К.Э.ЦИОЛКОВСКИЙ
ЧЕЛОВЕК В КОСМОСЕ, А ЧТО ДАЛЬШЕ?
Успехи современной космонавтики позволяют нам сегодня приоткрыть завесу будущего и заглянуть в завтрашний день науки и техники.
Предлагаемая читателю книга рассказывает о проблемах, которые необходимо решить на предстоящем этапе освоения космического пространства — при создании обитаемых космических станций на орбитах вокруг Земли. Такие станции позволят провести в космосе широкие исследования околоземного пространства, а также геофизические и астрономические наблюдения и много различных научных экспериментов. Орбитальные станции явятся как бы стартовыми площадками для запуска космических кораблей на другие планеты.
На основе изучения и критического анализа обширных материалов, опубликованных в советской и зарубежной печати, авторы рассказывают о тех трудностях, которые предстоит преодолеть ученым и инженерам при создании орбитальных станций. Читатель найдет в книге описание некоторых проектов обитаемых космических станций.
Книга рассчитана на широкий круг читателей, интересующихся перспективами освоения космического пространства.
...Развив первую космическую скорость, ракета вышла на орбиту вокруг Земли. Пассажиры вдруг почувствовали необычайную легкость — наступило состояние невесомости. В круглых иллюминаторах на сплошном черном фоне с тысячами ярких точек — звезд — появилось большое светлое пятно. Оно растет. Вот уже можно рассмотреть огромное сооружение, похожее на гигантское колесо со спицами, плывущее навстречу земному кораблю. Колесо медленно вращается. На его поверхности множество приборов и антенн. Круглые окна излучают мягкий свет.
Сделав маневр, ракета сближается с причалом, похожим на большую трубу, у самой оси колеса. Легкий толчок — и ракета «поглощена» трубой. Пассажиры корабля занимают места в кабине лифта. Кабина трогается, и ощущение невесомости постепенно исчезает. Лифт останавливается, навстречу — люди. И снова, почти как на Земле, ощущение тяжести тела. Но это не Земля, это борт орбитальной космической станции (ОКС)...
Еще не так давно все это могло показаться фантастикой. А ныне, когда полет человека в космос — реальность нашего времени, создание обитаемых станций в космосе стало задачей недалекого будущего.
Наш великий соотечественник К.Э.Циолковский (1857-1935 гг.) еще 60 лет тому назад писал: «Решим сначала легчайшую задачу: устроить эфирное поселение поблизости от Земли в качестве ее спутника на расстоянии 1-2 тысячи километров от ее поверхности» [1]*.
Циолковский считал, что достижение Луны и ближайших к Земле планет солнечной системы — задача нескольких поколений. Прежде всего человек должен освоить ближний космос, построить обитаемые спутники Земли. Он писал: «Движение вокруг Земли снарядов со всеми приспособлениями для существования разумных существ может служить базой для дальнейшего распространения человечества». Это были не рассуждения мечтателя-фантаста, а глубокий расчет ученого-теоретика.
Человек начал мечтать о полетах в космос на сотни лет раньше, чем сумел подняться в воздух. Люди думали о полетах на Луну и Марс, еще не предполагая о других источниках двигательной силы, кроме силы мускулов человека или животных.
Сейчас трудно установить, когда творческая фантазия человека впервые устремилась к далеким звездам. Этой волнующей теме посвящены литературные произведения разных эпох и народов, многие из них проникнуты глубокой верой в безграничные возможности человека и нередко поражают неожиданным научным предвидением.
Одному из первых рассказов о космическом путешествии уже более 1800 лет. Речь идет о занимательных «Правдивых историях» античного писателя и философа Лукиана Самосатского (около 125-192 гг.). Его героям звездоплавателям сильный ветер помог добраться до Луны за семь дней и семь ночей. Конечно, творческий ум писателей-фантастов порождал и другие проекты достижения небесных тел, например с помощью гигантской пушки. Но реальные принципы полета в космос были еще не ясны не только Лукиану, но и мечтателям десятков следующих поколений.
Сейчас уже каждый школьник знает, что единственным средством проникновения в космос является ракета. Но не все знают, что ракета — древнейшее изобретение. Ученые предполагают, что первые пороховые ракеты появились за много лет до нашей эры и использовались главным образом в военных целях, но потом они стали лишь средством развлечения на массовых праздниках и гуляниях.
Только в начале XIX века ракеты вновь приковали к себе внимание военных специалистов разных стран.
