Невозможно дать надлежащую оценку современным достижениям ракетной техники без травильного представления о принципе реактивного движения. Между тем у нас, как и на Западе, многие склонны совершенно ошибочно объяснять даже полет обыкновенной пиротехнической ракеты. Думают, что ракета летит вследствие отталкивания от воздуха той струи газа, которая вытекает из ракеты. Тому, кто так представляет себе принцип реактивного движения, останутся непонятными ответственные задачи, возлагаемые новейшей техникой на ракету, и усилия, направленные на ее усовершенствование. Не лишним окажется поэтому краткое разъяснение причин полета ракеты.

Рис. 1. Взрыв крупной пороховой ракеты в момент пуска (с фотографии). Подобные катастрофы весьма часты с пороховыми ракетами крупного калибра

Обычная пороховая ракета, употребляемая уже свыше тысячелетия, представляет собою картонную или металлическую трубку («гильзу») с одной стороны закрытую, а с другой — имеющую сужение и небольшой раструб — «дюзу». Трубка набита пороховой массой, настолько плотной, что при зажигании она может гореть только с поверхности — внутрь массы горение не проникает. Против дюзы выдавлено в порохе коническое углубление, так называемое «пролетное пространство». Когда ракету поджигают шнуром, в этом пространстве скопляются быстро образующиеся пороховые газы высокой температуры. Стесненные здесь горячие газы напирают изнутри на ракету во все стороны. Но боковые давления, как равные и противоположно направленные, взаимно уравновешиваются; поэтому ракета не может получить никакого бокового перемещения. Напротив, давления продольные не уравновешиваются: направленное в сторону закрытого конца, оно больше того, которое действует в сторону открытой дюзы, так как отверстие уменьшает площадь, подверженную давлению. Превозмогает напор в сторону закрытого конца; он-то и увлекает ракету в движение по направлению, противоположному вытекающей струе газов. Будет ли при этом ракета окружена какой-либо газовой средой или же находиться в пустоте — несущественно. Для полета ракеты важен не тот газ, который ее окружает извне, а тот газ, который находится внутри нее. Отсюда первостепенного значения вывод: зажженная ракета должна лететь не только в воздухе, но и в абсолютной пустоте.

Короче сказать, ракета движется по той же причине, по какой отдает огнестрельное оружие. Пистолет, винтовка, орудие — отдает в пустоте так же, как воздухе. Это на опыте доказано для пистолета американским физиком проф. Годдардом. Тот же ученый на другом, остроумно поставленном опыте наглядно показал, что ракета в пустоте должна подниматься еще выше, чем в воздухе, развивая на 20% большую скорость (вследствие отсутствия сопротивления среды).

Свойство ракеты развивать свою скорость даже в совершенно пустом пространстве открывает для этого аппарата такие перспективы, которые недостижимы для дирижабля и самолета обычного типа.

Но, для того чтобы превратиться со временем в новое орудие транспорта, ракета должна пережить значительную эволюцию. И прежде всего порвать свою тысячетлетнюю связь с порохом ¹. Пороховая ракета почти закончила путь своего развития и в дальнейшем едва ли окажет технике сколько-нибудь существенные, принципиально новые услуги. Усиленно развиваемое на Западе применение реактивного принципа в артиллерии — реактивные пушки, торпеды, мины и т. п. — представляют лишь усовершенствование наличных средств артиллерии, но не расширяют ее возможности по существу. Как орудие транспорта пороховая ракет будущности не имеет.

¹ На поучительной истории пороховой ракеты и ее разнообразных применениях мы здесь останавливаться не имеем возможности и отсылаем читателей к соответствующей главе нашей книги «Межпланетные путешествия» (Ленинград, ГТТИ, 1932).

