Herman Potočnik
PROBLEM VOŽNJE PO VESOLJU
NARAVOSLOVNA KNJIŽNICA III.
DAS PROBLEM DER BEFAHRUNG DES WELTRAUMS
DER RAKETEN-MOTOR
von
HERMANN NOORDUNG
Hauptmann a. D., Dipl.*Ing.
Mit IOO zum Teil farbigen Abbildungen
1929
RICHARD CARL SCHMIDT © CO. BERLIN W62
HERMAN POTOČNIK
PROBLEM VOŽNJE PO VESOLJU
Slovenska matica Ljubljana 1999
Prevedel: PETER SRAKAR
Knjigo uredil in spremno besedo napisal: SANDI SITAR
CIP - Kataložni zapis o publikaciji Narodna in univerzitetna knjižnica, Ljubljana
629.76/.78:001.5 629.78(497.4):929 Potočnik H. 929 Potočnik H.
POTOČNIK, Herman
Problem vožnje po vesolju / Herman Potočnik ; [prevedel Peter Srakar; uredil in spremno besedo napisal Sandi Sitar]. - Ponatis izd. iz leta 1986. - Ljubljana : Slovenska matica, 1999. -(Naravoslovna knjižnica; 3)
Na vzpor. nasl. str.: Das Problem der Befahrung des Weltraums : der Raketen-Motor / von Herman Noordung
ISBN 961-213-058-2
I. Noordung, Hermann glej Potočnik, Herman 97674752
Avtor se je v originalni nemški izdaji iz leta 1929 (faksimile naslovnice na 2. strani) podpisal s psevdonimom Hermann Noor­dung in je dodal svoja naslova stotnik v p. ter dipl. inž. O slikovni opremi pa je zapisal, da obsega 100 deloma barvnih ilustracij (v slovenski izdaji so ponatisnjene črnobelo).


HERMAN POTOČNIK - Noordung

(1892-1929)
Vsebina
Uvod.................... 9
V oblasti teže................. 11
Praktična meja zemeljske težnosti ......... 14
Prosti obhodni tir ............... 16
Manevriranje v težnostnih poljih vesolja....... 19
Oklep zemeljskega ozračja............ 20
Do sedaj dosežene skrajne višine.......... 22
Topovski strel v vesolje............. 23
Povratni sunek ................ 24
Vozilo na vzvratni sunek............. 27
Rakete ................... 29
Dosedanji reševalci problemov vožnje po vesolju ........................... 31
Potovalna hitrost in izkoristek pri raketnih vozilih ...................... 32
Vzlet.................... 41
Splošno o gradnji vesoljske rakete......... 51
Dosedanji predlogi............... 62
Pripombe k dosedanjim konstrukcijskim predlogom ...................... 78
Vrnitev na Zemljo............... 81
Hohmannov pristajalni manever.......... 85
Pristajanje z vsiljenim kroženjem ......... 88
Pristajanje po zaviralnih elipsah.......... 92
Oberthov pristajalni manever........... 94
Dosedanji izsledki ............... 95
Še dve pomembni vprašanji ........... 95
Vesoljska raketa v poševnem metu......... 96
Vesoljska raketa kot letalo............ 101
Opazovalnica v odprtem vesolju.......... 109
Bistvo teže in možnosti njenih vplivov........ 114
Vpliv breztežnosti na človeški organizem....... 119
Fizikalno obnašanje teles ob odsotnosti teže .............................. 121
Brez zraka.................. 134
V odprtem vesolju vlada večna tišina........ 135
Sončni sij v nočni temi ............. 136
Neomejen razgled ...............  137
Brez toplote ................. 138
Ureditev vesoljske opazovalnice.......... 142
Sončna elektrarna............... 145
Oskrbovanje s svetlobo ............. 146
Oskrbovanje z zrakom in toploto.......... 148
Oskrbovanje z vodo............... 150
Sporazumevanje na daljavo............ 150
Sredstvo za upravljanje z vesoljsko opazovalnico ........................... 151
Razdelitev vesoljske opazovalnice na 3 objekte ........................... 154
Bivalno kolo ................. 155
Observatorij in strojnica............. 166
Kako je poskrbljeno za sporazumevanje na daljavo in
varnost................... 169
Razdelitev vesoljske opazovalnice na 2 objekta .......................... 170
Vesoljsko oblačilo ............... 171
Potovanje k vesoljski opazovalnici......... 174
Posebne fizikalne raziskave............ 177
Teleskop neizmernih razsežnosti.......... 178
Opazovanje in raziskovanje zemeljske površine .......................... 179
