Tudi v najdrznejšem vesoljcu bi se utegnila zbuditi nemajhna groza, ko bi ob pogledu na Zemljo kot na oddaljeno kroglo pomislil, da se ji približuje s hitrostjo, ki ni nič manjša kot 12-kratna hitrost artilerijskega izstrelka, in da bo začel voziti proti njej, ali še bolje rečeno, da bo nanjo strmoglavil, ko se bo prepustil njeni težnosti.
Zato je treba poskrbeti za pravočasno zaviranje. Kako velik problem se skriva za tem, pa spoznamo, brž ko si predočimo, da tiči v vsakem posameznem kilogramu vesoljskega vozila, ki naj bi prispelo na Zemljo, toliko žive sile, kolikor jo je v vsem brzovlaku, ki vozi s hitrostjo 70 km na uro! Kot smo že omenili, pade telo na Zemljo, brž ko ga pritegne iz vesolja njena težnost, prileti pa vselej s hitrostjo, ki znaša kakih 11 000 metrov na sekun­do, pri tem pa vsebuje živo silo, ki znaša kakih 6000 ton metrov na kilogram njegove teže. To neznansko množino energije je treba vozilu med zaviranjem v celoti odvzeti.
Pri tem prideta v poštev le dve možnosti, in sicer, bodisi nasprotno delovanje pogona na povratni sunek (kot na primer »povratno« deluje stroj pri zaustavljanju ladje) bodisi zaviranje z uporom, torej z izkoriščanjem zračnega ovoja.
Pri pristajanju po prvem načinu bi moral pogon znova delovati, in sicer v smeri, ki bi bila nasprotna smeri potovanja (sl. 37). Pri tem bi vozilu pri spuščanju odvzeli energijo tako, da bi jo odpravili z enakim delova­njem v nasprotni smeri. Potrebujemo enako količino energije oziroma pogonskih snovi, kot smo ju potrebovali pri vzletu. Ker pa sta začetna hitrost pri dvigu (največja hitrost vzpenjanja) in končna hitrost pri vračanju (vpad­na hitrost) približno enaki, se tudi živi sili, od katerih v prvem primeru eno podelimo vozilu, v drugem primeru pa mu jo odvzamemo, med seboj le malo razlikujeta.
82
sl. 37. Pristajanje z zaviranjem s povratnim sunkom. Pogon »lovi« padajoče vozilo tako, da deluje nasproti smeri potovanja, torej prav tako kot pri dvigovanju »z Zemlje«.
Das auf die Erde einfaliende Raumschiff - na Zemljo padajoče vozilo; 'VVirkungsrichtung des Atriebes — smer delovanja pogona.
Celotno za zaviranje potrebno količino pogonske snovi pa je treba najprej prinesti vse do končne višine dviganja — kar je odločilno - hkrati pa pomeni neznansko poveča­nje popotnega tovora. S tem pa se hkrati poveča tudi celokupna količina pogonske snovi, ki je potrebna za polet, tako da je poleg negospodarnosti ta način zaviranja neuporaben tudi zaradi premajhne učinkovitosti sedaj razpoložljivih pogonskih snovi. Zategadelj seje treba pri zaviranju, kjer je le mogoče, izogibati že samo delni uporabi povratnega sunka.
K temu pa še dodajmo, da znotraj zračnega ovoja zaviranja s povratnim sunkom praktično ne smemo upo­rabljati toliko časa, dokler je potovalna hitrost še kozmič-no velika. Izpušni plini, ki bi jih vozilo metalo predse, bi
6*
83
bili namreč zaradi zračnega upora počasnejši kot težje vozilo, zato bi se slednje gibalo v vročini lastnih izgorelih plinov.
Drugi način pristajanja, način z izkoriščanjem zračne­ga upora, pa nastane tako, da na poti skozi zračni ovoj vozilo zaviramo s padalom ali s kakšno podobno napravo (sl. 38). Bistveno pri tem je, da se živa sila, ki jo moramo na ta način odtegovati vozilu, delno pretvarja v zračno gibanje (vrtinčenje), delno pa v toploto. Če pa zavorna pot ni zadosti dolga in je zavorni čas prekratek, se
sl. 38. Pristajanje z zaviranjem z zračnim uporom pri navpičnem
spustu vozila.
Bremsweg, d. i. die Höhe der zur Bremsung vermutlich geeigneten Schichte d. Lufthülle: etwa 100 km - zavorna pot, t. j. debelina zračnega
ovoja: nekako 100 km, ki domnevno zadostuje; 'Das auf die Erde einfallende Raumschiffna Zemljo padajoča vesoljska
ladja;
'Einfallgeschwindigkeit 11 000 m/s - vpadna hitrost 11 000 m/s;
Erde - Zemlja; Fallschirm - padalo.
84
toplota, ki nastane med zaviranjem, ne more dovolj izsevati in prenesti v okolico, kar ima za posledico, da temperatura zavornega sredstva (padala itd.) postopno narašča.
Ob vstopu v zračni ovoj ima v našem primeru vozilo hitrost 11 000 metrov na sekundo, medtem ko bi utegnil meriti del zračnega ovoja, ki bi bil dovolj gost, da bi prišel v poštev za zaviranje, komaj kaj več kot 100km. Iz tega, kar smo povedali, je povsem jasno, da bi moral na tej poti, ki je relativno mnogo prekratka za tako veliko hitrost, vsak poskus zaviranja vozila z zračnim uporom nujno povzročiti vžig.