Ряд причин препятствует тому, чтобы пороховая ракета могла современем превратиться в орудие заатмосферного передвижения. Прежде всего порох горючее весьма ненадежное; в больших массах — а для

Рис. 2. (Слева.) Первая жидкостная ракета, пущенная на берлинском рекетодроме — так называемая „Мирак“ („минимальная ракета“). Рис. 3. (Справа.) Внутреннее устройство немецкой жидкостной ракеты. 1 — парашют; 2 — шарниры, на которых раскрываются лопасти для освобождения парашюта, 3 — резервуар для горючего, 4 — резервуар для жидкого кислорода, 5 — вентиль, 6 — ракетный мотор, 7 — дюза

крупных транспортных ракет понадобится огромный заряд — он легко взрывает. Во-вторых, порох сгорает слишком быстро; поэтому и окончательная скорость, приобретаемая пороховой ракетой, накопляется слишком стремительно; получается чрезмерно большое ускорение, губительное не только для организма живых существ, но и для самозаписывающих приборов. В-третьих, горением пороха крайне неудобно управлять, регулируя быстроту его сгорания, а с нею и скорость ракеты: их можно менять лишь скачками, но не постепенно, как необходимо для ракет с пассажирами.

Рис. 4. Стартовое сооружение для пуска ракеты

Главный же недостаток пороховой ракеты обусловлен низкой цифрой теплотворной способностью пороха, его малой энергоемкостью, гораздо меньшей, чем у обычных родов промышленного горючего. Достаточно сопоставить 700 калорий, развиваемых 1 кг пороха, с 11 000 калориями, развиваемыми, например, таким же количеством нефти, чтобы понять, какой сравнительно ничтожный запас горючего кроет в себе пороховой заряд. Даже, если, для более правильного сравнения, включить в вес жидкого горючего вес поглощаемого им кислорода (порох заключает необходимый для горения кислород в своем составе), сравнение все же окажется явно невыгодным для пороха. Для огнестрельного оружия малая энергоемкость пороха с избытком покрывается его ценным, в данном случае свойством сгорать почти, мгновенно. Но быстрота горения, важная в пушке или винтовке, не имеет почти никакого значения для ракеты. Одна из теорем, впервые доказанных основоположником теории реактивного движения К. Э. Циолковским, гласит, что окончательная скорость, приобретаемая ракетой (в среде без тяжести), не зависит от того, сгорает ли заряд мгновенно или же горение растягивается на сколь угодно долгий срок, — хотя бы на целые годы или тысячелетия. С некоторым ограничением это относится и к ракете, взлетающей в условиях земной тяжести.

Отсюда один шаг к идее замены порохового заряда в ракете зарядом из жидкого горючего. Мы подходим к мысли о переконструировании ракеты на жидкий заряд.

Итак, первым этапом на пути превращения ракеты в орудие транспорта должна явиться замена в ней пороха горючими жидкостями. Задача эта была поставлена перед изобретателями К. Э. Циолковским еще два десятка лет назад, но до самого последнего времени оставалась неразрешенной. Читатель поймет трудности такого переконструирования ракеты, если примет во внимание, что порох содержит необходимый для горения кислород в своем собственном составе и, будучи подожжен, сгорает, не требуя никаких забот о поддержании процесса горения. Между тем жидкое горючее (нефть, бензин, спирт) не содержит кислорода — его нужно подводить извне и не из окружающего ракету пространства, а из того запаса, который она несет с собой. Резервуар с жидким кислородом при температуре около -180° должен находиться в близком соседстве с камерой сгорания, где температура будет достигать до 2000°; соединение таких температур в тесном пространстве ракеты — задача уже сама по себе не легкая. Надо, кроме того, обеспечить бесперебойное и автоматическое поступление в камеру сгорания элементов взрыва, правильное их горение, устойчивость направления полета ракеты и т. п. Неудивительно, что в течение двух десятков лет ракета с жидким зарядом существовала только в проектных чертежах изобретателей; лишь в 1929-1931 гг. ракеты нового типа были, маканец, сооружены и пущены ввысь.

Первая ракета с жидким горючим была построена упомянутым ранее выдающимся американским физиком-изобретателем проф. Годдардом в Ворчестере. Этот ученый уже с 1918 г. успешно разрабатывает теоретически и практически вопросы ракетного летания; но о достижениях его имеются в литературе лишь скудные сведения, так как работы эти ведутся частью на средства военного ведомства САСШ, и результаты их держатся в секрете. В частности о построенной им ракете известно лишь, что она имела 3 м в длину и 70 см в толщину, что горючим был сжиженный водород с таким же кислородом и что при пуске ее 18 июля 1929 г. она достигла высоты 300 м. Вскоре после этого изобретатель высказал следующие соображения, особенно веско звучащие в устах не склонного к фантазированию американского физика:

«Что касается вопроса о том, через сколько времени может состояться успешная отсылка ракеты на Луну, то я считаю это осуществимым еще для нынешнего поколения: сделанный мною удачный опыт подъема ракеты на небольшую высоту показал мне, как подобная (межпланетная) ракета должна быть устроена для успешного действия. Жидкие водород и кислород, необходимые в качестве горючего для этой ракеты, могут быть использованы технически тем же способом, как сделано было в моем опыте. Я верю также в осуществимость океанских перелетов с огромной скоростью в разреженной атмосфере больших высот».