Raziskovanje zvezdnega sveta........... 180
Lebdeče orjaško zrcalo ............. 181
Najstrašnejše bojno sredstvo ........... 183
K nebesnim telesom .............. 185
Tehnika vožnje ................ 188
Start z zemeljskega površja............ 192
Vesoljska opazovalnica kot oporišče za vesoljski promet ............. 192
Dosegljivost sosednjih zvezd ........... 194
Daljni svetovi................. 197
Ali bomo kdaj dosegli stalnice? .......... 201
Domnevni potek razvoja potovanja po vesolju..... 205
Sklepna beseda................ 209
Beseda o Hermanu Potočniku in njegovem delu (Sandi
Sitar).................... 211
Izbor slovenske bibliografije o Hermanu Potočniku ......................... 237 Herman Potočnik und sein Buch Das Problem der Befahrung
des Weltraums ................ 241
Herman Potočnik and his book »Das Problem der Befahrung
des Weltraums« (The Problem of Space Travel) ........................... 243
Herman Potočnik et son livre Das Problem der Befahrung
des Weltraums ................ 245
Uvod
Že od nekdaj je videl človek v dejstvu, da je priklenjen na Zemljo, in v nezmožnosti, da se osvobodi skrivnostnih spon teže, izraz svoje zemeljske šibkosti in nezadostnosti. Pojem nadčutnega ni zaman vselej povezan z mislijo na breztežnost, na moč, s katero bi se »povzdignili v nebo«. In še danes prevladuje nekakšna dogma, da si zemeljsko bitje ne more zamišljati, da bo kdaj zapustilo Zemljo. Mar je ta nazor tudi v resnici upravičen?
Kar spomnimo se: še pred nekaj desetletji je bilo enako trdno zakoreninjeno prepričanje, da bi bilo oholo nadejati se, da bomo kdajkoli letali po zraku kot ptice. In danes! Mar se spričo bleščečih dokazov o učinkovitosti znanosti in tehnike človeštvo ne bi smelo lotiti še zadnje­ga nerešenega problema, problema vožnje po vesolju? In kot nalašč: iz »tehničnih sanjarij«, ki so doslej le dajale snov za domišljije polne romane, se je v zadnjih letih izluščilo »tehnično vprašanje«, ki so ga učenjaki in inženirji v svojih treznih delih raziskovali z vsem oro­djem matematičnega, fizikalnega in tehničnega znanja -in ga spoznali za rešljivega.
9
V oblasti teže
Odločilna ovira, ki nasprotuje vožnji po vesolju, je zemeljska privlačnost, ki jo vselej občutimo kot težo. Zatorej se vozilo, ki naj bi potovalo po vesolju, ne bo moglo zgolj pomikati dalje. Predvsem in najprej se bo moralo odlepiti od Zemlje, to je, moralo bo kljub težnosti uspeti, da bo dvignilo sebe in svoj tovor tisoče in deset-tisoče kilometrov visoko.
Ker pa je težnost sila mase, si moramo najprej priti na jasno z drugimi v naravi delujočimi silami, nato pa se še nekoliko ukvarjati z vzroki teh sil, namreč s temelj­nimi mehaničnimi lastnostmi mase; na teh vprašanjih namreč temelji problem vožnje po vesolju.
Ena od teh lastnosti je, da se vse mase vzajemno privlačujejo (gravitacijski zakon). Posledica tega pojava je, da vsaka masa deluje na vsako drugo maso s tako imenovano »privlačno silo mase«. Privlačno silo, s katero nebesna telesa zaradi njihove celotne mase delujejo na druge mase, imenujemo težnost. Z Zemlje učinkujoča »zemeljska privlačnost« povzroča, da so vsa telesa, ki se znajdejo na Zemlji, toliko »težka«, kolikor »teže« vsebu­jejo, torej, kako velika ali majhna je njihova masa. Zategadelj je privlačna sila mase (težnost) tem večja, čim večja je masa teles, med katerimi deluje. Nasprotno pa pojenjuje njena jakost z naraščajočo razdaljo (in sicer s kvadratom slednje), čeprav območje njene dejavnosti nima prave meje (sl. 1). Nič bi bila teoretično šele pri neskončni oddaljenosti. Prav tako kakor Zemlja, imajo
11
sl. 1. Potek privlačne sile Zemljine mase. Z oddaljenostjo krivulje težnosti od vodoravne osi je predstavljena pojemajoča jakost privlačnosti s povečujočo se razdaljo.
