Проблема завоевания мирового пространства даже в пределах солнечной системы представляет огромные трудности. Что же касается проблемы достижения звёзд, т. е. других солнц, то для современной техники она является абсолютно неразрешимой.

Если бы оказалось возможным совершить путешествие до ближайших к нам звёзд с наибольшими скоростями, которые могут дать доступные нам топлива, то и тогда продолжительности человеческой жизни хватило бы лишь для ничтожной части пути.

В самом деле, предположим, что нам удалось построить такой космический корабль, который может взять с собой запас топлива, в 100 раз превышающий вес самого корабля, и что скорость истечения газов достигает 4 километров в секунду. Далее, допустим, что на корабль не действуют ни земное, ни солнечное притяжение. При этих условиях корабль, израсходовав всё топливо, сумеет достигнуть в свободном пространстве скорости в 66 312 километров в час. Пусть с такой скоростью путешественники отправляются от Земли к звезде «Ближайшая» в созвездии Центавра*). Тогда через 70 лет движения с такой скоростью они пролетят лишь одну тысячную пути.

¹) Мы уже упоминали (см. стр. 17), что из всех известных нам звёзд эта звезда является ближайшей к Земле. Её расстояние от Земли составляет 4,27 световых года, т. е. свет проходит это расстояние в 4,27 года (расстояние от Солнца до Земли свет проходит приблизительно в 8 минут).

Для значительного сокращения времени перелёта, очевидно, следовало бы очень сильно увеличить скорость передвижения. Для этого необходимо или ещё, больше увеличить массу топлива при неизменной массе корабля, или повысить скорость истечения вещества, выбрасываемого из ракетного двигателя. Совершенно ясно, что о первом способе не приходится и думать, так как невозможно создать ракету, которая могла бы нести массу, превышающую массу ракеты даже в 100 раз. Следовательно, остаётся только возможность думать об увеличении скорости истечения вещества из ракетного двигателя.

Можно ли предполагать, что такое увеличение скорости истечения будет возможно хотя бы в будущем?

Как известно, современная физика пришла к заключению об эквивалентности массы и энергии, откуда следует, что вещество заключает в себе громадные запасы энергии. Согласно теории относительности любая масса в один килограмм заключает в себе чудовищное количество энергии, равное примерно 9-10²³ эргам. Это позволяет, по крайней мере, вообразить возможность «лучистой» ракеты, выбрасывающей вместо потока газов сверхмощный поток света за счёт расхода массы и двигающейся вследствие реакции этого потока. Скорости, которые могли бы быть достигнуты такой ракетой, огромны.

В связи с этим, прежде всего, заметим, что нет такой скорости, которую человеческий организм не мог бы перенести при определённых условиях. В самом деле, тревожит ли нас, хотя бы в малейшей мере, вращение Земли вокруг своей оси? А ведь на экваторе окружная скорость поверхности Земли достигает 1675 километров в час. Беспокоит ли нас движение Земли вокруг Солнца, скорость которого превышает 100 000 километров в час? Замечаем ли мы, наконец, движение всей нашей солнечной системы в мировом пространстве, происходящее со скоростью 70 000 километров в час? Обобщая накопленный физикой опыт, мы можем утверждать, что человеческий организм в состоянии безопасно переносить любую скорость движения. Единственными условиями для безопасности длительного перенесения любой скорости являются, как уже было сказано на стр.23—35, прямолинейность движения и перегрузка, непревышающая, в случае очень длительного полёта, нормального значения в условиях Земли, следовательно, ускорение или замедление космического корабля не должно превышать примерно 10 метров в секунду за секунду.

В таких условиях человек будет себя чувствовать, как на Земле.

Если в межзвёздном пространстве в первой половине пути движение космического корабля будет ускоренным, а во второй половине пути — замедленным, то снаряд остановится у цели. Если пренебречь полем тяготения небесных тел, то при указанном выше ускорении среднее расстояние между Землёй и Луной могло бы быть пройдено в 3½ часа.

В таких же условиях для перелёта расстояния между Землёю и Солнцем (149 500 000 километров — так называемая астрономическая единица длины) потребовалось бы около трёх суток, а перелёт к наиболее удалённой планете нашей солнечной системы — Плутону — длился бы около 18 дней.