Теоретические и экспериментальные работы в области пороховых ракет того времени связаны с именами русских военных инженеров А.Д.Засядко (1779- 1837 гг.), К.И.Константинова (1817-1871 гг.) и англичанина Вильяма Конгрева (1772-1828 гг.). Разумеется, никто из них не помышлял о возможности использования ракет для космических полетов. Впрочем, интересно вспомнить, что еще известный французский писатель Сирано де Бержерак (1619-1655 гг.), человек весьма далекий от науки, в своей фантастической повести «Путешествие на Луну» (1645 г.) в качестве двигательной силы для передвижения в космосе «применил» пороховые ракеты. Это было одно из великих творческих предвидений.
Прошли сотни и сотни лет со дня изобретения первых ракет, понадобилась гигантская эволюция мысли и способностей человека, науки и техники, прежде чем мечты о полете в космические дали стали реальностью. На этом славном пути история вписала в летопись науки имена многих ученых, теоретиков и практиков разных стран и эпох.
С именем Леонардо да Винчи (1452-1519 гг.) связано зарождение теоретических и практических основ аэродинамического полета в атмосфере.
Николай Коперник (1473-1543 гг.) в своем знаменитом сочинении «Об обращениях небесных сфер» обосновал гелиоцентрическую систему мира.
Иоганн Кеплер (1571-1630 гг.) открыл законы движения небесных тел. Его труд «Гармония мира» (1619 г.) объединил теорию движения планет.
Исаак Ньютон (1643-1727 гг.) сформулировал основные законы классической механики, создав тем самым научную базу для исследования реактивного движения.
В конце XIX — начале XX века, опираясь на достижения математики, физики и механики, широко развились новые прикладные науки. Среди десятков имен выдающихся русских ученых и инженеров широко известно имя академика Я.В.Мещерского (1859-1935 гг.), автора теории движения тел переменной массы. Труды этого выдающегося ученого явились базой для современной ракетодинамики.
В воздух еще не поднялся первый самолет, когда появились первые попытки обосновать возможность применения ракеты для космических полетов. Наш русский механик-самоучка народоволец Николай Кибальчич (1854-1881 гг.), находясь в камере-одиночке, приговоренный к смертной казни, разработал «предварительную конструкцию ракетного самолета». Это было первое инженерное решение идеи космического полета. «Сила взрывов освободит человека от земного рабства, и силами взрывов человек когда-нибудь полетит к звездам», — писал Кибальчич.
Десятилетием позднее, в 1891 г., немецкий инженер Герман Гансвиндт опубликовал описание проекта ракетного космического корабля с вращающейся кабиной с целью создания в условиях невесомости искусственной силы тяжести для удобства экипажа. Проекты Кибальчича и Гансвиндта, не знавших иного ракетного двигателя, кроме порохового, были недостаточно разработаны теоретически и представляли собой лишь эскизные наброски. И только великий сын нашей земли К.Э. Циолковский впервые научно соединил смелость человеческой фантазии и мудрость научного мышления.
Скромное провинциальное существование, оторванность от мировой науки, отсутствие всякой поддержки официальных кругов царской России не помешали великому ученому-самоучке провести целый ряд важных исследований и сделать крупнейшие открытия в области аэродинамики, астронавтики и ракетной техники. С именем Циолковского неразрывно связано одно из величайших технических достижений начала XX века — жидкостная ракета, которая дала человечеству те могучие силы, без которых мысль о полете в космос осталась бы только мечтой.
Циолковский не только открыл для человечества ракету как средство достижения дальних миров, но и тщательно обосновал ее возможности математически. Разработав конструкцию жидкостной ракеты, к идее которой он пришел еще в 1883 г., Циолковский дал ее расчет, обосновал возможность применения различных топлив и выдвинул ценные предложения по ряду других теоретических и практических вопросов космонавтики (многоступенчатые ракеты, орбитальные космические станции и др.).
Труды Циолковского дали мощный толчок исследовательской мысли во всех странах. В 30-х годах уже десятки и сотни пытливых исследователей, объединенных в несколько астронавтических обществ, работали над развитием его идей. Понятия «ракета» и «космос» завладели десятками энергичных умов и быстро превратились из предметов мечты и фантастики в многообещающую реальность. Ф.А.Цандер, Ю.В.Кондратюк, Н.А.Рынин и многие другие в СССР, Оберт, Валье, Винклер, Пирке и Гоман в Германии, Роберт Годдард в США, Эно-Пельтри во Франции, Зандер и Нордунг в Австрии разрабатывали теорию межпланетных полетов, проектировали и строили двигатели на жидком топливе.