Tako se zdi, da se mora problem vožnje po vesolju vsekakor izjaloviti, če ne že ob vzletu, pa vsaj zaradi nemožnosti varne vrnitve.
Hohmannov pristajalni manever
Zasluga nemškega inženirja dr. Hohmanna je, da je pokazal izhod iz teh težav. Po njegovem predlogu naj bi bila vesoljska ladja, podobno kot letalo, za pristajanje opremljena z nosilnimi ploskvami. Na začetku vračanja bi s povratnim sunkom podelili vozilu takšno (vodorav­no) tangencialno hitrost, da bi pri padcu ne padlo na zemeljsko površje, pač pa bi Zemljo obkrožilo na prostem obhodnem tiru, in sicer tako, da bi se ji približalo na razdaljo 75 km (sl. 39).
Z naslednjim primerom bomo poskušali prikazati ta postopek enostavneje: če kamen zalučamo, namesto da ga pustimo prosto pasti, doseže slednji tla toliko dlje, kolikor bolj smo ga pospešili. Seveda pa moremo hitrost kamna poljubno povečevati, tako da kamen ne bi več padel na razdalji 10 ali 100 metrov, pa tudi ne 100 ali
85
sl. 39. Pri Hohmannovem pristajalnem postopku izpeljemo pot vračanja na poseben način, in sicer tako, da vesoljska ladja ne trči ob Zemljo, pač pa jo obvozi na višini 75 km.
'Einfallgeschwindigkeit etwa 11000 m/sek - vpadna hitrost kakih
11 000 m/s; Erde - Zemlja; Fall zur Erde - padanje proti Zemlji; Rückkehr bahn - pot vračanja; 'Tangentiale (wagrechte) Geschwindigkeit etwa 100 m/sek - tangencialna (vodoravna) hitrost kakih 100 m/s.
1000 kilometrov, pač pa, da bi dosegel tla šele na razdalji 40 000km. V tem primeru bi krožil okoli Zemlje kot majhna lunica, ker sedaj ne bi več padel, saj meri Zemljin obseg le 40000 kilometrov. Vsekakor pa bi morali doseči točko nad zemeljskim površjem, v kateri bi lahko podelili kamnu ogromno hitrost, ki bi znašala 8000 metrov na sekundo.
86
Ta hitrost bo toliko manjša, kolikor bolj je mesto, s katerega spuščamo telo na obhod okoli Zemlje, od­daljeno od zemeljskega površja. Pri oddaljenosti nekaj 100 000 km bi znašala le kakih 100 metrov na sekundo (sl. 39). Do te ugotovitve pridemo tudi, če pomislimo, da vozilo dobiva vedno večjo hitrost samo zaradi padanja proti Zemlji. Ko pa bi končno doseglo vpadno hitrost 11 000 metrov na sekundo, bi bila ta hitrost že za 3000 metrov na sekundo večja od hitrosti 7850 metrov na sekundo, ki bi jo moralo imeti vozilo, da bi (kot prej kamen), na višini 75 km, na prostem krožnem tiru obvo-zilo Zemljo.
S presežkom hitrosti pa se bo zaradi sredobežnosti vesoljska ladja oddaljevala z večjo silo kot jo bo zmogla Zemlja pritegovati. Gre za podoben pojav, kot če bi z vozilom s preveliko hitrostjo (preveč »ostro«) zavozili v ovinek (sl. 40). Na enak način, kot je pri navzven pospe-
ši. 40. Če je sredobežnost zaradi prehitre vožnje prevelika, vrže
vozilo s ceste.
Beweegungsrichtung des herausgeschleuderten Wagens (tangential)- (tan­gencialna) smer gibanja pospešenega vozila; Bodenreibung der Räder — trenje koles s podlago; 'Fahrbahn - cesta; Fliehkraft - sredobežnost.
87
šenem vozilu sredobežnost, ki ga odnaša s ceste, večja od trenja koles s podlago, se skuša tudi naša raketa odcepiti od krožnega tira in se oddaljiti od Zemlje (sl. 41).
Pristajanje z vsiljenim kroženjem
Vse to pa lahko preprečimo z ustreznimi nosilnimi ploskvami. Pri običajnem letalu so slednje nagnjene navzgor, zato med poletom nastane vzgon, ki zmore
sl. 41. Zaradi za kakih 3000 m/s prevelike hitrosti potovanja (11 000 namesto 7850 m/s!) je sredobežnost večja kot teža, zaradi česar potegne vesoljsko ladjo s proste krožne obhodne poti.
'Einfallbahn - tir padanja; Einfallgeschwindigkeit rund 11000 m/sek - vpadna hitrost, nekako
11 000 m/s; Erde - Zemlja; Fliehkraft - sredobežnost; Freie Kreis - Umlaufbahn - prosta krožna obhodna pot; 'Geschwindigkeit der freien Kreisbahn 7850 m/sek— hitrost na prosti krožni
poti 7850 m/s. Schwerkraft - težnost.
88
nositi letalo (sl. 42). V našem primeru pa bodo nosilne ploskve naravnane prav nasprotno, torej navzdol (sl. 43); pri tem nastane proti Zemlji usmerjen pritisk, ki ob pravilni izbiri nastavitvenega kota nosilnih ploskev od­pravi presežek sredobežnosti in prisili vozilo, da ostane na krožnem tiru (sl. 44).
sl. 42. Načini delovanja nosilne ploskve pri običajnem letu letala. Zaradi zračnega upora nastali »vzgon« je naravnan navzgor in
zato nosi vozilo.
