«Техника-молодежи» 1976 г №4, с.26-27
ОКНО В БУДУЩЕЕ
ПУТЕШЕСТВИЕ ПО ЦЕНТОНУ
Фантастический репортаж
АРИ ШТЕРНФЕЛЬД, заслуженный деятель науки и техники РСФСР, доктор технических наук, доктор физико-математических наук Нансийского университета, почетный член академии и Общества наук Лотарингии
Когда в начале XXI века был выдвинут проект строительства Центона — Центрального тоннеля, — проходящего через центр нашей планеты, многие восприняли его как очередное измышление писателей-фантастов. Но убежденность сторонников проекта, подкрепляемая все новыми и новыми расчетами и опытами, заставила самых закоренелых скептиков относиться к Центону как к реально осуществимому проекту.
После долгих изысканий ученые выбрали диаметрально расположенные точки земного шара, которые должны были быть соединены через центр Земли тоннелем. Эти две точки получили название Центонград и Центонополь. Именно из них и повели навстречу друг другу два гигантских жерла.
Сначала строители не встречали никаких неожиданностей. Но по мере углубления трудности стали нарастать не по дням, а по часам: грунтовые воды, провалы, сыпучие и сверхтвердые породы, полужидкие массы... А скоро строители встретились с самым ярым своим врагом — сверхвысокими температурами. Для борьбы с этой стихией имелось, однако, испробованное оружие. Управляемый на расстоянии агрегат, автоматически углубляющий тоннель, был снабжен мощными приспособлениями для постоянного отвода потоков тепловой энергии. На больших глу6инах охлаждение производилось потоком холодной воды. Жидкая магма, затвердев от соприкосновения с водой, прочным панцирем покрывала обсадную трубу Центрального тоннеля.
 
|
Хотя работы начались одновременно на двух континентах, центр Земли впервые был достигнут восточными агрегатами. Скорость проходки каждого агрегата составляла в среднем около шестнадцати метров в час. И вот на сорок восьмом году с момента начала строительства произошла встреча двух лучей Центона.
Работы были произведены идеально: расхождение осей двух отрезков Центона составляло чуть больше миллиметра. Длина центрального тоннеля отклонялась от расчетной всего на три метра.
Однако вследствие сложных процессов, происходящих внутри Земли, Центральный тоннель никогда не был абсолютно прямолинейным. Он непрерывно дрожал, как натянутая струна, хотя эта дрожь была едва уловима и регистрировалась лишь тончайшими приборами.
Во время строительства Центрального тоннеля на разных расстояниях от центра Земли сооружались экспериментально — исследовательские станции. Переезд с одной станции на другую, симметричную то отношению к центру Земли, осуществлялся очень просто.
В момент отправления с одной из станций Центона вагон начинал падать в бездонный колодец. На первом участке пути он ускорял свое движение, а на втором — замедлял. Наконец, после небольшой корректировки, компенсирующей потери от трения и незначительного сопротивления крайне разреженной среды, вагон останавливался перед входом в симметричную станцию. Здесь его блокировали для предупреждения падения и затем отводили в сторону, освобождая путь для других вагонов. Такой переезд, как и полет с одного конца Центона к другому, длится 42 минуты 13 секунд.
Вагоны не нуждаются в двигателях, так как перемещаются благодаря действию одной лишь силы тяготения. И если в любом наземном транспорте можно сократить или удлинить продолжительность рейса, то в Центоне эта продолжительность не поддается никакой регулировке: перелет на 1000 километров длится столько же времени, сколько рейс от одного входа Центона к другому, к антиподам...
Вот рассказ одного из пассажиров, который перелетел к антиподам за 43 минуты.
ОТ ЦЕНТОНГРАДА ДО ЦЕНТОНОПОЛЯ
Шесть минут назад мы покинули Центонград. Судя по времени и потере веса, мы летим, хотя двигатели не включены. Полная тишина. Мы прошли всего 638 километров, а стрелка спидометра показывает уже 3450 метров в секунду. Это значит, что мы летим со скоростью 12,5 тысячи километров в час.
Прошло 10 минут и 41 секунда с момента старта. Скорость — 20 641 километр в час.
Спустя 21 минуту 6,5 секунды мы достигаем центра Земли с максимальной скоростью — 7912 метров в секунду (это первая космическая скорость) и начинаем подниматься вверх к антиподам. Движение замедляется. На полпути от центра Земли к ее поверхности мы убавили скорость всего на 1059 метров в секунду, а на остальном участке пути — на 6853 метра в секунду.
Вдруг мы стали опять ощущать привычную тяжесть. Наш вагон заблокирован. Раздвигаются дверцы тамбура, и мы оказываемся в Центонополе, у антиподов. Мы находились в пути менее 43 минут.
Кстати, за такой же промежуток времени низколетающий искусственный спутник Земли совершает полуоборот вокруг земного шара.
Наш корреспондент делится своими впечатлениями с борта поезда, запущенного в космос через Центон.
СКВОЗЬ ЦЕНТОН ВО ВСЕЛЕННУЮ
Меня посадили в космический вагон и прикрепили ремнями к временному потолку, в который были вмонтированы зеркало и часы, а также какая-то перевернутая мебель и не менее странные вертикальные выступы.
Эта необычная кабина, которая вызвала бы недоумение неискушенного космического пассажира, нисколько не удивила меня. Я отлично понимал: вся эта «путаница» — следствие изменения направления ощутимой силы тяжести в зависимости от этапа полета нашего космического поезда.
