Михаил Васильев - Путешествия в космос
В космосе пункты назначения — планеты — не имеют своих строго установленных мест. Они движутся по гигантским эллипсам вокруг Солнца и вместе с Солнцем участвуют в движении вокруг центра Галактики. Опоздай штурман космического корабля привести свой аппарат к месту рассчитанной встречи всего на 24 земных часа, и он уже не застанет своего космодрома. Если это будет Венера, она улетит от этого места на 3 млн. километров, если Марс — он переместится за это время свыше чем на 2 млн. километров. А такие отрезки даже в космических масштабах не так уж мало значат!
А между тем маршруты межпланетных кораблей, дороги которых свяжут между собой планеты, уже проложены сквозь черную мглу космического пространства смелой мыслью ученых. Рассчитаны участки этих траекторий, подвергнуты строгому анализу с точки зрения целесообразности, требующегося расхода горючего. Большую работу в этом направлении проделал советский ученый, энтузиаст астронавтики и ее страстный популяризатор А. А. Штернфельд, а также некоторые зарубежные ученые, например Гоман, Эсно-Пельтри и др.
…Вот штурман будущего космического корабля развернул огромный, величиной в несколько квадратных метров план того участка солнечной системы, через который он должен провести маршрут своего корабля. На белой бумаге переплетаются бесчисленные линии. Разобраться в их запутанном лабиринте нелегко. Здесь и пунктирные концентрические дуги эллипсов двух интересующих его планет — Земли и Венеры. Здесь и своеобразные изобары — линии, обозначающие величины могучего притяжения Солнца, во власти которого окажется корабль, едва он вырвется из плена Земли. Здесь и разноцветные штрихи, обозначающие влияние в данной точке пространства притяжений разных планет, в зависимости от их положения на своих орбитах. Сквозь кажущийся хаос переплетения этих линий проведет штурман корабля тонко очинённым красным карандашом четкую линию своего полета.
Развернув толстые книги астрономических таблиц, штурман садится за вычисления. Прежде всего надо выбрать время отлета. Это дело не такое простое, как кажется. Это на Земле вы можете выехать в путешествие и в любой день года и в любое время суток. Это стрелок по неподвижной мишени может не думать о том, когда нажать курок. Стрелок по движущейся мишени должен точно выбрать мгновение, когда спустить курок, иначе мишень пролетит мимо.
Выбирая время для космического полета, надо предусмотреть такое взаимное положение планет, чтобы к тому моменту, когда космический корабль приблизится к орбите планеты назначения, эта планета оказалась именно на данном участке орбиты.
Такое взаимное положение планет бывает далеко не часто. Может быть, на 2–3 месяца придется отложить перелет, а может быть, и на полгода. Долгое время взаимное положение планет будет таким, что всякое сообщение между ними исключается. В расписании вылетов пассажирских кораблей будущего, поддерживающих сообщения между планетами, будут целые месяцы, когда с Земли не вылетит ни один корабль и ни один корабль не приземлится на земном космодроме. Это будут мертвые сезоны в межпланетных сообщениях. И только применение атомного двигателя сможет в значительной степени сократить их.
Итак, день вылета выбран. Теперь надо выбрать час вылета.
Этот вопрос тоже не так прост, как кажется.
Штурман знает, что первая его задача рассчитать маршрут так, чтобы обеспечить максимальную экономию горючего. А для этого ему надо помнить о том, что при наборе кораблем нужной скорости можно использовать скорость движения Земли по своей орбите и скорость вращения ее вокруг своей оси.
Расчеты показывают, что наиболее рациональной, с точки зрения затрат энергии траекторией межпланетного полета является эллипс, вписанный в орбиты планет. Для того чтобы направить свой корабль по дуге этого эллипса, штурман предполагает сообщить своему кораблю скорость относительно Земли в 11,484 км/сек. Часть этой скорости он может получить, используя вращение Земли вокруг своей оси. Для этого он должен будет стартовать ровно в полдень, как раз в тот момент, когда Солнце выше всего поднимается над горизонтом. Ни опоздать, ни вылететь раньше нельзя. А. А. Штернфельд взлет космического корабля сравнивает не только со стрельбой по движущимся мишеням, но и со стрельбой с качающегося корабля. Наводчик прильнул к перископу. В окулярах качается цель. Если он упустит мгновение выстрела, ядро зароется в волнах у самого борта корабля или перелетит за цель, описав широкую дугу в небе.