Erde - Zemlja; Erdradius, 6380km - radij Zemlje, 6380km; Größe der Schwerkraft auf der Erdoberflaäche - jakost težnosti na
zemeljski površini; 'Maß für die Schwerkraft der Erde in den verschiedenen Entfernungen -izmera zemeljske težnosti na različnih razdaljah; 'Schwerkraftkurve - krivulja težnosti.
tudi Sonce, Mesec in vsako drugo nebesno telo svoji velikosti ustrezno težnost.
Druga temeljna lastnost mase pa je, da si vsaka masa vselej prizadeva vztrajati v načinu gibanja, v katerem se je znašla (vztrajnostni zakon). Zato se bo vsaka masa, kateri želimo gibanje pospešiti, zaustaviti ali pa ji spre­meniti smer, temu prizadevanju upirala, upor pa bo povzročil nastanek tako imenovane »vztrajnostne sile mase« (sl. 2). Tega označimo v glavnem kot vztrajnostni upor, v posebnih primerih pa kot sredobežnost. Slednje le, če se je masa prisiljena gibati po ukrivljenem tiru. Sredobežnost je vselej razločno usmerjena navzven iz krivulje gibanja (sl. 3). Vse te sile: težnost, vztrajnostni upor in sredobežnost so sile mase.
Kot smo že omenili, se z oddaljevanjem proti neskonč-nosti Zemljina privlačnost vedno manjša. Vendar pa ne
12
Korper
sl. 2.
Körper - telo; Antreibende Kraft - delujoča sila; 'Schwerpunkt - težišče; 'Trägheitswiderstand - vztrajnostni upor.
moremo nikoli popolnoma zapustiti območja zemeljske privlačnosti (polja težnosti), niti ne moremo doseči dejan­ske meje zemeljske težnosti, mogoče pa je izračunati, kakšno delo bi bilo potrebno, da bi v celoti premagali to polje. Potrošena energija bi morala znašati 6380 ton metrov za vsak kilogram bremena. Nadalje je mogoče ugotoviti, s kakšno hitrostjo je treba z Zemlje zalučati telo, da se ne bo spet vrnilo nanjo. Ta hitrost znaša 11 180
sl. 3.
'Bewegungsbahn des Körpers - tir gibanja telesa; Fhehkraft - sredobežnost; Körper - telo; Schwerpunkt — težišče.
13
metrov na sekundo. Hkrati pa je to natančno tista hitrost, s katero bi zadelo ob zemeljsko površino telo, ki bi prosto padlo iz neskončne razdalje. Da pa bi podelili masi enega kilograma to hitrost, bi bili prisiljeni porabiti prej ome­njeno delo 6380 ton metrov na kilogram bremena.
Četudi ne bo nikoli mogoče zapustiti območja zemelj-ske težnosti, se kljub temu poraja možnost, da telo odtegnemo njenemu delovanju, in sicer tako, da ga podvržemo delovanju druge sile mase, ki deluje nasprot­no od zemeljske težnosti. Kot takšna pa pride, v skladu z našimi prejšnjimi ugotovitvami o temeljnih lastnostih mase, v poštev le: privlačna sila mas sosednjih zvezd ali pa v samem telesu vzbujena vztrajnostna sila mase.
Praktična meja zemeljske težnosti
Najprej se nameravamo ukvarjati z zgoraj omenjeno možnostjo. Ker ima, kakor Zemlja, tudi vsako drugo nebesno telo težnostno polje, ki se s pojemajočo močjo razteza v neskončne daljave, tičimo - vsaj teoretično - v sočasnem delovanju vseh teles. Od vseh pa zaznamo le delovanje zemeljske teže, delno pa tudi teže Meseca. Na Zemljinem površju, kjer se odigrava naše življenje, pri­vlačna sila Zemlje tako prevladuje, da delovanje težnosti, ki ga povzročajo druga nebesna telesa, praktično izgine.