В СССР Ф.А.Цандер построил и испытал первые жидкостные ракетные двигатели в 1930-1932 гг. Первый пуск советской ракеты на жидком топливе был осуществлен в 1933 г.
В период второй мировой войны (1939-1945 гг.) ракетное оружие широко применялось в боевых условиях. Успешное применение ракетного оружия Советской Армией в боях против японских милитаристов и немецко-фашистских захватчиков оказалось большой неожиданностью для немецких и американских военных специалистов, претендовавших на приоритет в этой области. Еще накануне второй мировой войны правящие круги фашистской Германии все исследования немецких ракетостроителей полностью подчинили военным целям. Однако только лишь к концу войны немцам удалось наладить производство ракетного оружия. В 1944 г. они подвергли обстрелу города Англии самолетами-снарядами ФАУ-1 и баллистическими ракетами ФАУ-2.
Ракета ФАУ-2 была по тому времени значительным достижением науки и техники. Обладая максимальной дальностью полета 300 км и высотой полета 190 км, ФАУ-2 явилась той основой, на базе которой в послевоенный период начались ракетные исследования в США.
Достижения советской ракетной техники в послевоенный период получили мировое признание. В удивительно короткий срок в Советском Союзе были решены такие задачи в области ракетной техники и космонавтики, на которые во времена Циолковского отводились многие десятки лет. В 1935 г. К.Э. Циолковский, восхищенный успехами социалистического государства и прогрессом техники, заявил, что вынужден изменить свое мнение о сроках первых космических полетов. Если раньше он считал, что для осуществления их потребуются еще сотни лет, то теперь он был уверен, что первые полеты в космос совершатся не позже, чем через несколько десятилетий.
Но действительность опередила и эти сроки великого мечтателя. В год столетнего юбилея К.Э.Циолковского, 4 октября 1957 г., на орбиту был выведен первый советский искусственный спутник Земли. Это событие по праву считается началом космической эры.
Последующие годы ознаменовались выдающимися успехами в освоении космического пространства. В течение немногих лет в СССР и США было запущено несколько десятков искусственных спутников, с помощью которых были добыты новые, исключительно важные научные данные о физическом строении и о свойствах околоземного и межпланетного пространства.
Непревзойденным достижением нашего времени явились полеты трех советских космических ракет в сторону Луны (1959 г.), которые обогатили науку новыми данными. Непосредственными измерениями было установлено отсутствие вблизи Луны заметного магнитного поля и радиационных поясов. Полет третьей советской космической ракеты, обогнувшей Луну, дал возможность увидеть то, что, казалось, самой природой было скрыто навсегда от взоров людей.
Последующие запуски кораблей-спутников, в кабинах которых находились собаки и другие представители живого мира, позволили отработать космические системы жизнеобеспечения, системы ориентации спутника в пространстве, а также решить сложнейшую задачу возвращения космического корабля на Землю.
И вот наступил 1961 год, который навсегда останется в памяти всех народов и поколений.
12 апреля советский человек, коммунист, летчик-космонавт Юрий Алексеевич Гагарин в специальной герметической кабине с помощью многоступенчатой ракеты, развившей скорость около 8 км/сек, достиг высоты более 300 км и, описав круг по орбите вокруг Земли, благополучно приземлился.
Космический полет Юрия Гагарина — это великая победа человека над силами природы, огромное завоевание науки и техники, торжество человеческого разума. Этим полетом положено начало проникновению человека за пределы Земли.
Научные данные, полученные в результате полета Юрия Гагарина, позволили перейти к подготовке суточного полета в космос. 6 августа 1961 г. мощной советской ракетой на орбиту вокруг Земли был выведен новый космический корабль, пилотируемый летчиком-космонавтом Германом Степановичем Титовым. Впервые был осуществлен длительный космический полет. Герман Титов проделал в космосе путь, почти равный расстоянию от Земли до Луны и обратно. Это был крупный шаг на пути освоения космического пространства. Вслед за советскими космонавтами на орбите вокруг Земли побывали и американцы. Менее совершенные космические корабли не позволили космонавтам Соединенных Штатов Америки Дж.Гленну и С.Карпентеру сделать более трех витков вокруг Земли.
