы в состоянии двигаться к Венере. Для дальнейшего полета потребуется дополнительная заправка топливом последней ступени ракеты. Поэтому она должна сначала выйти по специально разработанной траектории на стационарную круговую орбиту, представляющую собой окружность радиусом 42 188 км, в центре которой расположена Земля. Расчеты показывают, что для выхода на стационарную круговую орбиту ракете потребуется 24 часа. При этом посредством радиокоманд нужно добиться, чтобы она двигалась по орбите с такой быстротой, при которой угловые скорости ее движения и вращения Земли были бы одинаковыми. Таким образом, во время движения по круговой орбите она будет находиться против того места, где расположена наземная станция радиотелеуправления. Сюда, к вращающейся вокруг Земли ракете, и придется посылать (по той же схеме и по тому же маршруту) ракеты-заправщики, аналогичные по устройству с ракетой, предназначенной для полета на Венеру. Отличаться от нее они будут лишь тем, что в их третьей ступени вместо специальной аппаратуры окажется запас топлива для заправки ракеты, находящейся на стационарной орбите. Чтобы обеспечить отправляющуюся в межпланетное путешествие ракету достаточным количеством топлива, потребуется четыре раза — каждые 24 часа — запускать ракеты-заправщики. Точное сближение ракет-заправщиков должно быть достигнуто при помощи радиокоманд, посылаемых с наземной станции управления и телевизионных передающих камер, установленных на ракетах. Перекачка топлива будет совершаться методами, уже освоенными в авиации, с той только разницей, что управлять процессом сближения и перекачкой топлива будут по радио с Земли.

Танкетка-лаборатория на Марсе

Благодаря описанному методу окажутся ненужными огромные количества топлива, а потребуется всего лишь пять однотипных трехступенчатых ракет с начальным весом в заправленном состоянии по 50 тонн. Иными словами, для полета на Венеру надо затратить всего 250 тонн конструкции и топлива ракет.

Итак, ракета, находящаяся на круговой стационарной орбите и движущаяся со скоростью 3,07 км/сек., готова к межпланетному полету. Теперь по радиокоманде с Земли она увеличивает свою скорость на 1,95 км/сек., далее по переходной траектории выходит на полуэллиптическую орбиту и отправляется в полет на Венеру, который займет (от стационарной орбиты до цели путешествия) 146 дней.

Сложные проблемы, которые стоят перед учеными-астронавтами, изучающими проблемы межпланетных полетов, далеко не исчерпываются решением вопроса о том, как преодолеть земное тяготение при отправке межпланетного корабля. Необходимо правильно рассчитать направление полета с тем, чтобы отправляемый в дальний путь корабль достиг своей цели.

Поэтому, во-первых, нельзя произвольно выбирать время старта межпланетного путешественника с Земли. И это понятно, ибо станция отправления «Земля» и станция назначения «Венера» не закреплены неподвижно в пространстве, а непрерывно перемещаются с космической скоростью по своим орбитам. Время отлета, маршрут, длительность полета — все это нужно согласовать с взаимным положением Земли и Венеры таким образом, чтобы к моменту прилета ракеты на Венеру последняя оказалась как раз в желаемом для нас месте. Расчеты показывают, что в последующие 15 лет можно осуществить 10 таких стартов, с интервалом между ними в 1,6 года.

Во-вторых, при огромных расстояниях, которые придется преодолеть межпланетному кораблю, необходима исключительно высокая точность управления в момент старта. Малейшая неточность грозит тем,

Траектории вывода радиотелеуправляемой ракеты с Земли для заправки топливом.

что выпущенный с Земли корабль пролетит на миллионы километров в сторону от цели. Межпланетный полет подобен артиллерийской стрельбе с подвижной площадки по подвижной цели. Но огромность масштабов и расстояний требует от астронавтов точности в тысячи раз большей, чем от артиллеристов. К тому же надо иметь в виду и то обстоятельство, что орбиты движения Земли и Венеры не лежат в одной плоскости. А это еще больше усложняет управление ракетой. Следует точно знать, в какой момент следует изменить направление полета, чтобы при имеющихся запасах топлива обеспечить встречу ракеты с планетой. Такой высокой точности нельзя достигнуть одними предварительными расчетами. Нужна корректировка полета ракеты в пути. Эти соображения также доказывают преимущества полета без людей. Кроме уже отмеченных нами серьезных энергетических препятствий, путешественники столкнулись бы с колоссальными, по-видимому, непреодолимыми трудностями управления кораблем посредством автономной бортовой аппаратуры. Поэтому правильное управление ракетой во время полета к Венере достижимо лишь при помощи специального комплекса наземной и бортовой аппаратуры радиотелеуправления, которая будет производить постоянные измерения координат ракеты как относительно Земли, так и относительно Венеры. Эти измерения будут обрабатываться электронными счетно-решающими приборами, и соответствующие корректировочные команды будут передаваться по радио и выполняться ракетой.

Но вот все трудности позади: посланная на Венеру ракета вырвалась из пределов земного притяжения, пронеслась сквозь миллионы километров межпланетного пространства и, ведомая с Земли та правильному пути, приближается к Венере. Что же произойдет дальше?

На исходе 145 суток полета ракета будет находиться уже вблизи Венеры, под действием силы ее притяжения все более ускоряя свой полет. За сутки до падения на поверхность Венеры с расстояния 300 тыс. км особые электронно-телескопические устройства, находящиеся на ракете и управляемые с Земли по радио, начинают как бы съемку Венеры и передачу изображений на Землю. Благодаря тысячекратному увеличению первый «снимок», с высоты 300 тыс. км, будет произведен как бы с высоты 300 км. Последний «снимок» — перед вторжением ракеты в плотные слои атмосферы Венеры, где нашему посланцу суждено сгореть, — будет сделан уже с высоты нескольких десятков километров. При тысячекратном увеличении это значит, что последний «снимок» способен передать подробности, видные на расстоянии примерно 100 метров, то есть может зафиксировать и живые существа, если они имеются на Венере. На Земле же, удаленной в этот момент на 100 млн. км, примерно каждые десять секунд — посредством замедленной телевизионной передачи — записываются изображения Венеры. За сутки падения ракеты на Венеру можно будет передать на Землю до 8 тыс. ценнейших изображений, которые дадут нам такие сведения о Венере, какие могла бы собрать лишь высадившаяся на ней экспедиция людей. При этом будут получены и другие сведения, например, данные о плотности атмосферы на этой планете (об этом можно судить по скорости торможения ракеты). Специальные приборы, передающие свои показания по радио, помогут определить примерный состав верхних слоев атмосферы Венеры, а также решить некоторые другие вопросы.

Если учесть, что подобные запуски ракет на Венеру можно будет повторить с небольшими интервалами во времени несколько раз, то становится вполне достижимым в самое ближайшее время раскрытие секретов этой загадочной, полной волнующих тайн соседки Земли, самой землеподобной из планет.

Естественно, что наиболее трудной задачей при разработке этого проекта оказалось решение проблемы передачи телевизионных изображений с расстояния в 100 млн. километров. Преодолеть колоссальные трудности решения этой задачи удастся следующим путем. Посредством значительного числа достаточно крупных антенн с большим усилением будут записываться передаваемые изображения на магнитные ленты. После обработки этих лент на электронно-счетных машинах изображения будут очищены от помех и записаны на фотобумаге. Обработанную запись пропустят через специальную аппаратуру. Так, по нашему мнению, будет положено начало новой отрасли техники — «космическому телевидению», которое позволит в недалеком будущем раскрыть не только тайны Венеры, но и более далеких планет.