Auftrieb - vzgon; 'Erdoberfläche - zemeljsko površje; 'Fahrzeuggewicht - teža vozila; 'Flugrichtung — smer letenja; 'Luftwiderstand — zračni upor; 'Tragfläche — nosilna ploskev.
V ta namen smo namenoma izbrali višino 75 kilome­trov nad zemeljskim površjem; tam je namreč zračni tlak že tako nizek, da na vesoljsko ladjo, kljub veliki hitrosti, učinkuje približno enak zračni upor kot na navadno letalo na običajni višini.
Med »vsiljenim kroženjem« se bo zaradi zračnega upora hitrost potovanja nenehno zmanjševala, presežek sredobežnosti pa bo vedno bolj plahnel. Hkrati se zmanj-
89
SI. 43. Način delovanja nosilne ploskve pri vesoljski ladji med »vsiljenim krožnim gibanjem«. Pri tem ustvari zračni upor proti Zemlji (navzdol) naravnan »vzgon«, ki odpravi presežek sredo-
bežnosti.
'Abtrieb - vzgon; 'Erdoberfläche - zemeljsko površje; 'Fliehkraftüberschuß - presežek sredobežnosti; 'Flugrichtung - smer letenja; Luftwiderstand - zračni upor; 'Tragfläche - nosilna ploskev. '
šuje tudi potreba po nosilnih ploskvah, in sicer vse dotlej, dokler niso popolnoma odveč, torej kakor hitro se hitrost potovanja zmanjša na 7850 metrov na sekundo, zaradi česar pa bo izginil tudi presežek sredobežnosti. Vesoljska ladja bo potem na prostem obhodnem tiru krožila okoli Zemlje (»prosto krožno gibanje«, sl. 44).
Ker pa se zaradi zračnega upora potovalna hitrost še naprej zmanjšuje, polagoma pojenjuje tudi sredobežnost, vse bolj pa se uveljavlja teža. Zato moramo ponovno uporabiti nosilne ploskve, in sicer na enak način kot pri običajnem letalu (sl. 42): teži nasproti, torej gre za noseči drsni let (sl. 44).
Zaradi nenehnega pojemanja hitrosti in večje bližine Zemlje bo končno sredobežnost enaka nič; od takrat
90
SI. 44. Pristajanje z »vsiljenim kroženjem«. (Zračni ovoj in prista­jalna spirala sta na sliki - zaradi večje razvidnosti - označena višje, kot sta glede na Zemljo v resnici. Razmerja bi morala
ustrezati si. 8.)
Beginn der Bremswirkung - začetek zaviranja; 'Der für das Landungsmanöver brauchbare Teil der Lufthülle 100 km hoch - 100 km visok predel ozračja, ki je primeren za pristajalni manever;
Erddrehung — vrtenje Zemlje; Erde — Zemlja; Erzwungene Kreisbewegung — vsiljeno kroženje; 'Fahrgeschwindigkeit - potovalna hitrost; Freie Kreisbewegung — prosto kroženje; Freie Umlaufbahn... - prosti obhodni tir, na katerem se vesoljska ladja zaradi odsotnosti sile ponovno oddalji od Zemlje; 'Gletflugbewegung - gibanje pri spustnem poletu; Grenze der Lufthülle - meja ozračja; Landung— pristajanje; 'Rückkehr (Einfall-) Bahn - pot vračanja (vpadanja).
dalje in vse dokler bo trajal drsni let, pa bodo vozilo nosile nosilne ploskve.
Pot skozi zračni ovoj bi bilo mogoče na ta način tako podaljšati, da bi vozilo nekajkrat obkrožilo Zemljo. Hi­trost, ki bi nedvomno znašala 11 000 metrov na sekundo, pa bi bilo mogoče, deloma tudi z učinkovanjem zračnega upora vozila in njegovih nosilnih ploskev, medtem zmanjšati do praktične ničle, in sicer brez strahu, da bi se vozilo vnelo. Tak manever bi trajal nekaj ur.
Pristajanje po zaviralnih elipsah
S pravkar opisanim ravnanjem nam je uspelo izpeljati prestop z vpadnega na krožni tir, hkrati pa med »vsilje­nim kroženjem« primerno zmanjšati hitrost od 11 000 na 7850 metrov na sekundo. Po nekem drugem Hohmanno-vem predlogu pa dosežemo to tudi z vožnjo po tako imenovanih »zaviralnih elipsah« (sl. 45). Pri tem prista­jalnem postopku spočetka ne potrebujemo nosilnih plo­skev, pač pa si, brž ko vstopi vozilo v gostejše zračne plasti, prizadevamo, da s padalom, ki ga vozilo vleče za seboj, tako močno zaviramo, kolikor dopušča že prej omenjena nevarnost, da se preveč ne segreje.