В августе 1962 г. совершилось новое выдающееся событие. На орбиту вокруг Земли были выведены корабли-спутники «Восток-3» и «Восток-4», пилотируемые советскими летчиками-космонавтами Андрияном Григорьевичем Николаевым и Павлом Романовичем Поповичем.
Многодневный, групповой полет советских космических кораблей означал новую ступень в освоении космоса. Впервые была осуществлена радиосвязь не только между космическим кораблем и Землей, но и между находившимися в полете кораблями на различных дистанциях.
Длительное пребывание человека в космосе оправдало надежды ученых на то, что в состоянии невесомости можно жить и плодотворно работать. Мировая научная общественность справедливо оценила полеты советских космонавтов как крупнейший успех советской науки и техники.
Полетами мужественных американских космонавтов У.Ширра и Г.Купера, совершивших в разное время соответственно шести- и двадцатидвухкратный облет Земли, внесен существенный вклад в дело освоения космоса.
Не прошло и года со дня первого группового полета советских космонавтов, как мир узнал о новом совместном полете двух космических кораблей «Восток-5» и «Восток-6», пилотируемых летчиком-космонавтом Валерием Федоровичем Быковским и первой в мире женщиной-космонавтом — Валентиной Владимировной Терешковой.
Полет Терешковой, продолжавшийся 71 час, — замечательный пример мужества и героизма.
Весь мир воочию убедился, что женщина, воспитанная социализмом, во всех делах народа всегда рядом с мужчиной: и в самоотверженном труде, и в героическом подвиге.
Полет Быковского продолжался 119 часов. За это время он покрыл расстояние, равное 3 млн. 300 тыс. км. Поставленный в этом полете мировой рекорд дальности и продолжительности космического полета свидетельствует о неоспоримом превосходстве нашей страны перед США в области космонавтики. Как видно из табл. 1, советские космонавты в общей сложности совершили 259 оборотов вокруг Земли, а американские — только 34. Советские космонавты провели на орбите около 16 суток, а американские — немногим более двух суток. Наши космические корабли по весу более чем в три раза тяжелее американских.
Важным шагом на пути освоения космического пространства явился запуск советского маневрирующего космического аппарата «Полет-1», запущенного 1 ноября 1963 г. Эта победа советской науки и техники приблизила решение задачи управления полетом космических кораблей.
Как могло случиться, что Соединенные Штаты Америки, имевшие самую развитую в мире экономику, отстали от СССР, страны, на которую они еще не так давно смотрели свысока? Достижения Советского Союза казались чудом.
Но чудес на свете не бывает, наши успехи в освоении космоса — это доказательство преимущества советской социалистической системы над системой капиталистической.
Таблица 1
| Дата запуска | Корабль | Космонавт | Страна | Кол-во оборотов вокруг Земли | Продол- житель- ность полета |
Путь, пройденный в космосе |
| 12.04.1961 | Восток | Ю.А.Гагарин | СССР | 1 | 1,8 час | 41 тыс. км |
| 06.08.1961 | Восток-2 | Г.С.Титов | СССР | 17 | 25,3 час | 700 тыс. км |
| 20.02.1962 | Френдшип-7 | Д.Гленн | США | 3 | 4,9 час | 125 тыс. км |
| 24.05.1962 | Аврора-7 | С.Карпентер | США | 3 | 5 час | 125 тыс. км |
| 11.08.1962 | Восток-3 | А.Г.Николаев | СССР | 64 | 95 час | 2,6 млн км |
| 12.08.1962 | Восток-4 | П.Р.Попович | СССР | 48 | 71 час | 2 млн км |
| 03.10.1962 | Сигма-7 | У.Ширра | США | 6 | 9,2 час | 250 тыс. км |
| 15.05.1963 | Фейт-7 | Г.Купер | США | 22 | 34 час | 950 тыс. км |
| 14.06.1963 | Восток-5 | В.Ф.Быковский | СССР | 81 | 119 час | 3,3 млн. км |
| 16.06.1963 | Восток-6 | В.В.Терешкова | СССР | 48 | 71 час | 2 млн км |
Социализм, по образному выражению Н.С.Хрущева, и есть та самая надежная стартовая площадка, с которой Советский Союз так успешно запускает свои космические корабли.
Итак, путь в космос открыт. Полеты обитаемых кораблей по орбитам стали доступны. Что же дальше? Конечно, теперь полеты человека на Луну и другие планеты стали близкой, почти ощутимой реальностью. Видимо, они будут осуществлены на глазах нынешнего поколения. Но это потребует длительной и напряженной исследовательской работы. Такая работа уже проводится учеными и инженерами многих стран. Об этом свидетельствуют систематические запуски в космос искусственных спутников Земли, орбитальных кораблей и межпланетных автоматических станций.
