«Вестник знания» 1925 г. №23-24

Мысль о полетах на луну и на другие планеты уже давно перестала считаться фантазией. Летом прошлого года американский проф. Р. Годдард предполагал даже осуществить посылку к нашему земному спутнику первого вестника будущих межпланетных путешествий, в виде снаряда—ракеты. Его попытка не была, правда, доведена до конца, но исключительно лишь за недостаткам средств, необходимых для снаряжения полета. Конечно, перелет от земли до луны снаряда, сравнительно небольших размеров, еще не знаменует собою начала новой эры межпланетных сообщений, но он послужит экспериментальным (выведенным из опыта) подтверждением правильности пути, намеченного научной мыслью к разрешению проблемы заатмосферных полетов и к созданию будущих «кораблей Вселенной».

Ознакомимся вкратце с теми трудностями, которые предстоит преодолеть изобретателям, с условиями полета и с тем, что уже наметила наука для осуществления его. Не оставим без внимания и некоторые из тех фантастических проектов, которые создало творческое воображение талантливых романистов, отражавших в своих произведениях красивую грезу человечества о полетах к дальним мирам. В них иногда могут найтись намеки на правильный подход к разрешению задачи — мечты.

Есть ли что либо общее между заатмосферными полетами и теми, которые так блестяще осуществила наша земная авиация? Общее лишь то, что в обоих случаях представляется задача — оторваться от земли, подняться ввысь, т.-е. преодолеть земное притяжение или силу тяжести, влекущую вниз все тела, не имеющие опоры. При полетах в воздухе подъемная сила, преодолевающая эту тяжесть (вес аппарата со всей его нагрузкой) создается вращением винта (пропеллера), как бы отталкивающегося от воздуха, который служит опорой аппарату. Беспредельные пространства Вселенной — пусты. Атмосфера окружает землю слоем только в 400-600 клм., а далее нет воздуха, нет ничего такого, на что мог бы опереться аппарат.

Чем выше от земли, тем сила земного притяжения меньше — она убывает пропорционально квадрату расстояния. Где-то на пути от земли к луне должна находиться нейтральная точка, в которой протяжение обоих планет, направленное в противоположные стороны, взаимно уравновешивается. Если снаряд, брошенный с земли, перейдет эту точку, то он будет двигаться дальше. хотя бы действие силы, давшее ему поступательное движение и прекратилось — он будет уже падать на луну под влиянием притяжения последней. Герой романа Жюля Верна «Путешествие на Луну» правильно подсчитал, что если ядру в момент вылета из дула орудия придать скорость 16 метров в секунду, то оно долетит до сферы преобладающего влияния лунного притяжения и навсегда покинет землю. Осуществима ли подобная идея посылки ядра на луну? В настоящее время, когда самые совершенные орудия выпускают свои снаряды с начальной скоростью не свыше 1.500 м., о ней говорить преждевременно. Но при головокружительно быстром развитии артиллерийской техники, нельзя поручиться, что в недалеком будущем появятся орудия, выбрасывающие из своих жерл снаряды с начальной скоростью, превышающей современную в 10 раз. Тогда явится возможность обстреливать наш земной спутник ядрами. Из этого еще отнюдь не следует, что будут возможны путешествия в них. К сожалению, ни одно живое существо не в состоянии выдержать тех «сильных ощущений», которые ожидают его в самый момент отправления в заатмосферное путешествие. За время движения снаряда внутри канала орудия, т.-е. в ничтожную долю секунды, скорость его наростает от 0 до 16.000 метров, превышая обычное ускорение свободно падающего тела на земле в 64.000 раз. Это значит, что пассажиры, находящиеся внутри ядра будут мгновенно придавлены ко дну его с силою в 64.000 раз большей, чем их собственный вес. Результат ясен — они будут расплющены в тончайшую лепешку! О неприятностях, ожидающих их в дальнейшем, упоминать излишне, так как самих путешественников уже не будет существовать...

Автор другого астрономического романа отправляет своих героев в мировые пустыни на снаряде, двигающемся под давлением солнечных лучей. Русскому ученому проф. П. Н. Лебедеву наука обязана открытием отталкивающей силы лучей света. Он не только доказал существование ее рядом убедительных опытов, но и точно измерил величину. Опираясь на эту идею, герои фантастического межпланетного путешествия весьма остроумно использовали ее: их снаряд был окружен зеркалом, громадных размеров, наклонявшимся под разными углами к солнечным лучам, увеличивавшим и уменьшавшим свои размеры при помощи различных механизмов. Изменяя, по усмотрению своего капитана, силу и направление световых лучей, корабль мог носиться в беспредельном Океане Вселенной, подчиняясь попеременно силе притяжения планет или отталкивающему действию солнца. Для создания такого корабля нужно лишь построить зеркало, вес которого не превышал бы одной тысячной грамма на 1 кв. метр! Таких необычайно легких металлов, к сожалению, в недрах нашей планеты не находится: — они существуют лишь в воображении романиста...