Vsekakor s tem načinom ne zmanjšamo potovalne hitrosti toliko, kolikor bi bilo potrebno, da bi vesolj­sko ladjo privedli v kroženje. Ostane namreč še nek presežek hitrosti, hkrati pa tudi sredobežnosti, ki bo vesoljsko ladjo potegnil navzven, da bo spet zapustila zračni ovoj in se na prostem obhodnem tiru eliptične oblike (1. zaviralna elipsa) oddaljila od Zemlje; vendar sedaj ne toliko kot prej, saj se je živa sila med zaviranjem že zmanjšala (sl. 45). Zaradi delovanja težnosti se bo vozilo čez nekaj časa spet začelo vračati proti Zemlji,
92
Sl. 45. Pristajanje po »zaviralnih elipsah«. Zračni ovoj in pot pristajanja sta tudi tu, kakor na sl. 44, višje označena, kot sta v
resnici. Prim. sl 8.
'Bremsellipse - zaviralna elipsa; Bremsstrecke der Ellipsen - eliptični zaviralni tir; Erde - Zemlja; Erddrehung - vrtenje Zemlje; Gleitflug — drsni polet; 'Landung - pristajanje; Rückkehr (Einfall) Bahn - pot vračanja (vpadanja).
znova bo prevozilo zračni ovoj - pri čemer se bo zaradi padala vdrugič izničil del njegove hitrosti - spet se bo oddaljilo od Zemlje, a sedaj na še manjšem eliptičnem obhodnem tiru (2. zaviralna elipsa) itd.
93
Zaradi vedno večjega pojemanja hitrosti se bo vozilo gibalo zapored po vedno manjših »zaviralnih elipsah«, dokler ne bo končno doseglo hitrosti 7850 metrov na sekundo, z njo vred pa bo nastopilo tudi kroženje. Nadalj­nje pristajanje bo, kakor v prejšnjem primeru, potekalo v drsnem letu z nosilnimi ploskvami. Celotno pristajanje, od prvega vstopa v zračni ovoj do pristanka na zemelj­skem površju, bi v tem primeru trajalo kakih 23 ur, kar je mnogo dlje kot pri prej opisanem postopku. Zaradi tega bodo te, pri Hohmannovem pristajalnem manevru že tako ali tako predvidene nosilne ploskve, že spočetka popolnoma izkoriščene, zato pa bo tudi bolje potekalo pristajanje z vsiljenim kroženjem.
Oberthov pristajalni manever
Drugače pa je, če se izognemo nosilnim ploskvam, kakor predlaga Oberth v drugi izdaji svoje knjige, kjer se med drugim ukvarja tudi s problemi pri pristajanju. V tem primeru izvedemo pristajanje s prej opisano zaviralno elipso (sl. 45), pri čemer nosilne ploskve niso potrebne. Nadaljnji pristajalni postopek pa zaradi odsot­nosti nosilnih ploskev ne more potekati v drsnem letu. S tem, da poševno na smer vožnje namestimo padalo, pa dosežemo vzgon (torej delovanje, ki je podobno kot pri nosilnih ploskvah). Kljub temu pa bi se utegnilo pokazati, da je še kako pomemben pogon, ki bi preprečeval nadalj­nje spuščanje, in sicer s tem, da bi šel prihranek pri nosilnih ploskvah na račun resnično potrebne količine pogonske snovi; menimo namreč, da je zaviranje s po­vratnim sunkom znotraj zračnega ovoja, kljub prej nave­denim pomislekom (ogrožanje z lastnimi plini, ki nasta­nejo pri izgorevanju), v glavnem mogoče.
94
Menimo, da je izmed vseh predstavljenih rešitev, Hohmannov način pristajanja z »izsiljenim kroženjem« še najbolj prikladen.
Dosedanji izsledki
Videli smo torej, da ni tehnično izvedljiv le polet po vesolju, marveč da lahko zagotovimo tudi uspešno vrni­tev na Zemljo, zato se nam nikakor ne zdi upravičeno, da mnogi problem vožnje po vesolju odklanjajo kot utopijo, pri čemer se zanašajo zgolj na površne presoje. Za vožnjo po vesolju ni nikakršnih načelnih ovir, znan­stvena in tehnična predvidevanja pa že danes upravičeno nakazujejo uresničitev teh najdrznejših sanj človeštva. Seveda lahko minejo še leta in desetletja, saj so tehnične ovire, ki jih je treba premagati, še precejšnje, zato si noben resen mislec ne bo pred njimi zatiskal oči. Verjetno se bo tudi pokazalo, da bo treba za praktično izvedbo predrugačiti še marsikateri predlog, ki do sedaj ni bil dovolj preizkušen. Žrtvovati bo treba denar, napor, mor­da celo človeška življenja; mar nismo doživljali tega tudi v prejšnjih desetletjih ob osvajanju zračnih višav! Ko pa je v tehniki nekaj spoznano za pravilno in možno, sledi vselej tudi izvedba, četudi stoji na poti do cilja še tolikšna ovira - še zlasti, če se nam zdi, da se bo ta stvar dovolj izplačala.
Še dve pomembni vprašanji
V želji, da tu vsaj približno nakažemo, kateri vidiki zgornjih izsledkov bodo omogočali prihodnje uspehe, bi si hkrati razjasnili še dve pomembni vprašanji; do sedaj
95
smo se namreč ukvarjali le s tehnično, ne pa tudi z gospodarnostno in fiziološko platjo tega problema.
Katere praktične in dejanske koristi bi lahko pričako­vali od uresničitve vožnje po vesolju, in ali so te koristi dovolj pomembne ter se bo tudi zares pokazalo, da se ti, za izvedbo neobhodni in nedvomno ogromni stroški tudi v resnici izplačajo?
