Георгий Покровский - Наука и техника в современных войнах
При полете на очень большие расстояния космический полет был бы более экономичным в энергетическом отношении, что мы уже видели на примере, рассмотренном в начале статьи.
Впрочем, необходимо заметить следующее. Все сказанное здесь справедливо при космических полетах, совершаемых по окружностям, лежащим в плоскости, проходящей через центр тяжести земного шара. Если при космическом полете нужно изменить направление движения или его скорость, то это можно сделать только при помощи соответствующих реактивных двигателей, затрачивая некоторое дополнительное количество энергии. Это обусловлено тем, что в космическом пространстве нет такой среды, опираясь на которую можно маневрировать, к чему мы так привыкли, двигаясь в земной атмосфере…
Как следует представлять возможный будущий переход от высотной и скоростной авиации к космическим полетам? Будут ли высоты и скорости полета расти постепенно, как это было до сих пор, или же здесь должен произойти резкий скачок? Чтобы ответить на эти вопросы, следует вспомнить о метеорах. Метеоры — это небольшие тела, состоящие из металла (железа) или минералов, залетающие в земную атмосферу из космического пространства со скоростями от нескольких километров до нескольких десятков километров в секунду. Более медленно летящие метеоры имеют такие же скорости, как самолеты ближайшего будущего. Метеоры, как известно, очень сильно разогреваются в атмосфере на высоте в десятки километров. Высокая температура, называемая температурой торможения, возникает в результате торможения потока воздуха, набегающего на какую-либо преграду. Температура торможения зависит от скорости полета. Если же скорость полета в воздухе достигает величины, достаточной для космического полета вокруг Земли и равной примерно 29 тысячам километров в час, то температура торможения достигает десятков тысяч градусов.
Скорость, необходимая для устойчивого и длительного горизонтального полета, растет с высотой потому, что уменьшается плотность воздуха. Это показано на рис. 14.
Рис. 14. Зависимость скорости устойчивого горизонтального полета от высоты. (По журналу «Природа» № 1 за 1958 г.)
При росте высоты полета интенсивность нагревания летящего тела сначала тоже растет, а потом, когда дальнейшее увеличение скорости полета прекращается, интенсивность нагревания уменьшается, так как происходит дальнейшее уменьшение плотности воздуха Это показано на рис. 15.
Рис. 15. Зависимость степени нагревания летательного аппарата от высоты (при горизонтальном полете). (По журналу «Природа» № 1 за 1958 г.)
Следовательно, длительный полет в атмосфере с космической скоростью невозможен — летящее тело сгорит или испарится, что и бывает обычно с метеорами. Даже при скоростях, заметно меньших, чем космические скорости, температура торможения достигает высоких показателей. Например, при полете со скоростью 3700 километров в час, то есть в три раза быстрее звука, температура торможения доходит до 560 градусов.
Метеоры обычно сгорают на высотах в 50–80 километров от Земли. Здесь воздух настолько разрежен, что он практически не может нести даже сверхскоростной самолет. Однако он оказывается достаточным, чтобы повредить или разрушить такой самолет путем его чрезвычайно сильного разогрева. Итак, мы видим, что в высоких слоях атмосферы имеется слой воздуха, мешающий полету своим нагреванием и вредным сопротивлением, но непригодный для того, чтобы служить обычной аэродинамической опорой. Здесь мы имеем своеобразное «жгучее болото», где вязнут и гибнут быстро летящие тела и где они вместе с тем уже не могут найти себе какой-либо точки опоры.
Отсюда следует, что область полетов обычной авиации, опирающейся на воздух, и область полетов космических кораблей отделены слоем воздуха значительной толщины — примерно от 30 до 200 километров, где летать нецелесообразно. Конечно, это не значит, что никогда и ни при каких условиях в эту зону не будут проникать летательные аппараты. Наоборот, при всех космических полетах придется проходить через эту зону. Вот здесь и возникает новая и очень трудная задача — как пройти указанную зону атмосферы наилучшим образом?
