Борис Ляпунов - Открытие мира
Ракетному самолету предстоит подняться выше озонового слоя, навстречу потокам ничем не ослабленных ультрафиолетовых лучей. С ними же встретится и межпланетная ракета. Поэтому иллюминаторы у них должны быть закрыты специальным стеклом. Подобно слою озона, оно защитит пассажиров от палящих лучей солнца.
На большой высоте нет воздушной брони — атмосферы, и самолету, как и ракете, грозит случайная встреча с метеором. Поэтому обоим нужна броня, о которой придется позаботиться конструкторам стратосферных и межпланетных кораблей.
Ракетный двигатель, топливо, материалы, управление, приборы, средства связи с Землей у самолета и ракеты будут во многом схожи.
О сверхзвуковых самолетах говорится уже в учебниках как о ближайшей перспективе авиационной техники. Думают, что составной самолет-ракета осуществит мечту о беспосадочном кругосветном перелете за несколько часов.
Разрабатывался проект перелета на расстояние в пять тысяч километров за три четверти часа на основе уже существующих конструкций далеко летающих ракет. Наибольшая скорость была бы три с половиной километра в секунду — почти половина первой космической скорости!
Авиация стремится выйти еще выше в стратосферу, потому что там мало сопротивление воздуха, доставляющее так много неприятностей при полете у земли.
Самолет, летающий на огромных высотах с огромными скоростями, и ракета, прорезающая верхние слои атмосферы, отчасти будут напоминать метеор. Их движение станет изучать одна и та же наука — космическая аэродинамика, в ведении которой — сверхбыстрое движение в сильно разреженном газе.
На больших скоростях происходит усиленный нагрев от трения о воздух. Чем быстрее полет, тем сильнее нагревается обшивка. У ракеты, развивавшей скорость полтора километра в секунду, она раскалялась до девятисот градусов. Здесь, пожалуй, никакая теплоизоляция не поможет. Если лететь еще быстрее, самолет сгорит. Поэтому и ищут спасения на больших высотах, где плотность воздуха ничтожно мала.
А как же быть с чудовищной, почти тысячеградусной жарой, которая, как предполагают, царит там? Как это ни странно звучит, мы не почувствовали бы эту жару, так как плотность воздуха там мала. Хотя частицы его движутся с огромными скоростями, но самих частиц значительно меньше чем у земли. Поэтому и тепло неощутимо. Лишь с помощью приборов можно измерить температуру в очень разреженном воздухе.
Передача тепла произойдет так медленно, что самолет не успеет нагреться сколько-нибудь заметно. Только прямые солнечные лучи сыграют свою роль, но они не страшны, — от такого нагрева защититься всегда можно.
Однако надо кратко сказать и об отличии ракеты-межпланетного корабля от ракеты-самолета, вернее о том, что предстоит сделать для перехода от одного к другому.
Для топливного запаса, определяющего достижение космической скорости надо создавать составную ракету — пока нет еще в нашем распоряжении более мощных источников энергии. Лишь ракета-одиночка с атомным двигателем сможет вылететь в мировое пространство.
Межпланетный полет продолжителен, и нужно обеспечить экипаж всем необходимым для жизни в пустоте не на часы, а на дни и недели. Понадобится усовершенствовать герметическую кабину, приборы, радиоаппаратуру, позаботиться о питании, о костюмах, в которых можно выйти из ракеты, о приспособлениях для спуска на Землю и другие планеты.
Так смыкаются авиация и ракетная техника, так воздушный транспорт станет транспортом заатмосферным и воздушные дороги — небесными дорогами.
НА РАКЕТЕ ВО ВСЕЛЕННУЮ
ВЕРНЫЕ ПОМОЩНИКИ ПИЛОТА
С земли уже давно не видно взлетевшей ракеты — она скрылась из виду, растворилась в ночной темноте. В почти космической пустоте, глотая пространство, с огромной скоростью несется стальная сигара. Теперь о ней говорит только зубчик на экране локатора да светящаяся линия на темном фоне неба, словно прочерченная невидимой рукой. Яркий след упрямо тянется кверху, но вдруг изгибается, поворачиваясь все круче и круче. Это рули, обжигаемые огненным дыханием двигателя, послушные чьему-то приказу, повернули снаряд на новый курс. Даже когда исчезла горячая газовая струя, рули не успели остыть и тоненькой черточкой светятся во мраке ночи.
Кто же повернул рули? Ведь в ракете нет пилота!