Наконец, знаменитый англ. писатель Г. Уэльс, фантастические романы которого хорошо известны русским читателям, открыл в тайниках своей фантазии некое вещество, названное им «кеворитом», непрозрачным для силы всемирного тяготения. Понятно, что на снаряд, окруженный такой броней, не действовало бы притяжение земли, он совершенно потерял бы свой вес и, следовательно, всплыл бы со «дна воздушного океана», т.-е. с поверхности нашей планеты со скоростью, несравненно большей, чем любой аэростат. Но автор, открывши существование такого фантастического вещества, реально не существующего, упустил из виду одно важное обстоятельство: чтобы захлопнуть ту «кеворитовую» дверку, через которую пройдут во внутрь вагона его путешественники (т.-е. одним ударом преодолеть тяготение), понадобится произнести как раз ту же работу, которая нужна, чтобы перебросить весь снаряд вместе с пассажирами в беспредельное пространство Вселенной, т.е. работу, измеряемую миллиардами килограммометров. Для чего же тогда «кеворит»? Не стоило его и изобретать.

Возобновив в нашей памяти увлекательные проекты героев наиболее популярных произведений, мы убедились, что они совершали свои межпланетные путешествия на кораблях, носившихся в беспредельных мировых пустынях исключительно силами... фантазии их авторов, которые, к сожалению, не имеют никакой реальной ценности в механике. Творческое вдохновение романистов завело их в тупик, а не на тот верный путь, на котором следует искать действительного разрешения проблемы заатмосферных полетов.

Рис. 1. Схематический разрез ракеты К. Э. Циолковского.

Этот путь впервые указал наш русский, многоталантливый ученый К. Э. Циолковский, с именем которого и будет неразрывно связана история грядущей победы могучего ума человеческого над беспредельными мировыми пространствами. Его идея — глубоко продуманная и научно строго обоснованная, далекая от всякой фантастики, хотя при современном состоянии техники еще и неосуществимая. Вспомним историю летательных машин. — Англ. математик Каулей дал совершенно верную идею их устройства еще в 1809 году, а полеты на них начались спустя целое столетие — аэроплан ожидал появления легкого и мощного мотора, который дала ему техника лишь в начале XX века. Сам К. Э. Циолковский в 1911 г. писал — «Пройдут, вероятно, сотни лет прежде, чем высказанные мною взгляды найдут применение и люди воспользуются ими, чтобы расселиться не только по лицу Земли, но и во всей Вселенной». Аппарат для межпланетных путешествий, предложенный нашим ученым и названный им «Ракетой», основан на принципе полета последней. С устройством его познакомимся по прилагаемому схематическому чертежу. Корпус ракеты (рис. 1). сигарообразный, объемом 800 куб. метр. В тройной металлической, тугоплавкой и плохо проводящей тепло оболочке проделаны герметически закрывающиеся дверцы и окна из кварца. Наружная, более тонкая оболочка от трения, развиваемого при прохождении «Ракеты» через атмосферу, может раскаливаться до бела. Во избежание распространения жара по всему корпусу, она отставлена на некоторое расстояние от средней и в промежутке между ними (F) циркулирует жидкий кислород, имеющий очень низкую температуру и потому предохраняющий от накаливания второй слой оболочки. Помещение А служит резервуаром для жидкого кислорода, В — для жидкого водорода, С — каюта для пассажиров и всякого рода грузов, D и Е — насосы, подающие сжиженные газы в камеру взрывов К. По трубе L продукты взрывов вырываются наружу. По трубочке N жидкий кислород поступает в пространство между оболочками, а отверстия ММ служат для истечения его. В пассажирской каюте, кроме аппаратов, подающих кислород, необходимый для дыхания, должны находиться приборы для поглощения углекислоты, выделяемой легкими и кожей, и особые скафандры (водолазные шлемы), снабженные также резервуарами с кислородом, и необходимые при выходе на поверхность планет, вовсе не имеющих воздуха или окруженных атмосферой, чуждой для земного жителя, различные инструменты, запасы пищи и воды и проч.