Направление взлета корабля противоположно движению Земли. На плане под карандашом штурмана появляется кружок — Земля. Со скоростью почти в 30 километров в секунду движется она по своей орбите. Дерзко покинувший ее корабль повисает в космическом пространстве и все дальше удаляется от нее. Его скорость вокруг Солнца почти на 11,5 км/сек. меньше земной. И, очутившись во власти могучего притяжения Солнца, он начинает медленно падать на него.
Но одновременно космический корабль еще движется и вперед, вслед за улетевшей Землей, со скоростью, превосходящей 18 километров в секунду. Поэтому он падает не прямо на Солнце, а описывает в поле его тяготения гигантскую дугу. Как раз ту дугу, которая и должна соединить две планеты.
Миллиметр за миллиметром ведет штурман эту дугу по своему плану. Вот карандаш его остановился. Начиная с этого места на корабль начнет заметно влиять возмущающее притяжение Марса и Юпитера — обе планеты занимают неприятно близкое положение на своих орбитах. Штурман проводит ряд вычислений. Да, траекторию придется выправлять непродолжительной работой в полнагрузки реактивных двигателей. Штурман записывает на плане точное время, когда и на сколько минут надо будет включить двигатели.
Но вот красная линия — дуга эллипса приблизилась к пунктиру орбиты Венеры и коснулась ее. Самый ответственный участок пути… Посадка.
Двигаясь по своей траектории под влиянием солнечного притяжения, космический корабль подчиняется тем самым законам, которые открыл великий «законодатель неба» — Иоганн Кеплер и которые человек научился использовать для своих целей. Поэтому, как и все планеты, корабль будет двигаться неравномерно. Приближаясь к Солнцу, он будет все ускорять и ускорять свой бег. И когда он приблизится к орбите Венеры, несмотря на то, что ее скорость движения превосходит скорость Земли больше чем на 5 километров в секунду (а корабль в начале своего пути значительно отставал от своей родной планеты), его скорость будет на 2,7 километра в секунду больше скорости движения планеты назначения.
Штурман представляет себе величественную картину. Гигантское, словно выросшее, косматое Солнце на черном небе. Далекая голубоватая звездочка — Земля. И быстро растущий впереди диск новой планеты — таинственной Венеры. Планеты, на которой никто еще не был, лица которой никто не мог увидеть, даже в телескоп. Оно закрыто, словно чадрой, густой непроницаемой пеленой облаков.
Каждую секунду расстояние до этой планеты уменьшается почти на 3 километра.
Карандаш штурмана проводит на плане последние сантиметры. Начинает чувствоваться собственное притяжение Венеры. Корабль падает на ее поверхность, словно камень, с чудовищной скоростью брошенный из пращи, да к тому же притягиваемый целью. Но еще рано включать реактивные двигатели. Как при взлете, так и при посадке, чем позже начать торможение, чем интенсивнее его провести, тем меньше придется затратить горючего. Предел и здесь ставит только способность человеческих организмов переносить перегрузку ускорения.
А может быть, торможения работой двигателей удастся вообще избежать. На всякий случай сделав соответствующие расчеты, штурман делает ориентировочную прикидку другого варианта посадки — с торможением в атмосфере Венеры. Правда, тут слишком много неизвестных: плотность, состав, глубина этой атмосферы. Но не тратить горючего — так заманчиво! И штурман снова склоняется над расчетами.
Вот корабль, как гигантская торпеда, по касательной к поверхности атмосферы врезается в ее густые непрозрачные облака. Надо не очень углубиться в плотные слои, иначе торможение будет слишком стремительным и экипаж не выдержит толчка. Ведь метеориты — эти небесные камни, врезавшиеся в земную атмосферу, на высоте 40–45 километров, где она очень разрежена, нередко теряют в скорости до 5 километров в секунду. Это в 50 раз больше, чем может допустить штурман космического корабля.
Поэтому, словно только задев по касательной атмосферу, он снова выводит из нее корабль. Это необходимо еще и для другой цели. От трения об атмосферу обшивка космического корабля может сильно разогреться. Штурман вспоминает, как испаряются, разогревшись о воздух, метеоры, как красным светом светятся раскаленные обшивки крупных ракет, летящих сквозь земную атмосферу со скоростью всего в 1,5 километра в секунду. Нет, он не хочет, чтобы его корабль стал гигантским метеором в атмосфере Венеры. Поэтому вывести на время замедливший свою скорость корабль из атмосферы, чтобы он несколько охладился, излучая свое тепло в космическое пространство, совершенно необходимо.
