Путешествия в космос
Шрифт:
Конструктор начинает выискивать возможности повышения скорости истечения газов. Для этого надо повысить температуру в камере сгорания, а значит, найти новые высококалорийные топлива. Это влечет за собой необходимость предусмотреть интенсивное охлаждение деталей двигателя, входящих в соприкосновение с горячими газами, в первую очередь камеры сгорания и сопла. А что если сделать их пористыми и сквозь эти поры подавать, продавливать внутрь жидкое горючее? Испаряясь на поверхности этих деталей, оно будет поглощать большое количество тепла и тем самым охлаждать их. И конструктор решается увеличить скорость истечения газов
При скорости истечения газов в 5000 метров в секунду и допустимом ускорения в 10g для того, чтобы придать требующуюся космическую скорость 1 килограмму ракеты, надо сжечь 10 килограммов топлива.
Соотношение весов получается как раз таким, как у ведра — металлического сосуда, наполненного жидкостью. Создать конструкцию тары с таким соотношением весов можно, — это будет тонкостенная жестяная бочка, наполненная горючим, но ни для двигателя, ни для пассажиров, ни для приборов ни грамма веса уже не останется. А ведь нельзя сжечь все топливо при взлете, надо его взять и с собой для посадки на планету и для возвращения на Землю. Это тоже полезный груз.
Что же делать. Дальнейшего увеличения перегрузки человеческие организмы не вынесут, — этот путь закрыт. Дальнейшего повышения скорости истечения газов горения при современном уровне техники ожидать трудно. Конструктор откладывает в сторону свои таблицы.
Вот как зависит количество топлива, необходимого для сообщения 1 кг массы космической скорости, от скорости истечения газов из сопла реактивного двигателя и допустимого ускорения.
Отношение масс ракеты до взлета (ракеты с полным запасом горючего) и ракеты, набравшей уже требующуюся космическую скорость, получается при имеющихся у нас научно-технических возможностях таким, которое исключает возможность сооружения космического корабля. Железной логикой цифр конструктор доказал, что космический полет при существующем уровне развития техники невозможен.
Так ли это?
КОСМИЧЕСКИЕ ПОЕЗДА
Выгорело топливо в первой ступени, и она отцепилась, уменьшая массу ракетного поезда. Эта идея К. Э. Циолковского открывает реальную возможность космических сообщений средствами современной техники.
Да, это так. И конструктором, впервые сделавшим все эти выкладки, может быть, не совсем в изложенной нами последовательности, был сам Циолковский.
Что же делать? Ждать, когда химики найдут сверхкалорийные, ультратеплотворные тяжелые топлива, а металлурги изготовят сверхтугоплавкие, ультражаростойкие материалы?
Нет. Искать принципиально новые решения вопроса.
Советский инженер Фридрих Артурович Цандер внес свою долю в решение проблемы космического полета. Самый трудный участок пути космического корабля, говорит он, — это первый участок — взлет и движение через атмосферу.
— Крылья?! Лишний вес!
— Крылья можно сделать из горючих материалов, — отвечает Цандер, — из сплавов магния, лития, алюминия. Пройдя атмосферу, в космическом пространстве, эти ненужные уже крылья можно просто сжечь как топливо для двигателя корабля.
Что же? Это уже не так плохо, сжечь часть «ведра» в качестве горючего. Но это еще не кардинальное решение проблемы.
Новую идею выдвинул Циолковский. Он предложил направить в космическое пространство не одиночную ракету, а целый космический поезд. Самую маленькую ракету, ту, которая должна отправиться на разведку иных миров, несет в качестве полезного груза большая ракета, которая в свою очередь является пассажиром еще большей ракеты. Количество таких ступеней определяется скоростью, которую требуется развить.
Работают ракеты в обратной последовательности. Вот стоит на старте такой трехступенчатый поезд ракет. Первыми начинают работать двигатели самой крупной ракеты. Она подпрыгивает и стремительно исчезает в небе, неся на себе своих пассажиров. Дальнейшее наблюдение за нею ведется с помощью телескопа.
Исчерпав все топливо, достигнув определенной высоты и развив некоторую скорость, этэ ракета внезапно отделяется, бросает своих «пассажиров» на произвол судьбы. Но только этого момента И ожидала вторая по величине ракета. Из сопел ее реактивных двигателей протянулись назад огненные нити. Сжигая свое горючее, она продолжает путь, еще увеличивая скорость.
Когда выгорит горючее и в этой ракете, она отцепится и начнет работать третья, последняя. Она уже сможет развить требующуюся космическую скорость.
Расчеты убедительно подтвердили правильность этой идеи Циолковского. В последние годы уже были разработаны практически выполнимые проекты составных космических поездов, способных долететь, например, до Луны. Один из таких проектов, например, предусматривал создание десятиступенчатой ракеты, общий начальный вес которой составлял 63 тонны. Запуск этой ракеты позволил бы забросить на Луну груз с массой в 4,5 килограмма.
Это, конечно, не много. Но разве это меньше первых прыжков еще не умевших летать аэропланов начала века?!.
Правильность и плодотворность этой идеи Циолковского нашли в наше время и опытное, практическое подтверждение. Еще со второй мировой войны известна всем германская ракета «Фау-2». Развивая максимальную скорость около 1,6 километра в секунду, она при вертикальном запуске поднимается на высоту в 185 километров. Другая довольно широко известная ракета — «Вак Корпораль» развивает максимальную скорость в 1,2 километра в секунду и достигает высоты в 70 километров.
В 1949 году эти две ракеты соединили в одну. Пассажиром более тяжелой ракеты — «Фау-2» — сделали легкую ракету «Вак Корпораль». Установили механизмы, которые отцепляли «всадника» от «лошади», когда горючее в баках «Фау-2» выгорало до капли. Сконструировали дополнительные механизмы, которые включали двигатели маленькой ракеты как раз в тот момент, когда она отцеплялась от большой. И ракеты запустили.
На первый взгляд кажется, что достигнутая меньшей ракетой высота должна в крайнем случае равняться сумме высот, достигаемых обеими ракетами порознь, то есть составлять величину около 250 километров.