Рис. 2. Отклонение сосуда с водой при выходе из него струи.

Энергию, потребную для движения, «Ракета» черпает во взрывах смеси обоих газов, развивающих огромное давление и образующих водяной пар очень высокой температуры, который с колоссальной скоростью вырывается внаружу чрез раструб L. Для изменения направления полета снаряда в конце выходной трубы L помещен руль в виде двух крестообразно пересекающихся плоскостей. В чем же проявляется действие взрыва? Чтобы ответить на этот вопрос, вспомним явление, известное в физике под названием «неуравновешенное давление». Если сосуд С (рис. 2), наполненный водой, подвесить за нитку, то он, конечно, примет отвесное положение АВ. Если же сбоку его проделать небольшое отверстие, то вода устремится чрез него сильной струей, а сосуд отклонится в противоположную сторону, потому что давление жидкости на цельную стенку будет больше. Тоже происходит и в «Ракете» при взрывах. Газы или водяные пары, расширяясь и стремясь занять наибольший объем, давят с одинаковой силой во все стороны. Боковые давления поглощаются сопротивлением стенок, вниз газы свободно выходят через отверстие L, а давление вверх отталкивает «Ракету», т.-е. создает ее поступательное движение в том же направлении. Для отсылки такого снаряда за сферу земного притяжения нет надобности придавать ему колоссальную начальную скорость движения — скорость эта будет наростать постепенно, по мере подъема «Ракеты», путем производства повторных взрывов. Если пушечное ядро, брошенное в атмосферу со скоростью в 16 клм., встретит в ней огромное сопротивление; способное не только раскалить его до бела, но и разорвать в куски, то «Ракета», двигаясь значительно медленнее, минует ее вполне благополучно. По мере же удаления от земли это сопротивление быстро падает. За пределами атмосферы «Ракета» разовьет полную «межпланетную скорость». Наконец, притяжение земли, уменьшаясь пропорционально квадрату расстояния, сделается настолько ничтожным, что можно будет прекратить сжигание газа и лететь по инерции, пока Ракета не попадет в сферу преобладающего лунного притяжения. С этого момента начнется «падение» её на луну со скоростью, все возрастающей по мере приближения к планете. Чтобы замедлить движение и ослабить толчек при падении, придется вновь производить взрывы газов. Заметим, кстати что действие их направится уже в противоположную сторону, так как снаряд, имеющий центр тяжести в своей нижней части, постепенно перевернется сам по себе дном к поверхности луны.

У многих скептиков явилось сомнение в возможности продвижения «Ракеты» «в пустоте». Они, очевидно, не ясно представляют себе действие той силы, которая создает движение снаряда вверх: газы не отталкиваются от воздуха, а сами отталкивают «Ракету». Вследствие отсутствия сопротивления в безвоздушной среде, подъемная сила «Ракеты» должна быть еще больше, чем в атмосфере. Р. Годдард произвел около 50 опытов, помещая небольшую ракету внутри цилиндра, в котором воздух был сильно разрежен, причем убедился, что подъемная сила ее значительно возрастала.

В последние годы ученый мир весьма заинтересовался идеей К. Э. Циолковского, и многие уже работают над развитием ее и изысканием путей к практическому ее осуществлению. Инж. Цандер предложил снабдить «Ракету» складными крыльями, прилегающими вплотную к стенкам снаряда. При возвращении на землю или при спуске на планету, имеющую атмосферу, крылья эти распускаются и аппарат медленно планирует, как аэроплан, что уменьшит количество взрывов, потребных для задержания падения. Он же предлагает поднимать «Ракету» от земной поверхности на 10 клм. вверх на дирижаблях, начиная работу взрывами только с этой высоты, где воздух уже разрежен в 14 раз. Таким образом, она прошла бы зону наибольшего атмосферного давления без затраты энергии своих взрывчатых веществ.

А. Графиньи для взлета «Ракеты» Циолковского с поверхности земли предлагает устройство особой «летательной машины», основанной на действии центробежной силы. Известно, что камень, привязанный к концу веревки, при быстром вращении ее по кругу, стремится оторваться и умчаться в прямолинейном направлении по касательной к окружности и с тем большей скоростью, чем быстрее вращение. Если веревку заменить металлическим стержнем, а камень снарядом, то, при скорости вращения в 44 оборота в секунду, снаряд будет проходить за то же время по окружности путь в 14 клм. Если он оторвется от стержня, то с той же начальной скоростью унесется в мировое пространство. Как мы знаем, она вполне достаточна, чтобы вылететь за сферу влияния земного притяжения. Осуществим ли проект подобной машины? Вполне. А. Грифиньи подсчитал, что для сообщения рычагу потребного числа оборотов, нужен двигатель мощностью не свыше 12.000 сил, но придется мириться лишь с тем, что он разовьет требуемую скорость не в 1 секунду, а за 7 часов непрерывной работы. По достижении ее, снаряд отделится от рычага при помощи автоматического приспособления и улетит вертикально вверх за пределы земного тяготения. Далее он пустит в ход работу взрывной камеры.