Takoj pa je drugače, ko se oddaljujemo od Zemlje. Delovanje njene privlačnosti stalno pojenjuje, nasprotno pa se vedno bolj povečuje delovanje sosednjih zvezd. Ker pa slednje deluje proti zemeljski privlačnosti, mora biti v vsaki smeri od Zemlje neko mesto, kjer so privlačne sile v ravnovesju. Tostran tega mesta torej prevladuje zemeljska teža, onstran pa delovanje sosednjih zvezd. To mesto lahko označimo kot praktično mejo zemeljskega
14
težnostnega polja. Tega pojma zaradi različnih leg in stalnih sprememb položaja sosednjih zvezd glede na Zemljo ne smemo razumeti preveč strogo.
V določenih točkah praktične težnostne meje (pred­vsem v teh, ki ležijo na daljici med Zemljo in sosednjimi zvezdami) pa se privlačne sile izničijo tudi po smeri, tako da tam vlada popolno breztežnostno stanje. Takšno me­sto v vesolju označimo kot tako imenovano »breztež­nostno točko« (sl. 4).
Vsekakor pa gre samo za nezanesljivo, popolnoma labilno stanje breztežnosti. Že ob najneznatnejšem pre­miku na eno ali drugo stran grozi padec ali na Zemljo ali na sosednjo zvezdo.
sl. 4. Potek polja težnosti dveh sosednjih zvezd Gx in G2 je enak kot na sl. 1, le da je težnostna krivulja manjše zvezde G2 narisana navzdol, ker deluje njena privlačna sila nasproti privlačni sili večje zvezde G2. Breztežnostna točka je tam, kjer sta si obe polji po nasprotujočem si delovanju enaki, in se zato izničujeta.
'Schwerefrei er Punkt — breztežnostna točka.
15
Prosti obhodni tir
Ako bi hoteli doseči zanesljivo, stabilno stanje brez­težnosti, bi se morali izogniti delovanju težnosti na drugačen način, in sicer z vztrajnostnimi silami. Slednje dosežemo z ustrezno hitrostjo, če po prostem obhodnem tiru obvozimo nebesno telo, ki privlači (gravitacijsko gibanje). Pri tem nastala, vselej navzven naravnana sre-dobežnost je potemtakem s privlačnostjo v ravnovesju, in sicer samo z njo, če je gibanje krožno (sl. 5), hkrati z ostalimi pri tem nastalimi vztrajnostnimi silami pa, če ima tir kakšno drugo obliko (elipsa, hiperbola, parabola - sl. 6).
Flkhkrrft
sl. 5. Prosti krožni obhod nekega telesa okoli Zemlje. Njegova teža se zaradi pri tem nastale sredobežnosti izniči. Zaradi tega se nahaja v odnosu do Zemlje v stabilnem stanju prostega lebdenja.
'Erde - Zemlja; Fliehkraft - sredobežnost; 'Kreisförmige freie Umlaufbahn - prosti krožni obhodni tir;
Gewicht - teža;
sind einander entgegengesetzt gleich - sta si enaki po nasprotujočem si
delovanju; Umlaufender Körper - krožeče telo.
16
sl. 6. Različni prosti obhodni tiri okrog nekega planeta. Po zakonih gravitacijskega gibanja mora vselej sovpadati gorišče tira (pri krogu središče) s središčem mase (težiščem) krožečega telesa.
'Elliptische Umlaufbahn - eliptični obhodni tir; 'Himmelskörper - nebesno telo; 'Hyperbolische Umlaufbahn - hiperbolični obhodni tir; Kreisförmige Umlaufbahn - krožni obhodni tir; 'Parabolische Umlaufbahn - parabolični obhodni tir.