Необходимо рассмотреть два случая — подъем и спуск. При подъеме наиболее целесообразным, как считается в зарубежной военной печати — на основе общих законов аэродинамики, — является движение на сравнительно малой скорости, превышающей скорость звука не более чем в два — три раза. В этом случае можно избежать чрезмерного разогревания летательной машины. При таких условиях необходимая космическая скорость должна будет достигаться уже вне атмосферы путем включения на полную мощность соответствующих реактивных двигателей.
Труднее решается задача спуска, то есть входа в земную атмосферу из космического пространства. Здесь существуют три пути решения. Во-первых, можно затормозить ракету еще в космическом пространстве путем включения реактивных двигателей, работающих в направлении снижения скорости. Можно создать для такой цели специальные устройства у основных двигателей, поворачивая их струи на 180°. Такое решение требует запаса дополнительной энергии для торможения. Во-вторых, можно произвести постепенное торможение в весьма высоких слоях атмосферы, отводя теплоту из нагревающейся оболочки летательной машины путем лучеиспускания. Этот способ требует создания жаропрочных материалов для оболочки машины и очень точно регулируемой высоты полета. В-третьих, можно входить в атмосферу на полной скорости, но для защиты иметь на летательной машине внешнюю сгорающую или испаряющуюся оболочку. Очевидно, что все три способа могут сочетаться друг с другом и взаимно дополнять друг друга. Эти вопросы подробно рассмотрены Э. Бургессом в книге «Управляемое ракетное оружие». Во всяком случае, нет сомнения, что и эта задача разрешима.
Необходимые для этого летательные машины должны существенно отличаться от кораблей, предназначенных для настоящего космического полета. Поэтому транспорт для полетов через космическое пространство между двумя наземными пунктами следует рассматривать как особую отрасль техники будущего.
Уже сейчас можно с уверенностью сказать, что быстрое развитие техники и космических полетов вскоре позволит летательным аппаратам достигать Луны и небольших астероидов, вращающихся вокруг Земли. Затем последует освоение этих небесных тел автоматической техникой, созданной человеком, В дальнейшем не исключено проникновение на эти небесные тела и человека. В связи с этим в зарубежной печати все чаще высказываются мнения о том, что такое небесное тело, как Луна, также может быть использовано для военных целей.
В книге Штернфельда «Введение в космонавтику» указано: ввиду того что масса Луны невелика по сравнению с массой земного шара, подъем ракет с Луны в космическое пространство может быть осуществлен сравнительно легко. Если для полета на Луну с Земли требуется, согласно теории К. Э. Циолковского, по меньшей мере четырехступенчатая ракета, то для обратного полета с Луны на Землю достаточно иметь одноступенчатую ракету. Другими словами, для стрельбы с Луны по Земле достаточными оказались бы не только межконтинентальные, но и ракеты меньшего радиуса действия. На основе подобных соображений очень многие иностранные авторы полагают, что Луна является позицией, господствующей над всей территорией земного шара. Отсюда следует, что и она, и астероиды, находящиеся сравнительно недалеко от Земли, также должны быть объектом международного контроля, исключающего их использование реакционными силами капитализма для каких-либо агрессивных целей.
Советское правительство предлагает, чтобы Организация Объединенных Наций приняла решение по важнейшей проблеме нашего времени — запретила использование космического пространства в военных целях и потребовала ликвидации военных баз на чужих территориях. В поддержку этого предложения Советского правительства, несомненно, выступят все те, кто на деле, а не на словах стремится к ослаблению международной напряженности.
Однако, кроме таких далеко идущих проблем, имеется и ряд других, может быть, менее грандиозных, но практически не менее существенных. Можно, например, отметить следующую очень важную задачу.
Развитие современных скоростных самолетов приводит к тому, что сила тяги их двигателей растет быстрее, чем вес самолетов.
Как отмечается в зарубежной военной печати, уже сейчас в ряде случаев достигнуты условия, при которых сила тяги двигателя превосходит вес самолета. В ближайшее время такие условия станут типичными для истребителей, а несколько позднее и для бомбардировщиков, особенно с атомными двигателями. Тогда осуществится подлинная революция в боевой авиации.
