Вилли Лей - Ракеты и полеты в космос

• Название: Ракеты и полеты в космос
• Автор: Вилли Лей
• Издательство: 1-я типография Министерства обороны Союза ССР
• Жанр: Техническая литература
• Год: 1960

Книга известного американского популяризатора ракетного дела и космических исследований Вилли Лея преследует цель показать в доступной форме развитие ракетной техники и идеи полета человека в космос, к другим небесным телам, с момента зарождения этой идеи и до наших дней.

Книга рассчитана на широкий круг читателей, интересующихся вопросами ракетостроения и космонавтики.

---

Представим себе теперь, что еще до того как пилот включит тормозящий двигатель, с корабля будет сброшен какой - либо предмет. Совершенно ясно, что этот предмет останется на орбите. При очередном полете можно доставить сюда еще один предмет и т. д. На этом принципе, собственно, и основана идея доставки отдельных деталей в космос для постройки там крупногабаритного искусственного спутника Земли или обитаемой межпланетной станции.

О межпланетной станции с экипажем в свое время писал профессор Оберт, который подсчитал, что ракета, имеющая на борту двух человек, должна будет весить по меньшей мере 400 т. «Если ракеты крупных размеров, - писал Оберт, - будут обращаться вокруг Земли по кругу, они будут вести себя подобно маленьким лунам. Отпадет необходимость проектировать их с расчетом на посадку. Связь между ними и Землей сможет поддерживаться с помощью меньших ракет. Крупные ракеты - наблюдательные станции - можно будет строить прямо на орбите. Во избежание нежелательных последствий, вызываемых состоянием невесомости, придется соединять две такие ракеты-станции тросами длиной в несколько километров и заставлять их вращаться относительно друг друга»[52].

Оберт рассмотрел и несколько возможных назначений межпланетных станций. При наличии на борту такой станции мощных приборов наблюдения можно будет весьма детально изучить географию Земли и осуществлять связь между теми районами и пунктами на Земле, которые не имеют проводной связи. В качестве средства связи Оберт предлагал использовать системы зеркал, отражающих солнечный свет в нужном направлении. Использование этих станций в военно-стратегических целях заключалось, по Оберту, в разведке местности и противника.

Кроме того, Обертом высказывалась очень оригинальная мысль о «перераспределении» солнечной энергии на земной поверхности путем отражения солнечных лучей от огромных зеркал-спутников, управляемых с Земли (рис. 67). Если поместить такое зеркало на орбиту, плоскость которой составляет с плоскостью вращения Земли угол в 90°, то отражающая поверхность (зеркало) окажется наклоненной относительно лучей солнца под углом 45°. Соответствующей регулировкой положения этого состоящего из отдельных граней зеркала Оберт предлагал концентрировать отраженный солнечный свет в нужных пунктах Земли, рассеивать его на больших площадях или направлять мимо Земли. Таким способом Оберт надеялся держать свободными ото льда морские пути на Шпицберген и в порты Северной Сибири.

Рис. 67.«Космическое зеркало» Оберта.

С помощью рассеянного отражения солнечного света зеркалом диаметром 100 км можно было бы сделать огромные районы Севера пригодными для заселения, а в средних широтах - предотвращать внезапные понижения температуры весной и осенью и не допускать заморозков ночью, сохраняя целым странам возможность получать неизменно богатые урожаи овощей и фруктов.

Межпланетная наблюдательная станция может быть использована и в качестве заправочной станции. Если защитить водород и кислород от солнечной радиации, их можно хранить любое время в твердом состоянии. Ракете, заправленной на станции, не нужно будет преодолевать сопротивление воздуха. Поэтому она может иметь небольшую начальную скорость для выхода за пределы гравитационного поля Земли. Кроме того, сама станция, а следовательно, и заправляющаяся на ней ракета уже имеют скорость примерно 6 км/сек.

Можно, наконец, соединить большую сферу из металлического натрия, собранную и заправленную топливом на орбите, с небольшой прочной ракетой, которая будет двигать ее вперед и расходовать топливо. Такой аппарат позволит без труда осуществить полет на другую планету. Там, отсоединившись от сферы, ракета совершит посадку, а сфера с топливом останется на орбите в качестве спутника этой планеты. Затем ракета снова поднимется, выйдет на орбиту сферы и соединится с ней, чтобы возвратиться на Землю.

Таковы были взгляды Оберта в 1923 году. Шесть лет спустя появилась еще одна книга, целиком посвященная межпланетным станциям. Автором ее был австриец Поточник, писавший под псевдонимом Герман Нордунг. Он попал в немилость немногочисленных в то время специалистов в области ракетной техники благодаря целому ряду странностей. Первой из них был довольно фантастический метод расчета общей эффективности ракеты, второй - упорное нежелание отвечать на письма членов «Немецкого ракетного общества». Нордунг настаивал на том, что межпланетную станцию следует вывести на орбиту с периодом обращения в 24 часа. Это снижало ее ценность примерно на 75%, так как в подобных условиях станция могла бы вести наблюдение только за одним полушарием Земли, и то с трудом из-за слишком большого расстояния.