Рис. 5. Установка для испытания ракетного мотора. Опыты производятся в земляном углублении, чтобы ослабить разрушительные последствия возможного взрыва

Гораздо больше известно о тех жидкостных ракетах, изобретенных в Германии в 1931 г. силами группы любителей, которая выделилась из состава существовавшего там «Союза звездоплавания» (Verein für Raumschiffachrt). Надо заметить, что германские работники ракетного дела вообще сделали значительный вклад в технику реактивного движения. На немецком языке издается периодический листок, посвященный ракетной технике; вышло несколько весьма содержательных книг по теории ракет, — в частности труд проф. Оберта, премированный Французским астрономическим обществом и являющийся самым полным исследованием этой проблемы. В Германии же производились в 1928 г. столь нашумевшие опыты с ракетными автомобилями, которые привлекли интерес широких кругов к ракетному двигателю. Немецкий изобретатель Тиллинг внес значительные усовершенствования в конструкцию пороховых ракет: его ракеты поднимались в 1931 г. на высоту 2000 м и невредимыми возвращались на землю, планируя на небольших поддерживающих плоскостях. Хорошие показатели давали в том же году пороховые ракеты и другого изобретателя, инж. Поггензе, опускавшиеся на парашюте.

Что касается ракет жидкостных, то работы с ними велись на особом полигоне — ракетодроме, отведенном в 1930 г. под Берлином специально для опытов с ракетами. Сначала усилия изобретателей — главным образом инж. Небеля — направлены были на конструирование ракетного двигателя, работающего на бензине с жидким кислородом. При первых опытах материал двигателя плавился пламенем бензина, горящего в кислороде при 2000°, но затем была придумана система охлаждения стенок камеры сгорания. Постепенно выработан был тип ракетного двигателя, развивающего силу реакции (т. е. тягу) в 64 кг. Поставленный на ракету, он поднимал ее на несколько сот метров, расходуя 1 жидкого кислорода и около ⅓ л бензина. Многих усилий стоило добиться надлежащей стабилизации ракеты, необходимой для ее строго вертикального подъема. В течение 1931 г. было выполнено более сотни публичных демонстраций полета этой ракеты.

Следует отметить, что жидкостная ракета, в отличие от пороховых, может с полным основанием считаться подлинной машиной. Она годна не для однократного, а для многократного использования, так как возвращается неповрежденной на парашюте (автоматически раскрывающемся) и может быть, после наполнения ее резервуаров, пущена вновь. Не имея никаких вращающихся или колеблющихся частей, ракетный мотор непосредственно переводит тепловую энергию, доставляемую горючим, в энергию поступательного движения ракеты.

К весне прошлого, 1932 г., инж. Небель достиг еще большего успеха в сооружении ракет. Ракета более крупного масштаба с зарядом из 3 л жидкого кислорода и 0,8 л бензина поднималась на берлинском ракетодроме до высоты 4000 м. Небель считает вполне возможным сооружение ракетного мотора с реактивной силой (тягой) в 250-760 кг. Двигатель подобной силы позволяет уже поставить на очередь вопрос о постройке ракеты с кабиной для пилота.

Здесь уместно коснуться условий пребывания человека внутри летящей ракеты. Понятно, что скорость, как бы велика она ни была, сама по себе не представляет никакой опасности для организма. Все мы постоянно мчимся по орбите Земли со скоростью 30 км/сек и даже не ощущаем своего движения. Опасными могут быть лишь изменения скорости в ту или иную сторону, т. е. так называемое ускорение. Опыты, произведенные несколько лет назад одним из деятелей немецкого «Союза звездоплавания», инж. Винклером¹, показали, что человеческий организм без вреда для себя может подвергаться действию ускорений, не превышающих в секунду 30 м (т. е. трехкратного ускорения земной тяжести). В ракетах пороховых ускорение далеко превышает этот предел. Что же касается германских жидкостных ракет, то ускорение их при старте весьма невелико. «При всех наших публичных демонстрациях пуска ракеты, — рассказывает инж. Небель, — ракета, к изумлению зрителей, поднималась над стартовым сооружением с медленностью, внушавшей опасение за удачу пуска, но затем двигалась все быстрее и быстрее».

