Циолковский. Жизнь и технические идеи - Перельман Яков Исидорович

За три года до смерти Циолковский опубликовал более подробное описание будущего ракетного корабля в статье, озаглавленной «Звездолет» (1932 г.). Статья невелика, и мы приводим ее тут полностью.

«„Звездолет“ — тот же аэроплан только без воздушного винта. В виду чрезвычайной быстроты движения крылья имеют едва заметную вогнутость. Элементы взрыва, т. е. горючее и кислород, разъединены. Они накачиваются в карбюратор двумя поршневыми насосами. Здесь они встречают особую „решетку смешения“ и взрываются разными способами. Из огненной камеры они устремляются в коническую трубу, из которой быстрым, охлажденным от расширения и разреженным потоком вырываются наружу в кормовой части снаряда. Отдача этих газов и производит непрерывно ускоряющееся движение ракеты. У расширенной наружной части трубы („дюзы“) находятся рули: направления, высоты и боковой устойчивости. Благодаря стремительному потоку выхлопных газов они работают и в пустоте независимо от окружающей среды.

В огненной камере происходит ряд взрывов, как в браунинге или пулемете. Разница только та, что в реактивном звездолете ствол конический, взрыв холостой (без пули), да составные части взрывного вещества разделены и смешиваются только в огневой коробке. Еще разница: они накачиваются при посредстве особого двигателя. Последнее условие можно устранить, используя отдачу (реакцию), как ее использует пулемет. Это еще упрощает наш снаряд, который уже немного тогда будет отличаться от пулемета.

Последний делает до десяти и более взрывов в секунду. Число взрывов в звездолете может быть еще больше, так как холостые взрывы скорее освобождают трубу (дюзу) от газов. Авиационные моторы могут давать в рабочих цилиндрах до 20 и более взрывов в секунду. Известен даже двигатель с сотней оборотов, или 50 взрывами в секунду.

Если каждое накачивание будет давать 100 граммов взрывчатого вещества, то при 40 залпах в секунду будет сожжено 4 килограмма взрывчатых материалов. Этого будет довольно для полета звездолета весом в тонну и для его непрерывно ускоряющегося движения.

Но взрывная камера и коническая труба (дюза) может сильно накалиться, если не принять предохранительных мер к их охлаждению. Поэтому они окружены жидким горючим, а жидкое горючее — жидким, свободно испаряющимся кислородом. Эти жидкости полезно непрерывно перемешивать.

Надо еще помнить, что металлическая труба — хороший проводник тепла. А потому расширенная ее часть, сильно охлажденная расширяющимися газами, будет путем теплопроводности передавать свой холод узкой накаленной части трубы и тем умерять ее жар. Правильнее сказать: жар узкой части переносится в холодный конец трубы.

В пулеметах и других огнестрельных орудиях трудно хорошо использовать тепло горения, потому что труба (ствол) обязательно должна быть цилиндрической и очень длинной. В звездолете же труба — коническая, сильно расширенная, и потому ее можно делать тем короче, чем угол конуса или его расширение больше (но не больше 30°).

Если осуществим пулемет, то осуществим и звездолет. Остается только заимствовать часть его механизма отдачи, чтобы избавиться от особого мотора.

Приняв секундный расход взрывчатого вещества в 4 килограмма, а полный снаряженный вес звездолета в тонну, найдем, что запас взрывчатого вещества в 0,8 тонны (800 килограммов) израсходуется в течение 200 секунд. В это время звездолет, устремляясь под углом примерно в 30° к горизонту, быстро достигнет разреженных слоев воздуха и приобретет такую скорость, которая выкинет его за пределы атмосферы».