Сколько же времени потребно для перелета на луну и другие планеты солнечной системы? Доведя скорость в мировых пустынях до 40 клм. в секунду, можно долететь до Луны всего в двое суток, до Венеры — за месяц, до Марса — в 2 месяца, до Юпитера— в 6 месяцев, до Сатурна — уже в 2 года и, наконец, до Урана, не менее 4 лет. Интересны и в высшей степени необычайны для нас, жителей земли, прикованных к ней цепями тяготения, те явления, которые ожидают межпланетного путешественника в каюте его корабля. Все предметы, находящиеся внутри снаряда, несущегося в мировом пространстве, совершенно теряют свой вес, так как они летят с той же скоростью, с какой мчится и аппарат. Такую «невесомость» можно испытать и на земле, если, например, с тяжелым мешком на плечах броситься с большой высоты вниз — во время полета ощущение тяжести исчезнет, ибо груз будет падать с той же скоростью, с какой и прыгнувший человек. Вес есть давление на неподвижную опору: исчезает опора, пропадает и вес. Межпланетный путешественник может произвести ряд занимательнейших опытов. Напр., — вода не вытекает из опрокинутого графина; если же ее вытряхнуть силой, то она выскочит из горлышка в виде большого шара, вследствие стремления жидкости принимать сферическую форму. Шар этот будет плавать в воздухе, пока не коснется какой нибудь поверхности; тогда вода растечется по ней тончайшим слоем. Стоит путешественнику сделать малейшее усилие, и он медленно поплывет к потолку, ударившись о который, снова направится к полу. Коснувшись его, вновь понесется вверх и т. д. до бесконечности. Он может принимать любые позы в воздухе, на весу, но должен остерегаться ложиться на кровать: при малейшем движении пружины матраца подкинут его к потолку и он уподобится мячу, совершая бесконечные полеты сверху вниз. Размеры статьи не позволяют нам указать ряд других курьезных положений, которые ожидают путешественника, и мы предоставляем читателю самому пораздумать над особенностями условий жизни в невесомой среде.

Говоря о грядущем разрешении проблемы межпланетных сообщений, о проектах устройства реактивных снарядов, нельзя не упомянуть о другом изобретателе, о нашем известном революционере Н. И. Кибальчиче, бывш. студенте Инст. Путей Сообщения, изготовившем бомбу, от которой погиб Александр II. Осужденный на смерть, сидя в крепостном мешке, почти накануне казни, он меньше всего думал о себе — его пытливый, светлый ум был занят мыслями о культурном будущем человечества. В те времена, когда авиация еще — не зарождалась, он работал над разрешением вопроса о воздухоплавании, и ему же первому принадлежит мысль использовать в виде движущей силы реактивное действие пороховых газов. Он составил проект воздухоплавательного аппарата, который должен был подняться вверх по принципу полета ракеты, отталкивающейся силой газов, освобождающихся при сгорании в особой камере пресованных цилиндриков обыкновенного пороха. 23 марта 1881 года он изложил свою идею в особой рукописи, начинавшейся словами: «Находясь в заключении, за несколько дней до своей смерти, я пишу этот проект. Я верю в осуществимость моей идеи, и эта вера поддерживает меня в моем ужасном положении». В конце своей записки он просит передать ее ученым, которые могли бы оценить значение идеи и разработать ее. Царская жандармерия, в руки которой попал проект, решила, что давать его на рассмотрение ученых «едва-ли своевременно и может вызвать неуместные толки», а потому опечатала пакет и подшила его к секретному делу. Только в 1917 году, когда революционная волна смыла осиное гнездо охранки, был найден научный труд революционера, составленный 36 лет тому назад...

К. Э. Циолковский не мог ничего знать о работе Н. И. Кибальчича, шел вполне самостоятельным путем и дал идею, еще более широкую, идею межпланетного дирижабля. Можно с уверенностью сказать, что, если человечеству суждено покинуть землю и унестись на планеты, то первым кораблем Вселенной будет «Ракета» Циолковского.