¹ Опыты производились на карусели, так как центробежный эффект принципиально ничем не отличается от действия ускорения, имеющего место в ракете. Аналогичные опыты над животными произведены в 1930 г. на центробежных машинах в Ленинградском институте гражданского воздушного флота под наблюдением проф. Н. А. Рынина. Животные оказались гораздо выносливее человека в этом отношении.

Рис. 6. Спуск жидкостной ракеты на парашюте

С этой стороны, следовательно, не приходится беспокоиться за пилота, находящегося в ракете. Остается вопрос спуска. При нынешнем состоянии ракетной техники приходится прибегать к спуску помощью парашюта: достигнув высшей точки подъема, летчик выбрасывается на парашюте, а вслед за тем таким же образом опускается и сама ракета.

Проект пассажирской ракеты уже разработан Небелем и его сотрудником во всех подробностях. Сила ее отдачи — 750 кг. Длина аппарата — 3 м. Размеры мотора: 1 м в высоту, 60 см в диаметре. Расход горючего (бензин+кислород) — 5 кг/сек. Резервуар с бензином изолирован от холода жидкого кислорода. Пилот, находясь в кабине, может управлять вентилями, регулируя количество поступающего горючего и кислорода. Зажигание — электрическим запалом. Изменение направления полета осуществляется наклонением в соответствующую сторону ракетного двигателя, вследствие чего меняется направление потока вытекающих газов.

В начале декабря 1932 г. работники берлинского ракетодрома неожиданно получили значительную денежную поддержку. Город Магдебург, прославившийся некогда физическими опытами своего бургомистра, пожелал, невидимому, опять вписать свое имя в историю науки: он ассигновал крупную сумму берлинскому ракетодрому с тем, чтобы в Магдебурге состоялся первый полет человека на ракете. Намечен уже и пилот для пассажирской ракеты — Курт Гейниш.

Дальнейшие планы немецких работников ракетного дела предусматривают, в случае удачного под'ема. первой пассажирской ракеты, сооружение более крупной ракеты для подъема человека на высоту 20 000 м.

Возможные применения жидкостных ракет германские изобретатели представляют себе в таком виде:

1. Исследование высших слоев атмосферы. При опытах пуска ракетного метеорографа на порохе достигалась до сих тор высота всего 700 м. Жидкостные ракеты смогут подниматься с приборами значительно выше при меньшем ускорении (большие ускорения вредно отзываются на приборах).

2. Переброска почты помощью ракет, причем может быть достигнута небывалая быстрота: расстояние Берлин—Париж возможно будет покрыть в 5 мин., Берлин-Нью-Йорк — в 25 мин., Берлин-Токио — в 40 мин., любой пункт земного шара — менее чем в 1 час ¹.

¹Ракетная почта в миниатюре уже существует с 1931 г. в Австрии, в горной местности, где доставка почтовой клади обычными средствами требует много времени. Почтовые сношения помощью ракет налажены там сейчас настолько надежно, что принимаются даже заказные отправления. Существуют и марки ракетной почты. Австрийские почтовые ракеты имеют в высоту около ½ км, в диаметре - 24 см и весят до 30 кг. Заряд - пороховой, особого состава. Дальность переброски - 2 км.

3. Пассажирское сообщение помощью ракет дальнего полета (напр., через океан).

4. Ракеты, укрепленные на концах пропеллера, могут внести ряд выгодных преимуществ в конструкцию современных самолетов. При горизонтально вращающемся пропеллере они могут обусловить отвесный подъем аппарата.

5. Помощью ракет, установленных на окружности быстро вращающегося ротора, можно будет осуществить газовые турбины с исключительно высоким коэфициентом полезного действия, пригодные в особенности для судовых машин, электрических станций и мощных самолетов.

Что касается межпланетных перелетов, то работники берлинского ракетодрома высказываются о них в весьма осторожных выражениях: «По вопросу о посещении со временем на ракетных кораблях соседних небесных тел можно сейчас утверждать лишь, что теоретически против подобной возможности ничего возразить нельзя. Будут ли подобные перелеты осуществлены в действительности — с определенностью оказать пока нельзя».