Na podoben način potekajo gibanja vseh lun in vseh planetov- Naša Luna, na primer, se nenehno pomika ob Zemlji s srednjo hitrostjo 1000 metrov na sekundo, a ne pade nanjo, čeprav je v njenem privlačnostnem območju, temveč prosto lebdi nad njo. Ker pa se Zemlja sama pomika s stalno hitrostjo kakih 30 000 km na sekundo, tudi ne pade na Sonce. V tako nastali sredobežnosti se izniči delovanje Sončeve težnosti na zemeljskem površju, zato pa tudi ne občutimo njegovega obstoja. V razmerju do Sonca smo »breztežni« in v »stabilnem lebdenju«, zato smo praktično »odtegnjeni« delovanju njegove pri­vlačnosti. Kolikor manjša je razdalja, na kateri se dogaja
2 Problem vožnje po vesolju
17
to kroženje, toliko močnejše je tam tudi delovanje pri­vlačne sile. Zato mora biti temu ustrezno večja nasproti delujoča sredobežnost, zaradi nje pa krožna hitrost (kajti sredobežnost narašča s kvadratom slednje). Medtem ko na primer zadostuje za razdaljo Lune od Zemlje krožna hitrost le kakih 1000 metrov na sekundo, bi morala ta pri telesu, ki bi krožilo bliže zemeljskemu površju, znaša­ti že 8000 metrov na sekundo (sl. 7). Če bi hoteli podeliti
sl. 7. Obhodna hitrost je toliko večja, kolikor bližje središču privlačnosti poteka prosto obhodno gibanje.
Erde — Zemlja; Etwa 1000m je Sekunde - kakih 1000 m na sekundo; Etwa 8000m je Sekunde - kakih 8000 m na sekundo;
'Mond — Mesec.
nekemu telesu takšno hitrost in ga postaviti nasproti Zemlje v stabilno lebdenje ter ga s tem osvoboditi zemeljske teže, bi bilo treba porabiti okoli 3200 ton metrov dela na kilogram njegove teže.
18
Manevriranje v težnostnih poljih vesolja
Obstajata dve temeljni možnosti, da se odtegnemo zemeljski teži ali delovanju teže kakšnega drugega nebes­nega telesa: doseganje praktične meje težnosti ali prehod v prosto kroženje. Kateri naj bi bil pravi način, pa je odvisno od vsakokratnega smotra, ki ga nameravamo doseči. Pri manevriranju z vesoljsko ladjo na poti v daljavo pa bi se utegnilo primeriti, da bi na območjih nebesnih teles, kjer bi nas vodila pot, obkrožili po prostih obhodnih tirih vsa ta nebesna telesa (brez kakršnegakoli pogona z dodatno silo in le z zaletom), četudi ne bi nameravali na njih pristati.
Daljšo progo bi morali potetakem sestaviti iz delcev takih krožnih tirov (prog lebdenja), pri čemer bi morali uporabiti pogon le za prehod iz težnostnega polja kake zvezde v sosednjega.
Ako bi se hoteli dalj časa zadržati na katerikoli višini nad kakim nebesnim telesom (n.pr. nad Zemljo), bi se morali prav toliko časa voziti z ustrezno hitrostjo po prostem, morda krožnem tiru, kajti le tako bi lahko vztrajali nad njim v stabilnem stanju lebdenja.
Pri dvigu z Zemlje ali kakega drugega nebesnega telesa si bomo navsezadnje prizadevali, da bomo dosegli: ali praktično mejo težnosti, z njo pa »popolno odcepitev« (odpovedali pa se bomo stabilnemu lebdenju), ali prehod na prosto obhodno pot, hkrati pa »stabilno lebdenje« (odpovedali pa se bomo popolni odcepitvi); končno pa preostane še, kar pa ne pride v poštev, da namreč pri dvigu vozilo tudi za nekaj časa odtegnemo delovanju teže, vendar se zadovoljimo le s tem, da vozilo doseže neko določeno višino, nato pa dovolimo, da se spusti nazaj na Zemljo (običajni met).
2*
19
Dejansko pa vseh teh različnih primerov ne bomo vselej strogo ločevali med seboj, temveč jih bomo pogosto uporabili tako, da se bodo med seboj dopolnjevali. Pri dviganju bomo vselej potrebovali pogon, ki pa znaša za zemeljske razmere ogromno — namreč nekako 3200-6400 ton metrov na kilogram dvigajočega se bremena — pa čeprav bi vzdigujočim se telesom odvzeli težo, ali — kar je pravzaprav isto -, če bi jim podelili neznanske, malone kozmične hitrosti kakih 8000 do 11 200 metrov na sekun­do, kar je približno 12-kratna hitrost topovskega iz­strelka.
Oklep zemeljskega ozračja
Poleg težnosti ima za vožnjo po vesolju še posebej važno vlogo tudi zračni ovoj, ki ga ima marsikatero nebesno telo, še zlasti pa Zemlja. Medtem ko je ta ovoj lahko koristen pri pristajanju, pa predstavlja pri dvigu znatno oviro.