Po drugi strani pa se sprašujemo, ali človek sploh lahko živi v popolnoma drugačnih fizikalnih razmerah, ki vladajo v odprtem vesolju, in kakšni posebni ukrepi bi bili za to potrebni?
Odgovor na ti dve vprašanji bo prišel sam od sebe, ko bomo v nadaljevanju še pobliže preiskovali predvide­ne možnosti za potovanje z vesoljsko ladjo.
Pri takih raziskavah običajno najprej pomislimo na potovanje k tujim nebesnim telesom in na izkrcavanje nanje, kot to zelo romantično opisujejo nekateri pisatelji. Bodi že kakorkoli, vendar je to le zadnji del uspelega potovanja z vesoljsko ladjo. Takšno potovanje bi lahko prej prispevalo kaj uporabnega in uresničljivega, ako ne bi bilo zahteve, da je treba popolnoma zapustiti območje našega domačega nebesnega telesa in se podati proti tujim, neznanim svetovom.
Vesoljska raketa v poševnem metu
Najpreprostejši način praktične uporabe rakete kot sredstva za prevoz je, če jo usmerimo z Zemlje poševno (namesto navpično), pri čemer raketa opiše parabolo (sl. 46). Kot je znano, je met najdaljši, če meri kot, pod katerim mečemo — v našem primeru je to naklonski kot dviganja - 45° (sl. 47). V tem primeru deluje raketa kot izstrelek, vendar se razlikuje v tem, da ne potrebuje topa,
96
sl. 46. Poševni met.
Abgangswinkel - naklonski kot; Einfallgeschwindigkeit - vpadna hitrost; Wurf - (Abgangs) Geschwindigkeit - hitrost ob začetku meta; 'Wurfparabel - parabola meta; Wurfweite - domet.
sl. 47. Z dano začetno hitrostjo bomo dosegli najdaljši met, ako
bo meril naklonski kot 45°.
'Abgangsrichtung - začetna smer; 'Größte Wurfweite - najdaljši met.
ki bi jo izstrelil, da je lahko dosti težja kot običajen, še tako težek izstrelek, da ji lahko pri vzletu določimo majhen začetni pospešek, vendar bo kljub temu dosegla tako veliko začetno hitrost, da za domet vesoljske rakete sploh ne obstaja zemeljska meja.
7 Problem vožnje po vesolju
97
Ker bi lahko v najkrajšem času prenesla tovor na zelo velike razdalje, se oklepajo mnenja, da bi bilo možno ta postopek uporabiti za prenos nujnih tovorov, torej v poštne namene, za daljinsko signalizacijo itd.
To pa bi bilo možno le, če bi uspeli vpadno hitrost prihajajoče rakete pravočasno tako zavreti, da bi bil nalet upočasnjen, kajti v nasprotnem primeru bi bila uničena vozilo in njegov tovor. Po prejšnjem razmisleku" sta na razpolago dva načina zaviranja: s povratnim sunkom in z zračnim uporom. Ker pa se moramo zaradi neznanske porabe pogonskih snovi prvega načina brezpo­gojno in kjerkoli je mogoče izogibati, pride praktično v poštev le drugi način.
Prav gotovo nam ne bi uspelo zavreti s preprostim pristajanjem s padalom, saj bi pri velikosti meta, ki bi prišel v poštev, raketa padla na cilj s hitrostjo, ki bi bila nekajkrat večja od hitrosti izstrelka. Zaviralni tir, ki bi bil v najboljšem primeru znotraj zračnega ovoja, pa bi bil zaradi prevelike vpadne strmine dosti prekratek; pri tem pa je treba upoštevati še, da bi bil velik del poti, kjer bi se obneslo zaviranje s padalom, prav v spodnjih, gostih zračnih plasteh.
To velja v enaki meri tudi tedaj, če bi, kakor predla­gajo po drugi strani, zadevo uredili tako, da bi se raketa med spuščanjem ločila od koristnega tovora, in bi se slednji spustil s padalom, medtem ko bi prazno raketo zanemarili; ta ukrep namreč ne bi v nobenem pogle­du neugodno vplival niti na velikost vpadne hitrosti, predvsem pa ne bi nastala škodljiva, prevelika strmina vpada.
Če pa bi zavirali z delovanjem zračnega upora in bi hoteli, da bi prišel tovor nepoškodovan na cilj, bi morali
* Glej stran 82.
98
začeti z zaviranjem že v zgornjih, redkejših, za poto­valno hitrost ugodnih zračnih plasteh, in sicer v dolgo­trajnem, kolikor toliko vodoravnem letu, torej s Hohman-novim pristajalnim postopkom (pristajanje z drsnim letom) - temu primerno pa bi se podaljšala tudi zaviralna pot, ki ne bi bila kaj dosti krajša od celotne prevožene poti.
V primeru, ko bo treba zavirati, nam torej ne bo treba uporabiti gibanja, ki bi bilo podobno metu, pač pa bo nastopilo gibanje, ki ga bomo spoznali v naslednjem poglavju: »Vesoljska raketa kot letalo«.
