Циолковский. Жизнь и технические идеи - Яков Исидорович Перельман
Двухколенный сифон не переливает воду.
Выпущенный осторожно из рук предмет не падает, а толкнутый двигается прямолинейно и равномерно, пока не ударится о стенку или не наткнется на какую-нибудь вещь, чтобы снова придти в движение, хотя с меньшей скоростью. В то же время он вращается; трудно толкнуть тело, не сообщив ему вращения.
Нам легко, как на нежнейшей перине, но кровь немного приливает в голову.
Все тихо, покойно. Открываем наружные ставни окон и смотрим через толстые стекла во все шесть сторон. Мы видим два неба, два полушара, составляющих вместе одну сферу, в центре которой мы как будто находимся. Одна половина — черная со звездами и солнцем; другая со множеством пятен. Это Земля, с которой мы только что простились. Она кажется нам, по законам перспективы, вогнутой, как круглая чаша, внутрь которой мы смотрим. По мере удаления от поверхности Земли и поднятия в высоту, земной шар, в этом ли виде или в виде серпа, как будто уменьшается, между тем как мы обозреваем все бòльшую и бóльшую часть его поверхности.
Верха и низа в ракете собственно нет, потому что нет относительной тяжести, но субъективное ощущение верха и низа все-таки остается. Мы чувствуем верх и низ, только места их сменяются с переменою направления нашего тела в пространстве. В стороне, где наша голова, мы видим верх, где ноги — низ. Если мы обращаемся головой к нашей планете, она нам представляется в высоте; обращаясь к ней ногами, мы погружаем ее в бездну.
Наблюдающие нас с Земли видели, как ракета, сорвавшись с места, полетела кверху, подобно падающему камню, только в противоположную сторону и в 10 раз стремительнее. Скорость поднятия к небу все возрастает, но заметить это (с Земли) трудно. Через 5 секунд ракета уже на высоте километра, через 15 секунд на высоте 10 км, через полминуты — уже на высоте 40 км, но мы продолжаем ее видеть невооруженными глазами, так как ее предохранительная тугоплавкая и неокисляющаяся оболочка светит, подобно звезде. Выйдя из атмосферы, ракета охлаждается и понемногу гаснет. Теперь ее можно разыскать только в телескоп.
Жар не проник до нас, сидящих в ракете, так как мы предохранены от нагревания непроводящим тепло слоем; кроме того, у нас — могучий источник холода — испарение жидких газов.
Кажущееся отсутствие тяжести в снаряде продолжается все время, пока нет взрывания[25] и пока ракета не вращается. Все явления, свойственные среде, лишенной силы тяжести, наблюдаются в ракете и около нее. Сила притяжения самой ракеты, людей и взятых с собою предметов очень мала и обнаруживается перемещением строго неподвижных (первоначально) тел — конечно, относительно друг друга — лишь в течение часов. Если же вещи имеют хотя ничтожное движение, влияния Ньютонова тяготения нельзя обнаружить».
К приведенному сейчас описанию необычайных явлений внутри ракеты, свободно брошенной в мировое пространство, интересно прибавить, что многие из этих мысленных экспериментов могут быть проверены в физическом кабинете. Аппараты и соображения, сюда относящиеся, описаны и изложены в книге Я. И. Перельмана «Знаете ли вы физику?», изд. 2-е. Опыты, проделанные на подобных приборах, подтверждают частности парадоксальной картины, нарисованной воображением Циолковского.
Пути осуществления
Четыре десятилетия размышлял Циолковский над проблемой межпланетных перелетов[26], и к концу жизни у него постепенно сложился определенный план осуществления смелого замысла. Мы познакомим сейчас читателя с этим планом по сокращенному тексту моей книги «Межпланетные путешествия», соответствующая глава которой была просмотрена Циолковским в рукописи.
Отлет межпланетной ракеты с Земли состоится где-нибудь в высокой горной местности. Должна быть подготовлена прямая, ровная дорога для разбега, идущая наклонно вверх под углом 10–20°. Ракета помещается на самодвижущемся экипаже, например на автомобиле, мчащемся с наибольшей возможной для него скоростью. Получив таким образом разбег, ракета начинает свой самостоятельный восходящий полет под действием сгорающего в ней топлива. По мере возрастания скорости, крутизна взлета постепенно уменьшается, путь ракеты становится все более пологим. Вынырнув за атмосферу, аппарат принимает горизонтальное направление и начинает кружиться около земного шара в расстоянии 1–2 тысяч километров от его поверхности, наподобие спутника.
По законам небесной механики, это должно осуществиться при секундной скорости 8 километров. Указанная скорость достигается постепенно: горение регулируют так, чтобы секундное ускорение ракеты не слишком превышало привычное нам ускорение земной тяжести (10 метров в сек.) Благодаря этим предосторожностям, искусственная тяжесть, возникающая в ракете при горении, не представляет опасности для пассажиров.
Так достигается первый и самый трудный этап межпланетного путешествия — превращение ракеты в спутника Земли. Чтобы заставить теперь ракету удалиться от Земли на расстояние Луны или еще далее, в другие зоны нашей солнечной системы, потребуется лишь, добавочным сжиганием топлива, увеличить в 1½–2 раза скорость той же ракеты.
Мы сказали раньше, что начальный разбег сообщается ракете автомобилем. Но для этой цели пригодны вообще любые транспортные средства: паровоз, пароход, аэроплан, дирижабль.
Всего удобнее, однако, по мнению Циолковского, воспользоваться для разбега другой ракетой. Эту вспомогательную ракету он называет «земной», в отличие от ракеты «космической», предназначаемой для межпланетного рейса. Космическая ракета временно помещается внутрь земной, которая, не отрываясь сама от почвы, сообщает космической ракете надлежащую скорость и в нужный момент освобождает ее для самостоятельного полета в мировое пространство.
Схема ракет Циолковского — земной и космической — до разъединения (вверху) и в момент разъединения.
Земная ракета под действием своего реактивного двигателя скользит без колес по обильно смазанным рельсам. Потеря энергии на трение (ослабленное смазкой) при весьма больших скоростях заметно уменьшается. Сопротивление воздуха доводится до минимальной величины приданием ракете удобообтекаемой удлиненной формы. Для ракеты, длина которой раз в 30 превышает ширину, потеря на воздушное сопротивление будет составлять, по мнению Циолковского, всего несколько процентов энергии ее движения.
Итак, открытая спереди земная ракета, с вложенной в нее ракетой космической, быстро движется по подготовленной дороге. Наступает момент, когда надо освободить космическую ракету и пустить ее в мировое пространство. Как это сделать? Надо затормозить движение земной ракеты, тогда космическая выскользнет из нее по инерции и, при одновременном пуске реактивного двигателя, начнет самостоятельно двигаться с возрастающей скоростью. Торможение же земной ракеты достигается просто тем, что конечный участок рельсового пути оставляют несмазанным: возросшее трение замедлит, а под конец и вовсе прекратит движение земной ракеты; способ этот не требует никакого расхода энергии. Еще лучший способ торможения состоит в том,