Višino celotnega Zemljinega zračnega ovoja so ob opazovanjih meteorskih padcev in polarnega sija ocenili
sl. 8. Slika prikazuje zračni ovoj s predpostavko, da sega visoko kakih 400 km, v pravilnem razmerju do Zemlje.
20
na nekako 100 (morda 400) kilometrov (sl. 8). Gostota zraka, ki je potrebna za obstoj življenja na Zemlji, pa je prisotna le v njegovi najgloblji, nekaj kilometrov nad Zemljo ležeči plasti. Ta gostota se zelo naglo zmanjšuje in znaša na primer že na višini 5 km le polovico, na višini 15 km pa morda celo le V6 zračne gostote, kot je nad morsko gladino (sl. 9).
Pomen te okoliščine je odločilen za vprašanje vesolj­ske vožnje, kajti zanjo je zelo ugodna. Znano je, da nudi
Maß für die ü/ftdidifp den verschiedenen Höhen
Normale üiffdidife über dem Afeeressp/egef
Sl. 9. Z naraščajočo višino se izredno hitro zmanjšuje gostota zraka, kar je razvidno iz krivulje, ki je začrtana na desni strani,
in iz jakosti osenčenja.
'Flugzeug - letalo; Freiballon - prostoleteči balon; 'Geschoß der deutschen Fernkanone — izstrelek iz nemškega daljnostrelnega
topa;
Höhe in km - višina v km; 'Maß für die Luftdichte in den verschiedenen Höhen - izmere gostote zraka
na različnih višinah; 'Normale Luftdichte über dem Meeresspiegel - normalna gostota zraka
nad morsko površino.
21
zrak upor vsakemu gibajočemu se telesu. Ta upor zelo naglo narašča pri povečani hitrosti, in sicer v kvadratnem razmerju. Pri hitrostih, ki bi prišle v poštev za vesoljske polete, pa je znotraj goste zračne plasti ob Zemlji ta upor tako velik, da se zaradi njega znatno poveča delo, ki je ob povedanem potrebno za premagovanje težnostnega polja pri vzletu, in zato ga je treba pri gradnji vozila upoštevati v kar največji meri. Ker pa na vso srečo gostota zraka z naraščanjem višine upada, je njegov upor kmalu dosti manjši in ostane v znosnih mejah. Kljub temu pa je zračni ovoj pri dvigu velika ovira, saj pred­stavlja oklep, ki obdaja Zemljo od vseh strani. Njegov pomen za vrnitev na Zemljo pa bomo spoznali kasneje.
Do sedaj dosežene skrajne višine
Do sedaj je bilo že kar nekaj poskusov prodiranja v velike višine. Z letalom so ljudje že uspeli doseči višino 11 800 metrov, z balonom 12 000 m, kot alpinisti (na Mount Everest) pa 8600 metrov (sl. 9). Še više je uspelo priti tako imenovanim balonskim sondam. To so gumija­sti baloni, ki zmorejo ponesti s seboj kar največ zelo lahkih merilnih naprav. Ker se z naraščanjem višine zračni pritisk vedno bolj manjša, se balon pri vzpenjanju vedno bolj širi, dokler se končno ne razpoči. Merilne naprave pa se nato počasi spustijo s padalom, pri čemer samodejno beležijo pritisk, temperaturo in vlažnost zra­ka. S takimi balonskimi sondami je mogoče doseči višino okoli 35 kilometrov. Na višini kakih 40 kilometrov so to mejo presegli izstrelki slovitih nemških topov dolgega dometa, s kakršnimi so obstreljevali Pariz. A kaj je vse to ob neznanskih višinah, ki bi jih morali doseči, da bi prišli v odprto vesolje ali na druga nebesna telesa.
22
Topovski strel v vesolje
Pri iskanju sredstva, s katerim bi se znebili zemeljskih spon, se zdi kot naročeno pomisliti na strel iz primerno velikega orjaškega topa. Pri tem bi moral izstrelek pone-sti s seboj skoraj brezmejno energijo, ki bi jo potreboval za premagovanje težnosti in za predrtje zračnega ovoja, in sicer v celoti kot živo silo1 - torej kot hitrost. Zato je potrebno, da ima izstrelek že pri zapuščanju zemeljskih tal hitrost, ki ni nič manjša od 12 000 metrov na sekundo, saj je treba poleg dela pri vzpenjanju upoštevati še premagovanje zračnega upora.