Za čisti poševni met lahko torej uporabimo raketo le tedaj, kadar »varen pristanek« ni potreben, na primer kot izstrelek v vojne namene. Pri slednjem lahko brez nadaljnjega uporabimo za pogon rakete tudi trdne po­gonske snovi, kot npr. brezdimni smodnik ali kaj podob­nega, kar je, kot smo že omenili, predlagal že Goddard.*
Dati takemu raketnemu izstrelku zanesljivost za dose­ganje cilja, pa je vsekakor vprašanje njegove tehnične izpopolnjenosti. Sicer pa veliki cilji, ki bi v glavnem prišli v poštev (sovražnikova glavna mesta, industrijski predeli), že tako ali tako dopuščajo razmeroma znatna odstopanja. Kar pomislimo, da bi pri obstreljevanju z raketami, neovirano prispel iz velike daljave na cilj, ki leži daleč v sovražnikovem zaledju, že nekaj ton težek naboj; prav noben del zaledja ne bi bil varen pred napadom in tudi nobena obramba ne bi bila možna, in zatorej sprevidimo, za kakšno strašno orožje gre.
Utegne pa se primeriti, da domet rakete le ne bi bil popolnoma neomejen, kot bi končno pričakovali zaradi zmogljivosti raketnega pogona; s povečevanjem dometa stopnjujemo tudi hitrost, s katero mora zalučano telo -v našem primeru izstrelek - pasti na cilj, še prej pa
* Glej strani 51, 62.
7*
99
predreti (sl. 48) gostejše zračne plasti blizu zemeljskega površja. Če sta domet, zato pa tudi vpadna hitrost prevelika, se raketa zaradi trenja v zraku tako segreje, da je uničena (raztopljena, poškodovana) še preden pri­spe na cilj; zato na Zemljo padajoči meteorji zelo redko dosežejo zemeljsko površje, saj zaradi svoje bistveno večje vpadne hitrosti zgorijo že v visokih plasteh ozračja. Tako nam bi zemeljsko ozračje nudilo varstvo tudi v tem in še v nekaterih drugih pogledih.
Marsikomu pa se pravkar opisani, najpreprostejši način uporabe vesoljske rakete ne bo zdel ravno priporo­čilo zanjo! A prav to je usoda malone vsake večje tehnične pridobitve, da jo je namreč možno izkoristiti tudi v uničevalne namene. Mar bomo trdili, da je na primer kemija v svojem nadaljnjem razvoju enako škodljiva in nezaželena, ker nam daje orožje za zahrbtno vojno s plini? Rezultati, ki jih pričakujemo od uspešnega razvoja vesoljske rakete, in ki jih bomo spoznali v nadaljevanju, pa presegajo vse, kar nam je mogla nuditi tehnika do današnjega dne.
sl. 48. Kolikor večji je met, toliko večja je tudi vpadna hitrost (in temu primerna potrebna začetna hitrost ter višina vzpona).
'Abgangsgeschwindigkeit - začetna hitrost; Einfallgeschwindigkeit - vpadna hitrost; 'Erdoberfläche - zemljsko površje; Lufthülle - ozračje.
100
Vesoljska raketa kot letalo
Hohmann svetuje, kot smo že opienili, da vesoljsko ladjo opremimo za pristanek z nosilnimi ploskvami. V določeni fazi pristajalnega manevra" namreč slednjai obkroži Zemljo na prostem obhodnem tiru, in sicer tako, da lebdi (»nosi« jo le sredobežnost) na višini 75 km s hitrostjo 7850 metrov na sekundo (»prosto kroženj e«, str. 44). Ker pa v nadaljnjem poteku potovalna hitrost in z njo vred sredobežnost vedno bolj pojenjujeta, začne vesoljski ladji naraščati teža, ki jo morajo prevzeti nosil­ne ploskve, da bi lahko prešlo kroženje v drsni let. Zato se spušča v vedno nižje, gostejše zračne plasti, in sicer tako, da je njihov upor pri zmanjšani potovalni hitrosti in povečanem bremenu najustreznejši za doseganje po­trebnega vzgona (»drsni let«, sl. 44).
Ker bi na tak način obkrožili Zemljo v nekaj urah, se nam utrne zamisel, da bi tako vzpostavili zemeljski hitri letalski promet, in sicer z največjo možno, že kozmično hitrostjo.
Pustimo, da se primerno grajena in z nosilnimi plos­kvami opremljena vesoljska ladja dvigne le 75 km visoko, v smeri zemeljskega cilja pa ji sočasno podelimo vodorav­no hitrost 7850 metrov na sekundo (sl. 49), od tam dalje vesoljska ladja ne bo več potrebovala nobene dodatne sile za premagovanje poti do cilja, saj bo spočetka na prostem krožnem tiru, kasneje pa vedno bolj in na koncu že popolnoma v drsnem letu, ko jo bo nosil le še zračni vzgon. O pravem času pred pristankom pa bi morali končno umetno zmanjšati hitrost z zaviranjem z zračnim uporom, npr. z zadaj nameščenim padalom.
Če pa bi pri tako velikih hitrostih ta način povzročal kakšne težave, bi lahko vsekakor izbrali manjšo največjo
* Glej stran 89.
101
SI. 49. Shematična ponazoritev »hitrega poleta s kozmično hitros­tjo«, pri katerem je vodoravna hitrost tako velika (v tem primeru enaka hitrosti pri prostem obhodnem gibanju), da lahko izvede celotno pot v drsnem poletu, pred pristankom pa je potrebno še
umetno zavirati.