Пуск! Наш состав начал падать в «бесконечный» Центон, и одновременно начали работать ракетные двигатели. Сейчас их тягу (и только эту тягу) мы ощущаем как тяжесть. Хотя она значительно слабее силы земного тяготения, она дает нам возможность уверенно держаться на ногах.
Прошло почти четверть часа. Приближаемся к центру Земли. Потеряем ли мы полностью вес? Ведь там расположена станция невесомости.
Нет, не потеряем, поскольку мы постоянно испытываем силу тяги нашего ракетного двигателя.
Вот уже пересекаем центр Земли, превысив вторую космическую скорость на 4,94 процента. В пути мы находимся 15 минут 57,4 секунды. С этого момента начинается наш подъем к поверхности Земли, к антиподам.
Если на протяжении первой половины пути сила притяжения Земли ускоряла движение поезда, то сейчас, когда мы поднимаемся и поверхности нашей планеты, эта же сила его замедляет. И все-таки благодаря работе ракетных двигателей скорость растет.
Вторую половину тоннеля мы пересекаем со средней скоростью 12 468 метров в секунду, почти в два раза быстрее, чем путь до центра Земли. На это мы затратили 8 минут 31,6 секунды. У выхода из тоннеля, спустя 24,5 минуты, наш космический состав обладает скоростью ровно на 11 процентов больше второй космической скорости.
Потеря скорости при столкновении с воздушной оболочной Земли, как и ожидалось, оказалась незначительной — немногим меньше одной четверти процента от скорости вылета из тоннеля.
Двигатели выключены.
После выхода из тоннеля и пересечения земной атмосферы вагоны, соединенные тамбурами, мчались друг за другом по прямой линии. Но вот вступили в действие миниатюрные боковые ракетные двигатели, которые повернули продольные оси вагонов. Состав принял дугообразную форму. Затем, все более и более сгибаясь, дуга из буквы С сомкнулась в огромное О: передний тамбур первого вагона сцепился с крайним тамбуром последнего. Тогда вспомогательные двигатели были установлены параллельно продольной оси вагонов, и весь состав был приведен во вращательное движение с постоянно нарастающей скоростью. Возникшая при этом центробежная сила также постепенно нарастала. В результате ее действия состав принял форму кольца.
...Уже полчаса, как выключены вспомогательные двигатели, и напряжение центробежной силы действует постоянно. Это создает ощущение равномерной силы тяжести. Мы весим, правда, малую долю того, что на Земле, но и этого достаточно: направляющая сила удерживает на месте все находящееся в вагоне.
Какое-то время мы цеплялись за поручни. Но вскоре и нам постепенно возвращалось ощущение веса. Когда я посмотрел вокруг, я увидел нормальный вагон: пол, потолок и стены были на своих местах. Часы, зеркало, картины висели на стенах, которые за прошедшие полчаса превратились в потолок и пол. К ним были прикреплены обычные полки, которые раньше казались бессмысленными перпендикулярными выступами. В противоположную стену были вделаны три иллюминатора на уровне глаз, а не так, как это раньше казалось, где-то высоко над головой. На нормальном потолке висели равномерно расположенные лампы, а диван, стол, стулья стояли, как обычно, на полу. Обширный вагон напоминал салон парохода.
Я вздохнул с облегчением.
Сейчас наш состав из сорока вагонов представляет собой огромное кольцо, вращающееся вокруг своей оси...
Центон все время находится в действии.
На Земле, к антиподам, перебрасываются всевозможные грузы, летают пассажиры. На Луну отправляются многочисленные экспедиции. Туда по частям переправили несколько лунных станций.
Как недавно стало известно, Центон скоро начнет работать по принципу электромагнитной пушки. Прохождение всего тоннеля будет длиться всего одиннадцать минут.
Космонавтика вступает в новую фазу своего развития.
От редакции: Центральный тоннель, описанный в репортаже Ари Штернфельда, не фантастическая выдумка, а идея, обоснованная строгими математическими расчетами. Чтобы освободиться от силы земного притяжения, летательному аппарату необходимо сообщить вторую космическую скорость — 11,2 километра в секунду.
Однако в случае запуска космического корабля не с поверхности Земли, а сквозь Центральный тоннель, получается потрясающий результат. Оказывается, что космическому кораблю, свободно падающему в тоннеле, где скорость его падения в центре Земли составляет 7,9 километра в секунду, достаточно в этот момент с помощью ракетных двигателей сообщить скорость всего в 5,8 километра в секунду, чтобы он у выхода из Центрального тоннеля обладал скоростью в 11,2 километра в секунду и устремился в межпланетное пространство.
Таким образом, при использовании Центрального тоннеля ракета-носитель межпланетного корабля может быть менее мощной, расход топлива менее значительным, благодаря чему становится возможным запуск тяжеловесного комфортабельного космического корабля и даже целого состава.
Это парадоксальное явление объясняется очень просто. Тело, падающее в бездонный Центральный тоннель, достигает центра Земли с первой космической скоростью V1. Если здесь ракетный двигатель увеличит его скорость на V, то в данный момент кинетическая энергия улетающей впоследствии с Земли массы m будет равна m(v1+ v)2: 2. У выхода же из Центрального тоннеля кинетическая энергия массы m будет меньше упомянутой величины на mv12: 2, откуда и получается скорость тела, вылетающего из Центрального тоннеля. Для любого случая она будет больше скорости, сообщенной ракетными двигателями в центре Земли. Не вдаваясь в подробности, скажем, что это странное явление хорошо согласуется с законом сохранения энергии.
Рис. Р.Авотина