Межпланетные путешествия

В своих трудах о ракете Циолковский не только заложил основы ракетной механики, не только разработал вопрос о горючем для ракетных аппаратов, но обсуждал и многие стороны будущего межпланетного путешествия, т. е. занимался проблемами звездной навигации. Он вычислил скорость, какую должен иметь ракетный корабль для того, чтобы, покинув Землю, сделаться спутником земного шара, достигнуть Луны, той или иной планеты; определил пути следования ракеты и т. п. После чтения его работ у читателей не остается сомнений, что заманчивая мечта о достижении иных миров, о путешествии на Луну, на астероиды, на Марс может со временем превратиться в реальную.

Высадка на Луну, на малую планету или на один из мелких спутников больших планет, если только поверхность их в таком состоянии, что делает спуск возможным, будет лишь вопросом достаточного количества топлива. Надлежаще направленными взрывами можно уменьшить огромную скорость снаряда настолько, чтобы посадка его совершилась плавно и безопасно. Но надо иметь еще в резерве достаточно горючего, чтобы вновь покинуть временное пристанище, преодолеть силу притяжения планеты и пуститься в обратный путь с необходимым запасом топлива для спуска на Землю.

В особых непроницаемых костюмах, вроде водолазных, будущие моряки вселенной, достигнув планеты, смогут рискнуть выйти из небесного корабля. С запасом кислорода в металлическом ранце за плечами будут они бродить по почве неведомого мира, делать научные наблюдения, исследовать его природу, собирать коллекции… «Стать на почву астероидов, поднять рукой камень с Луны, наблюдать Марс с расстояния нескольких десятков километров, высадиться на его спутник или даже на самую его поверхность, что может быть фантастичнее? С момента применения ракетных приборов начнется новая великая эра в астрономии: эпоха более пристального изучения неба» (Циолковский).

Пришлось бы занять слишком много места в этой книге, если бы мы взялись пересказать здесь хотя бы вкратце все богатое содержание ракетных работ Циолковского. Но чтобы читатель мог составить себе представление о разнообразии затрагиваемых в них вопросов, далее приводится перечень глав его работы 1911 г.:

Скорость, необходимая телу для удаления от планеты. Время полета. Сопротивление атмосферы. Картина полета. Кругом Земли. Кривые движения и скорости. Средства существования во время полета. Питание и дыхание. Спасение от усиленной тяжести. Борьба с отсутствием тяжести. Мечты. Будущее реактивных приборов. Ожидающие Землю бедствия устранит реактивный прибор. Невозможное сегодня станет возможным завтра.

Картина космического полета

Размышляя о будущих полетах в мировое пространство, Циолковский много внимания уделял обстановке пребывания пассажиров звездолета и тем ощущениям, которые предстоит им пережить. Сильно развитое воображение, подкрепляемое глубоким знанием и чутьем физика, помогло «патриарху звездоплавания» нарисовать правильную и убедительную по своим подробностям картину жизни в каюте ракетного корабля. Читатель, я уверен, с интересом прочтет относящуюся сюда главу из его работы 1911 г. (приводим ее с несущественными пропусками).

«Хотя до путешествия в пространство „ой, как далеко“, но допустим, что все готово, изобретено, осуществлено, испытано; мы уже устроились в ракете и приготовились к поднятию, а наши приятели наблюдают за нами.

Мы будем относить явления к ракете, наши знакомые — к Земле, астрономы Марса — к своей планете и т. д. Все эти явления будут относительны, потому что всякого рода явления зависят между прочим и от формы движения тела, к которому относятся явления.

Отправившись в путь, мы будем испытывать весьма странные, совсем чудесные, неожиданные ощущения, с описания которых и начнем.

Подан знак, началось взрывание (сжигание заряда), сопровождаемое оглушительным шумом. Ракета дрогнула и двинулась в путь. Мы чувствуем, что страшно отяжелели. Четыре пуда (65 килограммов) моего веса превратились в 40 пудов[24]. Тяжесть в ракете, по-видимому, увеличилась в 10 раз. Об этом нам бы возвестили: пружинные весы, ускоренные качания маятника, более быстрое падение тел, уменьшение величины капель, утяжеление всех вещей и много других явлений.