Četudi bi današnja tehnična sredstva dovoljevala tak orjaški top in bi bilo mogoče poslati strel v vesolje (v resnici pa danes še nimamo pogonskega sredstva, ki bi bilo za ta namen dovolj učinkovito, kot je prof. H. Lorey dokazal Danzigu) - bi izid tega poskusa ne odtehtal neznanskih denarnih sredstev, ki bi bila zanj potrebna. V najboljšem primeru bi se utegnil kak »kanonir« pove­ličevati, češ da je prvi, ki mu je uspelo zalučati predmet z Zemlje, ali še raje, da je prvi obstreljeval Mesec. Pri vsem tem pa bi bilo komaj mogoče doseči še kaj več, saj bi se na poti vse, kar bi vzeli s seboj v tem »vozilu — izstrelku«, tako tovor z merilnimi instrumenti kakor potujoči gostje, že v prvem trenutku zdruznilo v kašo; zatorej bi po vsej priliki le masivno jeklo utegnilo prene­sti silovit pritisk vztrajnosti, ki bi delovala ob izstrelitvi na vse dele izstrelka, ko bi ta iz stanja mirovanja malone v eni sekundi dosegel hitrost 12 000 metrov na sekundo (sl. 10). Popolnoma pa smo prezrli vročino, ki bi nastala zaradi trenja v topovski cevi, zlasti zaradi drvenja skozi zrak.
1 Kinetično energijo (op. prev.).
23
Sl. 10. Jules Vernov orjaški top za obstreljevanje Meseca. Izstrelek je votel in je prirejen za prevoz osebja. Cev je nameščena v zemljo
kot jašek.
'Druck der Pulvergase - pritisk smodnikovega plina; Erdboden — zemeljsko površje; Pulvergase - smodnikov plin; 'Puiverladung — polnjenje s smodnikom; 'Trägheitswiderstand des Geschosses — vztrajnostni upor izstrelka.
Povratni sunek
Gornji postopek praktično torej ni uporaben. Vesolj­sko vozilo bi se moralo na drugačen način oskrbeti z energijo, ki jo bo potrebovalo za premagovanje težnosti in zračnega upora, in tudi za nadaljnje potovanje v odprtem vesolju, in sicer s pogonsko snovjo, katero bi poneslo s seboj. Nadalje bi moral biti tu še pogonski motor, ki bi dopuščal postopke, nujne med vožnjo po vesolju, kot na primer: spreminjanje ali celo odvzemanje
24
pogonske sile med vožnjo, spreminjanje smeri potovanja in še obračanje vozila pri domala že kozmičnih hitrostih, vsi ti postopki pa ne bi smeli biti nevarni za potnike in opremo.
Pa vendar, kako vse to doseči? Kako bi predvsem omogočili nadaljnje gibanje, kajti v odprtem vesolju ni niti zraka niti kakih drugih teles, od katerih bi se ploveče vozilo odrivalo in dosegalo nadaljnje gibanje po kakšni izmed do danes uporabljanih metod? (Premikanje z noga­mi pri živalih in ljudeh, zamahovanje s perutmi pri ptičih, poganjanje koles pri motornih vozilih, ladijski vijak, zračni vijak itd.)
Kot primeren način se tu ponuja dobro znani fizikalni pojav. Kdor je kdaj ustrelil (in teh izkušenj današnji generaciji ne manjka), je pri tem, neredko na resnično neljub način, razločno občutil tako imenovani »povratni sunek«. Gre za močan sunek v nasprotni smeri streljanja, ki ga zada strelcu orožje, ko se sproži. Nastane pa zaradi tega, ker smodnikovi plini pritisnejo z isto silo, s katero poženejo izstrelek, tudi na orožje in ga skušajo premakni­ti nazaj (sl. 11).
sl. 11. »Povratni sunek« ob sprožitvi kakega orožja.
Druck der Pulvergase - pritisk smodnikovega plina; 'Pulvergase - smodnikovi plini; 'Rückstoß — povratni sunek.
25
sl. 12. Kadar z roko na hitro odrinemo lahko gibljiv, masiven predmet (npr. prosto visečo železno kroglo), tudi sami začutimo pri tem znaten »povratni sunek«.
Rückstoß - povratni sunek; 'Stoß - sunek.