Нелегко сохранить взятый курс, когда ракета предоставлена самой себе. Всего нельзя предусмотреть — легкие колебания тяги, сильные порывы ветра в атмосфере и другие случайные причины могут столкнуть ее с намеченного пути. Надо все время поправлять ракету, не допускать уклонений с намеченной дороги. За этим следит автопилот, заменивший человека. Важнейшая часть автопилота — быстро вращающийся волчок.
Волчок не зря называют упрямым. Когда он вертится, то ось его всегда сохраняет определенное положение в пространстве. Более бдительного, более верного стража трудно найти. Стоит, например, самолету чуть качнуться, уступая силе ветра, волчок тут как тут. Его ось невозмутимо остается на месте, но рамка прибора, соединенная с корпусом самолета, сдвигается. Этого достаточно, чтобы появился тревожный сигнал. И вот уже идет приказ моторчикам рулей: повернуть их так, чтобы машина вернулась обратно, на прежний курс! Так автопилот ведет машину вместо летчика.
Два волчка кружатся в приборном отсеке ракеты. Их обязанность наблюдать за отклонением ее корпуса в ту или другую сторону, и то, что не замечает один, заметит сразу же другой. Заметил — и рамкой замкнул контакты в электрической цепи. Возник ток, слабый, почти незаметный, бессильный что-нибудь сделать.
Тогда на помощь приходит электронная лампа-усилитель. Сигнал усиливается во много раз. Теперь у него хватает силы включить моторчик, отклоняющий руль. Руль делает свое дело — ракета возвращается на правильный путь, и тревожный сигнал замирает до следующего опасного случая. Все это совершается очень быстро, чтобы не дать ракете сильно уклониться от верного курса.
Когда же курс надо не сохранить, а изменить, используют опять все тот же волчок. Он поворачивается специальным механизмом, также включенным в электрическую цепь. Механизм этот работает точно по установленной программе, поворачивая ось волчка в заданное время на заданный угол. Эти повороты вызывают в конце концов сигналы-команды рулям, и, повинуясь автомату, ракета меняет курс.
Устройство автоматического пилота весьма сложно. Описанное — лишь простейшая схема, объясняющая, как без вмешательства человека управляют многотонной ракетой. Гироскоп-волчок, электронные, электрические и гидравлические приборы, точные, надежные устройства подчиняют движение расчету, заранее определяющему, как будет происходить полет.
Так воплотились в жизнь слова Циолковского, предвидевшего автоматическую ракету. Да и могло ли быть иначе? В век больших скоростей, огромных мощностей, высокой точности обойтись без множества автоматов невозможно. И невозможно представить себе без них стратосферные и космические рейсы. Современные высотные ракеты, как мы уже знаем, несут с собой целую автоматическую лабораторию для взятия проб воздуха, фотографирования солнечного спектра, регистрации космических частиц.
Чтобы исследовать солнечное излучение на больших высотах, нужно поднять на ракете прибор — спектрограф и направить его на Солнце.
Но тут-то и возникает неожиданное препятствие. Ракета не летит прямо. Поднимаясь вверх, она в то же время быстро вращается вокруг своей оси, да еще медленно поворачивается, наклоняясь вбок. Эти замысловатые «пируэты» мешают спектрографу уследить за Солнцем. Что же делать? Призвали на помощь автоматику. Автоматы заставили прибор все время «смотреть» на Солнце, какие бы фигуры ни выделывала в полете сама ракета.
Вот она пролетела атмосферу. В головке ракеты автоматически открывается маленькое окошечко, против которого помещается «искатель Солнца» с фотоэлементом. Солнечные лучи, собранные линзой, направляются на чувствительную к свету поверхность фотоэлемента. Эта поверхность имеет форму диска. Когда спектрограф направлен на Солнце, световое пятно попадает в центр диска фотоэлемента, и тока нет.
Но стоит только прибору хотя бы немного уклониться, смещается и световое пятно. Возникает ток. Усиленный усилителем, он заставляет электромоторчики поворачивать спектрограф до тех пор, пока пятнышко вновь не окажется в центре искателя.
Все это совершается так быстро, что следящее устройство успевает направлять щель прибора постоянно на Солнце, несмотря на вращение самой ракеты.
Если же искатель совсем потеряет Солнце, то автомат заставит его вращаться с очень большим числом оборотов до тех пор, пока световое пятнышко не будет поймано вновь.
