Борис Ляпунов - Открытие мира (Издание второе, переработанное и дополненное)
Но уже прокладываются небесные дороги на карте вселенной. Уже к Луне и дальше — в путешествие вокруг Солнца отправилась первая советская космическая ракета. От Земли до Луны и планет вычерчиваются маршруты межпланетных кораблей, и с точностью до минуты рассчитываются будущие перелеты. Это можно сделать потому, что пути планет известны нам на много лет вперед, хотя до них миллионы и миллиарды километров.
В мировом пространстве, разделенные огромными расстояниями, мчатся они по строго определенным путям-эллипсам со строго определенными скоростями. Закон всемирного тяготения властвует над хороводом планет, бегущих вокруг Солнца и в то же время вертящихся, как волчки, вокруг своих осей.
Попасть на такую движущуюся цель — будет нашей задачей. Здесь не случайно сказано: цель. Путешествие к другой планете можно отчасти уподобить выстрелу с одного самолета по другому, также летящему в воздушных просторах. Стрелок целится не в противника, а туда, где его еще нет, но где он будет. Учитывая скорость своего и вражеского самолета, он направляет оружие в ту точку пространства, где должен появиться враг. Дело это не очень простое — ведь оба корабля движутся, и выстрелить надо точно в определенный момент. Иначе неизбежен промах. Пуля или снаряд не встретит цели. Выстрел пропадет впустую.
Почти тридцать километров в секунду проходит Земля, столько-то километров — планета. Ракета полетит по кривой, указанной небесной механикой, чтобы прибыть в определенный час к месту назначения, будь то Марс, Венера, Меркурий, Сатурн или другая планета. Корабль и планета будут неуклонно сближаться друг с другом. «Свидание» состоится в том случае, если штурман точно рассчитает путь, если старт состоится в точно назначенное время, если ничего непредвиденного не случится в дороге. Придется все же взять лишний запас топлива, чтобы убыстрить бег корабля или замедлить его, если это понадобится.
Небесные дороги необычайны не только тем, что они протянутся на миллионы километров. Как мы уже знаем, движение по ним, когда достигнута нужная скорость, не потребует затраты энергии: инерция и притяжение Солнца и планет «бесплатно» помчат корабль.
Чтобы затратить как можно меньше топлива, мы должны использовать все возможности, какие предоставляет нам сама природа. Вылетать с Земли необходимо в направлении ее движения по орбите — тогда скорость ракеты будет складываться с земной. Мы получим, таким образом, добавочную скорость. Кроме того, нам поможет Солнце. Когда двигатель перестанет работать, солнечное притяжение сделает корабль небесным телом, двигающимся, как и планеты, по эллипсу.
Время, скорость и направление вылета можно рассчитать так, что корабль на своем пути встретит планету.
Кратчайший путь — прямая — не всегда самый выгодный. Межпланетному кораблю понадобится намного больше топлива, если он не возьмет себе в союзники скорость движения Земли по орбите и притяжение Солнца. Кораблю, взлетающему с внеземной станции, понадобится еще меньше топлива, так как он получает в союзники не только скорость движения Земли по орбите, но и круговую скорость искусственного спутника.
Несколько по-иному произойдет лунный перелет. Притяжение Солнца почти одинаково для Земли и для Луны, составляющих вместе как бы двойную планету. И потому, отправляясь на Луну, межпланетный корабль должен сначала преодолеть власть Земли, а затем бороться с лунным притяжением, чтобы замедлить скорость падения.
Путь корабля может быть рассчитан и так, что он обогнет планету или Луну и без посадки возвратится на Землю.
Начало и конец пути проходят через атмосферу. Подлетая к Луне или Меркурию, лишенным газовой оболочки, придется бороться с притяжением единственным способом — тормозить падение включением двигателя. При спуске на планеты, имеющие атмосферу, добавляется еще возможность гасить скорость сопротивлением газовой оболочки. Описывая круги вокруг планеты и с каждым оборотом опускаясь все, в более плотные воздушные слои, корабль может постепенно снижать скорость. Такой спуск выгоднее, так как не требует расхода драгоценного топлива. На него и указал раньше других Циолковский, говоря о возвращении на Землю из космического рейса.
Сейчас уже рассчитываются пути и сроки лунного перелета, путешествий на Марс, Венеру, Меркурий. Остальные планеты некоторые исследователи считают пока недоступными. Значит ли это, что человек никогда не сможет посетить их? В ближайшем будущем — нет, в более отдаленное время, конечно, сможет.