Другие исследователи проблемы межпланетных перелетов смотрят на них более оптимистически, и в той же Германии существуют уже подробные расчеты, касающиеся перелета на Луну, Марс, Венеру (работы инж. Гоманна, Пирке и др.). Рассмотрение этих вопросов не обходит в задачи нашей статьи.

В заключение несколько слов о состоянии ракетного дела у нас. Сочинения К. Э. Циолковского, заложившего основы теории реактивного движения и звездоплавания, в настоящее время готовятся к изданию Автоавиаиздатом. Пропаганду и практическое осуществление его идей взяло на себя Бюро воздушной техники Осоавиахима. В составе его имеются так называемые ГИРД — «группы исследования реактивного движения». Московская группа (Мосгирд) подготовляет ракетоплан — планер с поставленным на нем ракетным мотором. Ленинградская группа (Ленгирд) разрабатывает проект ракеты для подъема метеорографов на значительную высоту. Та и другая группа озабочены и подготовкой кадров для реактивной техники.

Литература по реактивному движению представлена у нас главным образом трудами проф. Н. А. Рынина, выпустившего за последние годы своего рода ракетную энциклопедию в 9 книгах под общим заглавием «Межпланетные сообщения». Ранее появилось и неоднократно переиздавалось популярное изложение теоретических основ проблемы и современного ее состояния — в книге автора этих строк («Межпланетные путешествия» (1916-1932, изд. 1-е-7-е. Последнее издание, выпущенное ГТТИ, еще имеется в продаже).

Р. S. Настоящая статья была уже написана, когда мною получены были от члена президиума германского «Союза звездоплавания» более подробные сведения о Магдебургской пилотной ракете. Осуществление замысла потребует, по смете, расхода в 40 000 марок, из которых на сооружение самой ракеты пойдет 25 000, а остальное поглотит организация полета. Власти г. Магдебурга смотрят на это дело, как на доходное предприятие, и надеются привлечь вместе с многочисленными посетителями также значительные денежные суммы для оздоровления финансов города. Городской банк выдает берлинскому ракетодрому ссуду в 40 000 марок под поручительство ряда учреждений и частных лиц.

Как бы то ни было, для деятелей ракетодрома представляется удобная возможность развернуть ряд работ по ракетному строительству. Согласно намеченному плану, сооружению пилотной ракеты должно предшествовать изготовление двух пробных ракет меньшей мощности, с силою отдачи 250 кг, — каждая с запасным ракетным мотором. Ракеты эти должны подниматься на высоту 8 000 м. Опыт, приобретенный при изготовлении, испытании и пуске пробных ракет, будет применен к сооружению большой пилотной ракеты с силою отдачи 750 кг. Продолжительность горения ее заряда — 20 сек.

Пуск пилотной ракеты будет лишь одним из пунктов довольно разнообразной программы, намеченной к осуществлению во время «ракетных дней» в Магдебурге. Деятели ракетодрома стремятся возможно полнее использовать благоприятный момент для самой широкой пропаганды ракетного летания. Будет устроена выставка, где посетители увидят всевозможные типы ракет как пороховых, так и жидкостных -спасательные ракеты, фоторакеты, ракетные автомобили и т. д.

Между прочим большая пилотная ракета будет использована также для достижения рекордной высоты. С этой целью ракета, после пилотного полета, будет пущена без пилота; вес его будет замещен равный грузом горючего и кислорода. Благодаря этому продолжительность горения возрастет от 20 до 45 сек. Ожидается достижение высоты 18 км, рекордной для ракеты не только жидкостной, но и всякой вообще¹.

Что касается срока осуществления всего предприятия, то он еще не намечен определенно. Судя по обширным предварительным работам, которые для этого потребуются, включая переоборудование мастерских ракетодрома, нельзя ожидать, что все будет исполнено в ближайшие месяцы, как предполагали еще недавно. К тому же политические события в Германии не могут не отразиться на подобного рода начинании.

¹ Пользуясь случаем опровергнуть проникшие в прессу сведения о рекорде высоты, поставленном будто бы неким Лайоном в Италии. Лайон оказался аферистом; сведения, сообщенные им о его опытах с ракетами, не заслуживают доверия.