Pojav povratnega sunka pa lahko opazujemo tudi v vsakodnevnem življenju, čeprav največkrat ne na tako popoln način, in sicer, kadar na primer, z roko odrinemo kak premičen predmet (sl. 12), začutimo v obratni smeri jasno prav tak sunek, kot smo ga podelili predmetu, in kolikor je ta »povratni sunek« močnejši, tolikor bolj smo zaradi njega tudi sami odrinjeni, kar pa je odvisno od tega, kako močno smo sunili. Toliko večja je potem tudi »odrivna hitrost«, ki jo prejme odsunjeno telo. Po drugi strani pa podelimo predmetom, ki smo jih sunili z enako silo, toliko večjo hitrost, kolikor manjša je njihova teža, točneje, kolikor manjša je njihova masa. Pa tudi sami se bomo pri tem toliko bolj odmaknili, kolikor smo lažji.
Fizikalni zakon, na katerem temelji ta pojav, se ime­nuje »zakon o ohranitvi težišča« in pove, da skupno
26
težišče sistema teles vselej miruje, ako ga premika le notranja, med telesi delujoča sila,
V našem prvem primeru je pritisk smodnikovih plinov notranja sila, ki deluje med obema telesoma: izstrelkom in orožjem. Medtem ko zaradi tega vpliva prejme razme­roma majhen izstrelek hitrost nekaj sto metrov na sekun­do, pa je narobe hitrost, ki jo doseže dosti težje orožje v nasprotni smeri, tako neznatna, da lahko strelec z ramo prestreže njen povratni sunek. Če pa bi slednji popustil in dovolil orožju, da bi se neovirano gibalo dalje (sl. 13), bi skupno težišče orožja in izstrelka dejansko mirovalo (ostalo bi namreč tam, kjer je bilo pred strelom), orožje pa bi se gibalo dalje.
Vozilo na povratni sunek
Če bi bilo orožje pritrjeno na voziček (sl. 14) in bi se sprožilo, bi se začel voziček gibati zaradi sile povratnega sunka. Ako pa bi s streljanjem v kratkih presledkih
Nach dem Abschuß
Sl. 13. Če »povratnega« sunka orožja ne prestrežemo, se slednje (po sprožitvi) giblje nazaj, in sicer tako, da skupno težišče izstrelka
in orožja miruje.
'Gemeinsamer Schwerpunkt von Gewehr und Geschoß - skupno težišče
orožja in izstrelka; Nach dem Abschuß - po sprožitvi; Vor dem Abschuß - pred sprožitvijo;
27
Dieabgestoßen™ Massen _ T""*^ ' »
(hierSesdfosse) (öS——Toi
Sl. 14. Preprosto vozilo s pogonom na povratni sunek: voziček se giblje zaradi »povratnih sunkov«, ki nastajajo zaradi nepretrgane­ga streljanja z orožjem.
Die abgestoßenen Massen (hier Geschosse) - odrinjene mase (v našem
primeru izstrelki); 'Fahrtrichtung - smer gibanja; Rückstoß - povratni sunek.
nadaljevali, na primer kot s strojnico, bi voziček pospeše­val, in sicer tako, da bi slednjič premagal tudi vzpon. To vsekakor ne bi bilo ravno najpopolnejše vozilo s pogonom na povratni sunek.
Premo gibanje takšnega vozila nastane zato, ker vozi­ček zaluča del lastne mase, in sicer v smeri, ki je nasprotna gibanju (v prejšnjem primeru je bil to izstre­lek), sam pa se pri tem odbije od zalučanega dela mase.
Sedaj je jasno, zakaj je ta pogonski način uporaben tudi takrat, kadar je vozilo v praznem prostoru, kjer ni v njegovi okolici niti zraka niti česa drugega, od česar bi se moglo odriniti. Pogon bo razvil največjo učinkovitost šele takrat, kadar ne bo zunanjega upora.
Pri tehničnem usposabljanju takšnega vozila si bo po eni strani treba prizadevati, da bo za doseganje določene­ga pogonskega učinka vozilo odrivalo kolikor mogoče malo mase, po drugi strani pa, da bo to odrivanje potekalo na kar se da preprost, a učinkovit in zanesljiv način.
Za izpolnitev prve zahteve je predvsem potrebno, da je odrivna hitrost kolikor mogoče velika. Iz že povedane­ga, brez računskega dokazovanja in samo z razmislekom
28

dalee