У Нордунга действительно был ряд интересных идей, но каждая из них имела какой-нибудь недостаток. Станция, предложенная Нордунгом, должна была состоять из трех отдельных частей, соединенных друг с другом воздушными шлангами и электрическими кабелями. Этими частями являлись «жилое колесо», «помещение с силовой установкой» и «обсерватория». Первое представляло собой конструкцию в форме колеса диаметром около 30 м, вращающегося вокруг своей оси для создания центробежной силы, которая компенсировала бы отсутствие силы тяжести. Ступица «жилого колеса», вращающаяся в противоположном направлении, выполняла бы функцию воздушной камеры. Энергию Нордунг намеревался получать от Солнца с помощью зеркал и паровых труб с конденсаторными трубками, помещенными сзади зеркала (рис. 68).

Рис. 68. «Жилое колесо» Нордунга.

Наряду с этими, в основном правильными, мыслями в проекте Нордунга имелся ряд принципиальных ошибок. Так, например, боясь «холодного» космического пространства, Нордунг превратил стекла иллюминаторов в выпуклые линзы для собирания солнечного света в помещении. Больше того, у каждого иллюминатора с внешней стороны укреплялось специальное зеркало для усиления солнечного света, падающего на линзы. Далее, Нордунг предлагал вращать «жилое колесо» со скоростью один оборот за 8 секунд с тем, чтобы обеспечить по краям «колеса» полную имитацию силы тяжести, то есть создать ускорение порядка 9, 81 м/сек2. Между тем вполне достаточным было бы ускорение 3, 27 м/сек2, поскольку основное назначение искусственной силы тяжести состоит в том, чтобы поставленные вещи оставались на своем месте. Если задаться величиной ускорения силы тяжести в три раза меньшей земного, то можно будет значительно облегчить станцию и удешевить доставку ее деталей на орбиту.

Вторая часть—«обсерватория»—подробно не описана. Нордунг только указал, что по форме она будет напоминать цилиндрический котел и иметь все необходимые для работы приборы. Нагреваться она должна была воздухом необходимой температуры, поступающим в нее по гибкому шлангу. Электрический кабель из «жилого колеса» обеспечивал приборы энергией. Силовая установка Нордунга представляла собой большое параболоидное зеркало с рядом паровых труб, свернутых спиралью в его фокусе.

Незадолго до появления книги Нордунга журнал «Ди ракете» опубликовал несколько статей Пирке о космической станции. В отличие от книги Нордунга эти статьи не содержали предложений относительно конструкции станции, но в них было собрано много весьма интересных фактов. Пирке начинал свои рассуждения с анализа некоторых характеристик космического корабля, предназначенного непосредственно для полета на другую планету. Он исходил из предположения, что корабль полетит на Марс и что имеется топливо, обеспечивающее скорость истечения газов порядка 4000 м/ сек.

Теоретически вполне возможно добиться такой скорости, используя химические топлива, но даже сейчас, три десятилетия спустя, создание такого топлива все еще является нерешенной проблемой. Естественно, корабль был бы весьма крупным и очень тяжелым, но Пирке это не беспокоило, так как он хотел доказать, что подобный корабль даже в исправном состоянии, вероятно, вообще не сможет оторваться от Земли. Почему? Да потому, что при старте в течение первой секунды должно было бы сгорать 105 т топлива. Чтобы показать, в какие размеры все это выльется, Пирке рассчитал ракетный двигатель с начальным расходом топлива 105 т в секунду. Площадь критического сечения сопла этого двигателя должна была составлять 148,8 м2 , а площадь выходного сечения—около 1500 м2.

Этот расчет убеждал каждого, что непосредственный старт на другую планету не может быть осуществлен даже при использовании «сверхтоплива». Каким же образом предлагал Пирке вывести корабль на орбиту вокруг Земли? Будучи щедрым в своих допущениях и исходя из скорости истечения 4000 м/сек, он определил, что относительная масса ракеты, предназначенной для этой цели, должна быть 68:1. Поэтому он считал необходимым использовать двухступенчатую ракету с мощным стартовым ускорителем. По его мнению, максимальный расход топлива при старте такого корабля составил бы около 1,5 т в секунду. Это позволяло вывести космический корабль на орбиту и постепенно накопить там запасы топлива, правда весьма дорогой ценой, —расходуя 68 т топлива на каждую тонну груза, доставленного на орбиту.