Циолковский считал главной целью звездоплавания отнюдь не посещение планет. Дело пойдет далеко не так, говорил он. Высадка на крупных небесных телах чрезвычайно трудна. И главное, ради чего будут совершаться полеты в мировое пространство, — это само мировое пространство с его запасами солнечной энергии — подлинным сокровищем вселенной, пространство, сулящее свободу от пут тяжести.
Наука и техника развиваются так быстро, что меняют намеченные сроки: отдаленное будущее становится близким, реальным. Если сначала Циолковский говорил о сотнях лет, нужных для воплощения его идей, то впоследствии уже только о десятках.
Быть может, атомная энергетика скажет свое слово раньше, чем предполагают, и тогда многое из того, к чему мы сейчас стремимся в области звездоплавания, устареет, не родившись, многое станет возможным значительно скорее. Дороги к планетам в наших руках. Дело за космическим кораблем, путь к планетам наука ему укажет.
Теперь, чтобы закончить рассказ о небесных дорогах, следовало бы описать одну из них — от старта до приземления. Но вряд ли стоит это делать. То, что придется увидеть и пережить межпланетным путешественникам, трудно описать. Изумительная картина вселенной во всем ее величии развернется перед ними из окон корабля. И вряд ли сегодня кто-нибудь сумеет нарисовать этот пока еще сказочный для нас мир. А если среди нас будут звездные капитаны, участники космических рейсов, если нам доведется, оставшись на Земле, следить за героической эпопеей первых полетов во вселенную — тогда мы узнаем из газет, увидим на экранах телевизоров и кино, услышим по радио о путешествиях к другим мирам. Не так уж много времени осталось ждать репортажа из космоса. Действительность обгонит выдумку, ибо нам выпало счастье жить в эпоху великих дел, смелых дерзаний, грандиозных свершений.
ОТКРЫТИЕ МИРА
АСТРОНОМИЯ ЗАВТРА
Удивительные чудеса неба открыла наука.
Открытие мира, в подлинном смысле слова «мира», имя которому вселенная, — заслуга астрономии.
Звезды — островки раскаленной материи в межзвездном океане космической пыли и разреженного газа. Есть звезды, светящие в миллион раз слабее нашего Солнца, и другие — почти в полмиллиона раз ярче его. Звезды «холодные», с температурой всего лишь две-три тысячи градусов, и пышущие стотысячеградусным жаром. Звезды-карлики, размером меньше Земли, и гиганты в тысячу раз больше всей солнечной системы. Вещество более разреженное, чем воздух, на одних звездах, в десятки и сотни тысяч раз более плотное, чем вода, — на других. Звезды переменные, меняющие блеск, и удивительные «новые», внезапно вспыхивающие ярким светом, иногда так ярко, как миллионы слитых воедино солнц. Открыты скопления звезд, галактики, удаленные от нас более чем на полмиллиона световых лет. Но и это не границы мира. Границы нет, как нет пределов человеческому познанию. Есть границы того, что мы уже узнали, и нет тому, что предстоит узнать.
У астронома свои особые мерки для космоса, своя особая техника наблюдений, позволяющая открыть много чудесного и поведать людям о планетах и звездах.
Нельзя не восхищаться изумительными достижениями астрономической техники. Нет приборов более чувствительных, более точных, чем те, которыми располагают астрономы. Стало нарицательным выражение «астрономическая точность». Оптика, фотография, спектральный анализ, тончайшие методы исследований поставлены на службу астрономам. Им на помощь пришла теперь электроника, невиданно обостряющая наши чувства.
Самые большие современные телескопы улавливают свет, в миллион раз слабее солнечного!
Не только свет, но и тепло излучают небесные светила. Прибор астронома заметит тепло спички на расстоянии в триста километров, тепло человеческого тела — на расстоянии в полкилометра.
На астрономических фотоснимках приборы улавливают ничтожное смещение звезды, зафиксированное пластинкой.
Точность измерений здесь очень высока, и это не мудрено. Ведь за малейшим смещением спектральных линий скрывается движение звезды со скоростью в десятки километров в секунду. Поэтому астроном, имеющий дело с огромными расстояниями в космосе, на фотопластинках охотится за микронами — тысячными долями миллиметра.