Aufstieg (mit Antrieb) - vzlet s pogonom; 'Fernfahrt im Gleitflug (ohne Antrieb) - potovanje z drsnim poletom (brez
pogona);
Künstliche Bremsung — umetno zaviranje; Steighöhe 75 km — višina vzpenjanja 75 km; 'Wagrechte Höchstgeschwindigkeit 7580m/sek-največja vodoravna hitrost
850 m/s.
vodoravno hitrost, ker bi pri njej potrebovali razmeroma manj umetnega zaviranja. Pri določeni največji vodorav­ni hitrosti bi celo zadostovalo že naravno zaviranje z neizogibnim zračnim uporom med vožnjo (sl. 50).
Med vožnjo v daljavo vozilo v vseh teh primerih ne potrebuje pogona. Med vzpenjanjem in vse dokler ne bi doseglo zaželene višine leta ali največje vodoravne hitro­sti, bi ga vsekakor morala poganjati potisna raketa, ki bi ga na nek način »izstrelila«, naprej pa bi premagovalo pot do cilja le s »sunkom« (prejete žive sile), zato tudi ne bi bilo opremljeno s pogonsko napravo, kvečjemu morda z majhnim rezervnim pogonom za odpravljanje napak pri ocenah za pristanek. Med vzponom in do dosega največje vodoravne hitrosti, pa bi lahko namesto potisne rakete samo vozilo, bodisi delno bodisi v celoti opravljalo pogon.
102
Sl. 50. Shematična ponazoritev »hitrega leta s kozmično hitrostjo«,
pri katerem vodoravna hitrost ravno še zadošča, da izvedemo
potovanje v drsnem poletu, če pri tem opustimo umetno zaviranje.
"Auftieg (mit Antrieb) - vzlet (s pogonom); 'Fernfahrt im Gleitflug ohne Antrieb und ohne künstl. Bremsung - potova­nje v spustnem poletu, brez pogona in umetnega zaviranja; 'Steighöhe - Steighöhe — višina vzpona; 'Wagrechte Höchstgeschwindigkeit — največja vodoravna hitrost.
Sl. 51. Shematična ponazoritev »hitrega poleta s kozmično hitrost­jo«, pri katerem najvišja vodoravna hitrost ne zadostuje za izvedbo celotnega poleta v drsnem letu in zato je treba del poti opraviti s
pogonom.
"Aufstieg (mit Antrieb) - vzlet (s pogonom); Fernfahrt - daljinski polet; Flug mit Antrieb, Fahrgeschwindingkeit im Beisp. 2500m/sek - let s
pogonom, potovalna hitrost znaša na primer, 2500 m/s; Gleitflug mit oder ohne künstl Bremsung - drsni polet z zaviranjem ali
brez njega;
'Steig - und Flughöhe im Beisp. 60 km - višina vzpenjanja in potovanja
je, na primer, 60 km; 'Waagrechte Höchstgeschwindigkeit im Beisp. 2500m/sek - največja vodo­ravna hitrost 2500m/sek.
103
Pri še manjših največjih vodoravnih hitrostih pa bi bilo treba del poti prevoziti s pogonom (sl. 51). Tedaj bi bilo treba, ne glede na to, kako bi uspel polet, v vsakem primeru tudi samo vozilo opremiti s pogonsko napravo, nositi pa bi moralo s seboj tudi toliko pogonskih snovi, kolikor bi jih rabilo za trajanje potovanja s pogonom.
Denimo, da vozilo uporablja kot pogonsko snov ben­zol in tekoči kisik, in da pri tem doseže izpušno hitrost 2500 metrov na sekundo: po prej pojasnjenih načelih tehnike raketne vožnje* bi morala biti med trajanjem pogona, zaradi doseganja ugodnega izkoristka tudi poto­valna hitrost (temu primerno pa tudi največja vodoravna hitrost) enako velika, in bi torej znašala 2500 metrov na sekundo. Najprimernejša višina leta, glede na preudarek o Hohmannovem pristajalnem postopku, pa bi bila 60 km. Pri tej hitrosti, še zlasti pa, če bi let potekal v nasprotni smeri kot se vrti Zemlja, torej v smeri od vzhoda na zahod, bi bilo delovanje sredobežnosti že tako neznatno, da bi bile nosilne ploskve obremenjene malo-dane s celotno težo vozila, namesto za gibanje nebesnega telesa pa bi šlo za čisti let letala.
O konstrukcijski izvedbi takšnega hitrega letala, ki bi ga gnal povratni sunek (raketni pogon), pa zaradi neza­dostne tehnične podlage zaenkrat raje še ne govorimo, Izdelali bi ga lahko šele takrat - in sicer, kot smo v glavnem povedali*" že za vesoljske rakete - ko bodo na praktičen način zadovoljivo rešena osnovna vprašanja raketnih motorjev.
Nasprotno pa je način potovanja, ki bi prišel v tem primeru v poštev, poglavitna stvar, zato pa je treba o njem odločati že danes. K temu, kar je že bilo povedano, dodajmo še to:
* Glej stran 36,37. ** Glej stran 78.
104
Ker je za vzdigovanje vozila na tako višino (35-75 km) potrebna znatna poraba pogonskih snovi, je treba opozo­riti, da seje vsekakor treba izogibati vmesnih postankov. Tej zahtevi v prid govori tudi okoliščina, da bi z delje­njem celotne poti skrajšali tudi zračni tir, ki ga prevozi­mo naenkrat, kar bi pomenilo razsipavanje z dragoceno energijo, da ne omenjamo še časovnih izgub, neudobno-sti, povečane nevarnosti in še vsega ostalega, kar je v zvezi z vmesnimi postanki. Bistvo hitrega letalskega prometa je v tem, da je toliko učinkovitejši, kolikor večje so (seveda v zemeljskih razsežnostih) naenkrat prepoto­vane razdalje, namreč razdalje, ki jih nismo namerno skrajšali z vmesnimi postanki.
