Путешествия в космос
Шрифт:
Правда, если взрыв произвести на дне канала орудия, имеющего только один выход для газов, скорость газов может превысить эту величину. Произойдет это за счет того, что часть газов у закрытой тыльной части дула останется неподвижной и ее энергия как бы передастся тем частицам, которые имеют возможность свободно двигаться. Но и в этом случае частицы газа, образовавшегося при взрыве, не смогут развить космической скорости.
Тем более не сможет приобрести ее снаряд, движимый этими потоками расширяющегося газа. Расчеты показали; что даже в тех случаях, когда снаряд весит значительно меньше, чем пороховой заряд, в самом длинном орудии его не удается разогнать до скорости, превышающей 5–6
Правда, в последние годы ученые открыли новый способ концентрировать энергию взрывчатых веществ — так называемое явление кумуляции. Это явление может без труда наблюдать каждый. Возьмите стакан воды и пипетку и осторожно капните из нее одну каплю с высоты 20–25 сантиметров на ровную поверхность воды в стакане. Вот наша капля коснулась воды, слилась с ней, и на поверхности воды образовалось небольшое углубление — лунка. Затем эта лунка начинает заравниваться, и из центра ее вдруг стремительно вылетает вертикально вверх крохотная капелька. Вот что произошло в лунке, «выстрелившей» вверх своей капелькой.
Как только упавшая капля образовала лунку, чтобы заполнить ее, н нее с разных концов устремились струйки воды. Они столкнулись в середине, и вся их энергия сообщилась крохотной капельке, вылетевшей вверх.
На этом же принципе работают так называемые кумулятивные снаряды. Струи газов, образующиеся при горении взрывчатого вещества в таких снарядах, направляются к одному центру, и одна из струек приобретает при этом колоссальную скорость (в несколько десятков километров в секунду) и колоссальную разрушительную силу. Советский ученый проф. Г. И. Покровский в 1944 году сообщал таким способом струе газообразного металла скорость до 25 километров в секунду. Американские ученые В. С. Коски, Ф. А. Ласи, Р. Ж. Шреффлер, Ф. Т. Уиллинг в 1952 году, продолжая работы Покровского, достигли скорости до 90 километров в секунду.
Поместив космический корабль в центр гигантского кумулятивного заряда, может быть, и можно будет сообщить ему космическую скорость. Но нет сомнения, что в момент соударения газовых струй взрывчатого вещества, космический корабль, каким бы крепким он ни был, будет раздавлен, разбит, весь превращен в парообразное состояние. Проф. Покровский считает, что молекулы вещества, которому он при кумулятивном взрыве сообщал скорости в несколько десятков километров в секунду, теряли свои электронные оболочки, уплотнялись от сверхвысокого давления до того, что это вещество становилось подобным звездному веществу «белых карликов».
Возможно, что кумулятивные выстрелы и будут когда-нибудь применяться для того, чтобы забросить за атмосферу в космическое пространство запасы каких-либо металлов или веществ. Но применение их для целей пассажирских сообщений более чем сомнительно.
Таким образом, использование для космических путешествий гигантских артиллерийских орудий, даже самых совершенных систем, надо считать отвергнутым навсегда. С их помощью мы не сможем получить необходимых нам высоких начальных скоростей движения снаряда.
Явление кумуляции в стакане воды. Упавшая из пипетки капля создает на поверхности воды лунку (А), в которую устремляются со всех сторон струйки воды (Б),
ЭЛЕКТРОПУШКА
Так, может быть, заменить пороховую пушку электропушкой? Устройство ее довольно просто: она представляет собой гигантский соленоид или целый ряд соленоидов, в которые и втягивается сделанный из железа космический снаряд. С помощью электропушки мы можем сообщить этому снаряду теоретически любое количество энергии, то есть любую скорость.
Прежде чем отвергнуть или принять электропушку как возможное средство для космических сообщений, остановимся еще на одном препятствии на пути осуществления космического полета. Мы имеем в виду, конечно, полет корабля с живым экипажем. Первым препятствием, как мы уже отметили, является необходимость сообщить кораблю очень высокую скорость, что сделать мы пока что не умеем.
Второе препятствие состоит в том, что эта скорость должна достигаться не сразу, а постепенно. Ускорение космического корабля не должно превосходить совершенно определенной величины.
Ускорением называется прирост скорости за единицу времени. Тело, свободно падающее, увеличивает скорость своего падения за каждую секунду под влиянием притяжения Земли на 9,81 метра в секунду. Эту величину ускорения принято обозначать буквой «g». Следствием земного притяжения является и ощущаемый нами вес предметов.
Человеческий организм, отлично приспособившийся к земным условиям, к земному притяжению, может выдержать далеко не всякое ускорение. Лучше всего могут об этом рассказать пилоты скоростных самолетов, которым при исполнении фигур высшего пилотажа нередко приходится находиться в условиях очень высоких ускорений, так называемых перегрузок. Во время войны в одной из стран гитлеровской коалиции был испытан сверхскоростной истребитель. По замыслу конструкторов, этим истребителем выстреливали, как снарядом, сообщая ему за короткое время чрезвычайно высокую скорость. Затем, уже высоко в небе, летчик начинал сам управлять своим самолетом-снарядом.
Однако от этой идеи пришлось отказаться. После первого же испытания катапульты, выбрасывающей самолет, летчика вынули из-под обломков машины с переломленным позвоночником: чрезмерное ускорение раздавило его.
Максимальное ускорение, которое может выдержать человек, да и то в течение очень короткого времени, исчисляемого несколькими долями секунды, — это 80–90 метров в секунду за секунду. И при этом ускорении человек чувствует себя так, словно все его члены налиты свинцом. Он хочет открыть глаза, но не может, верхнее веко стало таким тяжелым, что мускул уже не в силах поднять его. Чтобы пошевелить рукой, ему надо сделать очень большое усилие: каждый кулак словно превратился в 10-килограммовую гирю, а к каждой ноге словно привешены гири по добрых полсотни килограммов.
Вернемся к электропушке. Да, она может сообщить нашему космическому кораблю требующуюся скорость. Но если мы сделаем ее длиной в 300 метров, — такой была колумбиада в романе Жюля Верна, — ускорение, которое получит корабль, пролетая через ее ствол, раздавит пассажиров.
Для того чтобы уменьшить ускорение, надо растянуть его на более длинный промежуток времени. Надо значительно увеличить длину ствола нашего орудия-соленоида.
Во сколько же раз?
Если мы примем, что человек может при некоторых условиях переносить без вреда для себя ускорение около 40 метров в секунду за секунду, то нам понадобится орудие длиной около… 800 километров! Совершенно очевидно, что создать электропушку такой длины немыслимо.