Итак, рассмотрим движение космического корабля, направляющегося по прямой линии из пределов солнечной системы к какой-нибудь звезде, и пусть этот корабль имеет возможность достичь скорости 290 000 километров в секунду. Пренебрежём влиянием поля тяготения Солнца, что вполне допустимо при рассмотрении такого полёта, и вычислим время, которое потребуется для достижения указанной скорости, и расстояние, которое космический корабль пролетит за этот промежуток времени. Если бы при таком расчёте мы пользовались формулами классической механики, то получили бы, что при ускорении в 10 метров в секунду за секунду скорость в 290 000 километров в секунду была бы достигнута через 29 000 000 секунд и что за это время космический корабль пролетел бы расстояние, равное 0,44 светового года. Однако при скоростях, близких к скорости света, законы классической механики неприменимы. При таких скоростях все расчёты надо вести по формулам теории относительности. Выполнив вычисления, мы найдём, что искомое время составляет 114 026 000 секунд, а искомое расстояние равно 2,786 светового года.

Такое же время понадобится и для торможения космического корабля. Следовательно, при условиях, положенных в основу расчёта, космический корабль мог бы в течение 7,227 тропических лет пролететь расстояние, равное 5,572 светового года. Лишь две известные нам звезды находятся в таком радиусе действия: «Ближайшая» из созвездия Центавра и «Альфа» из того же созвездия.

Таким образом, достигнув в середине пути скорости 290 000 километров в секунду, возможно в приемлемый срок достигнуть ближайших к нам звёзд. Но какая для этого потребуется затрата вещества? Оказывается, огромная: к цели прибудет лишь ₁/₆₀ начальной массы «лучистой» ракеты, а обратно на Землю — масса, ещё в 60 раз меньшая. При таком расходе вещества никакая лучистая ракета не сделает возможным для нас посещение даже ближайших звёзд, ибо немыслимо построить ракету весом в тысячи раз меньше веса топлива.

Но существует простой способ для уменьшения расхода вещества. В самом деле, двигатель «лучистой» ракеты должен быть в действии не во всё время движения. Его можно использовать в начале полёта для разгона, например, до скорости 100 000 километров в секунду, затем выключить, чтобы продолжать дальнейший путь по инерции, и, наконец, только в конце полёта опять включить для торможения. Правда, при таком полёте время перелёта удлинится, но в некоторых случаях оно всё же будет оставаться в пределах сроков человеческой жизни.

Рис. 39. Проблема межзвёздных полётов может быть решена только при помощи атомной ракеты.

Пусть, для примера, наша «лучистая» ракета направляется к упомянутой выше звезде «Ближайшая» в созвездии Центавра (рис. 39). Отрегулируем двигатель ракеты так, чтобы скорость увеличивалась каждую секунду на 10 метров в секунду. Следовательно, во время работы двигателя в ракете будет существовать нормальная, т. е. привычная для человека, перегрузка.

К концу 123-го дня ракета достигнет скорости полёта в 100 000 километров в секунду, проделав при этом немногим больше одного процента намеченного пути. Этот же путь солнечный луч прошёл бы в 21 день 2½ часа.

Достигнув скорости в 100 000 километров в секунду, ракета будет двигаться в течение 12 лет 169 дней по инерции, после чего опять включается двигатель, на этот раз для торможения ракеты. Всё расстояние, пройденное ракетой к этому времени, солнечный луч проходит в 4 года 2½ месяца.

Спустя ещё 123 дня, потраченных на торможение, ракета достигнет места назначения. Если двигатель ракеты обладает коэффициентом полезного действия, равным единице, то к концу полёта он израсходует половину начальной массы ракеты. Таким образом, на всё путешествие потребуется 13 лет 50 дней.

Обратный путь займёт столько же времени, причём отношение начальной и конечной масс корабля опять будет равно 2:1. Следовательно, при возвращении на Землю масса корабля будет в четыре раза меньше, чем в момент отлёта с Земли.

Если «лучистая» ракета в период разгона и торможения будет двигаться с ускорением 20 метров в секунду за секунду, то общая длительность перелёта сократится лишь незначительно. Например, в рассмотренном нами случае ракета прибудет к цели на 115 дней 11 часов 24 минуты раньше указанного выше срока.

Что же касается расхода вещества, то он останется неизменным, несмотря на увеличение ускорения движения.

Совершенно очевидно, что такие проекты не могут быть осуществлены техникой ближайшего будущего, и мы указываем на них лишь как на дальнейшую перспективу человеческих возможностей.