Прежде чем отправиться к другим планетам, предстоит решить еще много интересных и трудных задач на пути освоения околоземного космического пространства. Одной из ближайших задач на этом пути будет, видимо, создание длительно действующих орбитальных космических лабораторий с научно-техническим персоналом на борту. Такие станции, вооруженные разнообразной и сложной исследовательской аппаратурой, в комплексе с автоматическими спутниками Земли будут применяться для изучения околоземного космического пространства, различных научных исследований и подготовки полетов на другие планеты.
На рис. 1 изображен один из возможных вариантов конструктивного воплощения орбитальной космической станции.
Рис. 1. Один из вариантов конструктивного решения орбитальной космической станции |
Обращая внимание на реальность и перспективность длительных орбитальных полетов, перечисляя целый комплекс наиболее интересных задач для обитаемых космических станций, газета «Правда»** писала, что «орбитальные космические аппараты этого типа представляют значительный интерес как для научных исследований oколоземного пространства и 3емли как планеты нашей солнечной системы, так и для разрешения целого ряда прикладных задач, имеющих народнохозяйственное значение».
При проектировании и строительстве крупных ОКС с экипажем в несколько десятков человек, несомненно, возникнут трудности, преодолеть которые будет нелегко. Реализация идеи Циолковского об «эфирных поселениях» потребует разрешения сложнейших технических проблем. Вероятно, при этом будут использованы многие его предложения, например создание искусственной силы тяжести, осуществление замкнутой биологической системы обеспечения жизнедеятельности космонавтов и др.
Космос принадлежит всему миру и овладение им — поистине общемировая задача. Советские люди гордятся, что общепризнанным лидером в освоении околоземного и межпланетного пространства является наша страна, наши ученые и инженеры. Но достижения советской науки и техники, как и гениальные открытия Ньютона и Ломоносова, Резерфорда и Менделеева, Дарвина и Павлова, Циолковского и Кюри, принадлежат всему человечеству. Именно поэтому теперь, когда имеются возможности для небывалого по своим масштабам вторжения в границы непознанного, усилия ученых всех стран не должны быть разобщены.
Советское правительство первым выступило с предложением о развертывании широкого мирного сотрудничества в космических исследованиях между Советским Союзом и Соединенными Штатами Америки — ведущими «космическими» державами.
В условиях разрядки международной напряженности, достигнутой в результате подписания в Москве Договора о запрещении ядерных испытаний в атмосфере, космическом пространстве и под водой, открываются широкие возможности для международного сотрудничества в области космических исследований.
Какие же этапы предстоят на трудном, но славном пути освоения космоса? В зарубежной печати нередко встречаются самые различные прогнозы по этому поводу. Одни из них необоснованно оптимистичны, другие, наоборот, страдают известной долей пессимизма, видимо, связанного с весьма скромными успехами США в запуске тяжелых спутников Земли и обитаемых кораблей, системы которых, кстати, не отличаются надежностью.
Тем не менее, пользуясь этими прогнозами, можно представить себе примерную последовательность событий в дальнейшем освоении космоса:
1. «Мягкая» посадка на Луне автоматической станции — в 1964-65 гг.
2. Полет обитаемого корабля вокруг Луны с человеком на борту — в 1966-67 гг.
3. Создание ОКС с экипажем 3-5 человек — в 1967- 70 гг.
4. Высадка человека на Луне — в 1968-70 гг.
5. Создание крупной ОКС с экипажем 30-50 человек — в 1972-75 гг.
6. Полет к Марсу и Венере обитаемого космического корабля с возвращением на Землю — в 1975-80 гг.
7. Высадка людей на Марсе — в 1980-90 гг. Сроки эти, конечно, довольно умозрительны и лишь приблизительно отражают реальные возможности современной техники и экономики.
Нельзя забывать, что успехи советской космонавтики нередко опережают самые оптимистические планы людей, даже имеющих самое непосредственное отношение к науке и технике.
Пройдет еще немного лет, и человек уже не будет в космосе только гостем, а станет его хозяином. Пространство на многие сотни километров от поверхности нашей планеты перестанет быть необитаемым. Встречи людей вдали от Земли будут вполне обычными, как встречи в открытом море или на железнодорожном разъезде...