Zato bi bila za raketno letalo prava izjema priključe­vanje na vmesne tankerske postaje in nekatere objekte pri transoceanskem zračnem prometu, kar so sicer že predlagali. Pa tudi sicer je po vsej verjetnosti napačno, če si vzamemo za zgled potovalno tehniko z našimi sedanjimi letali, ako si hočemo priti na jasno o gibanju raketnega letala, kajti slednja se od vijačnih le preveč razlikujejo.
Po drugi strani pa menimo, da je v bistvu napačno, ako vožnja raketnega letala ne poteka kot pravi »let«, pač pa bolj kot met (torej nekako tako, kot smo govorili v prejšnjem oddelku)," kar predlagajo mnogi avtorji. Pri spuščanju vozila je treba v tem primeru poleg vodoravne komponente zavirati tudi navpično komponento potoval­ne hitrosti, ki pa je zaradi majhne dolžine v najboljšem primeru ni mogoče izničiti na poti zaviranja v zemelj­skem zračnem ovoju, in zato pride namesto zračnega upora v poštev le zaviranje s povratnim sunkom, tega pa se je treba zaradi porabe pogonske snovi izogibati, kjer­koli je le mogoče.
* Glej stran 96.
105
Zategadelj moramo v bistvu preprečevati predvsem nastop navpične komponente potovalne hitrosti, to pa dosežemo predvsem s tem, če vozilo, kakor predlaga pisec, prevozi celotno pot kot letalo in kar najbolj vodo­ravno - kolikor je mogoče pa v drsnem letu (brez pogona); če poteka podobno kot zadnja faza Hohmannovega pri­stajanja z drsnim letom, ki pa se je v našem primeru šele začel, in sicer z največjo vodoravno hitrostjo.*
Največja povprečna potovalna hitrost, s katero naj bi hitro letalo v glavnem preletelo določeno progo, pa je odvisna od dolžine proge same; potovalno hitrost namreč omejuje zahteva, da se zaviranje zaradi pristajanja posre­či šele takrat, ako smo začeli z njim kakor hitro je le mogoče, torej sočasno z dosegom največje vodoravne hitrosti (sl. 52).
Za določeni tir bi bila »najprimernejša največja vodo­ravna hitrost« tista, s katero bi mogli brez večjega
Fernfahrt Aufstieg
im Gleitflug durchwegs mit künsflichtr Bremsung (mitAntrieb)
Sl. 52. Največjo srednjo hitrost dosežemo, če izberemo tako veliko največjo vodoravno hitrost, da jo še lahko umetno zavremo, brž ko smo jo dosegli. (Pri shematičnih ponazoritvah od sl. 49 do sl. 52 bi bilo, če bi hoteli ponazarjati naravno, zemeljsko površje
ukrivljeno, kakor je na sl. 53.)
Aufstieg (mit Antrieb) — vzpon (s pogonom); Fernfahrt mit Gleitflug durchwegs mit künstlicher Bremsung - potovanje z drsnim poletom, ki ga vseskozi zaviramo; 'Waagrechte Höchstgeschwindigkeit - najvišja vodoravna hitrost.
Primerjaj s tem kar smo povedali na straneh 97, 98.
106
umetnega zaviranja in v drsnem letu prevoziti pot do cilja (sl. 50 in 53). Po piščevem mnenju je za raketno letalo to tudi najprimernejši način letenja. Vrh tega pa ga je moč uporabiti povsod, še posebej pa pri največjih zemeljskih razdaljah, če le uspemo izbrati največjo vodo­ravno hitrost, saj s povečevanjem hitrosti dosežemo tudi zmanjševanje upora med vožnjo; kolikor večja je namreč vodoravna hitrost, toliko bolj se bo let približal prostemu obhodnemu gibanju okoli Zemlje, vozilo pa bo zaradi pojava sredobežnosti izgubljalo na teži; in potem je potreben toliko manjši vzgon v zraku, da lahko preložimo pot v višje, redkejše zračne plasti, kjer je manj upora — pa tudi manj naravnega zaviranja.
Velikost najugodnejše največje vodoravne hitrosti je odvisna od dolžine prevožene poti, zato jo bo mogoče napovedati, vendar šele takrat, ko bomo dobro raziskali razmere glede upora pri nadzvočnih in kozmičnih hitro­stih v najvišjih zračnih plasteh.
Sl. 53. Najprikladnejši način izpeljave »hitrega leta s kozmično hitrostjo«: glede na razdaljo izberemo tako veliko največjo vodo­ravno hitrost (»najugodnejša najvišja vodoravna hitrost«), da moremo izvesti celoten polet brez dodatnega pogona in brez umetnega zaviranja (glej shemo, sl. 50).
'Aufstieg (mit Antrieb) - vzlet s pogonom; 'Erdoberfläche - zemeljsko površje; 'Gleitflug ohne Antrieb u. ohne künstl. Bremsung - spustni polet brez
pogona in brez umetnega zaviranja; '»Günstigste waagerechte Hüchstgeschwindigkeit« - »najugodnejša vodo­ravna hitrost«.
107
dalee