Джулио Костанци родился в 1875 г. Первоначально он был офицером артиллерии итальянской королевской армии, а в 1911 г. вступил в военно-инженерный батальон. Это подразделение являлось центром военно-воздушных сил Италии с их свободными и привязными аэростатами, дирижаблями и гидропланами. Оно имело, кроме того, лабораторию, оснащенную аэродинамическими трубами. Костанци, по образованию гражданский инженер, руководил этой лабораторией, созданной хорошо известным пионером авиации и космонавтики Гаэтано Артуро Крокко (1877-1968) [1].

Во время первой мировой войны Костанци был командиром эскадрильи разведывательных самолетов. В конце войны в чине подполковника он возглавил Экспериментальную станцию ВВС. В 1923 г. полковник Костанци вступил в новое, только что созданное автономное подразделение технического назначения королевских ВВС. Позже он становится помощником министра авиации по технике и профессором Военно-воздушной академии в г. Казерта.

В 1928 г., в чине генерала, Костанци вышел в отставку из ВВС и был назначен членом Государственного совета. В 1938 г. он стал президентом Итальянского авиационного бюро — организации, аналогичной американскому Федеральному авиационному агентству — и находился на этом официальном посту до 1945 г. Он был автором ряда технических статей. Умер в 1965 г. в возрасте 90 лет,

В 1914 г. Костанци опубликовал в выпускавшемся в то время итальянском журнале AER [2] статью, которую можно рассматривать как первый вклад Италии в изучение космических полетов. В образной форме Костанци пророчески предвосхитил некоторые характерные черты и проблемы космического полета, а также до некоторой степени возможность использования ядерной энергии для полетов космических летательных аппаратов. Удивительна его столь верная интуиция относительно того, что свершилось более чем 40 лет спустя, и, поскольку статья эта небольшая, целесообразно привести ее полностью:

«По-видимому, теперь героический период покорения воздушного пространства подходит к концу. Когда в недалеком будущем люди, устремленные к великим попыткам, после перелета через Атлантический океан и полетов вокруг земного шара будут искать новые препятствия, чтобы преодолевать их — тогда начнется прометеев век покорения неба.

Действительно ли это время можно считать эпохой выхода из сферы притяжения Земли и поиска колоний в космическом пространстве? В сущности Земля становится, по-видимому, слишком тесной при таком, чрезвычайно дерзком сравнении с этим пространством, так что глубокие смелые умы могут серьезно размышлять над проблемой, рожденной фантазией поэтов и писателей. Эти люди удивляются: действительно ли непреодолимы барьеры, подавляющие стремление к более высоким полетам, и человечество вечно будет находиться в плену нашей тесной планеты. Низкая плотная атмосфера теряет свою привлекательность. Она такая плотная, что громадные, наполненные водородом корабли могут в ней плавать, а тяжелые крылатые машины удерживаться, как на незримых рельсах. Она настолько трудно проницаема, что только при огромном расходе энергии с трудом можно достичь скорости в несколько сотен километров в час. Однако на небольшом расстоянии от нас, так сказать в нескольких километрах от нашего дома, можно выйти в безвоздушное пространство, которое бесконечно, безгранично, не оказывает сопротивления, где нет ночей, не существует ограничения скоростей и Солнце сверкает в безоблачном небе.

Некоторые люди, одаренные верой, энергией и принадлежащие к героическому поколению, которое уже добилось определенной конечной цели, готовят себя к новой попытке. Рябушинский из России объявил, что собирается начать некоторые предварительные эксперименты в своей лаборатории в Кучино. Во Франции Эсно-Пельтри [3], один из первых покорителей воздушного пространства, показывает на основании тщательных продуманных расчетов, что имеющиеся трудности, серьезные и непреодолимые сегодня, связаны в основном с решением вопросов механики и конструирования, а значит, существует практическая возможность их преодоления.

Какие летательные аппараты смогут вылететь из атмосферы в космическое пространство, где нет больше воздуха, необходимого для подъема и для поддержания жизни? Существует ли в общих чертах двигатель (еще не созданный человеческим гением), способный сообщать тягу летательному аппарату и в вакууме космического пространства?

Уже давно хорошо известно каждому, что такой двигатель существует. Чтобы понять принцип работы такого двигателя, который будет еще лучше работать в вакууме, достаточно вспомнить пушку, которая откатывается назад на своем лафете при выбрасывании снарядов с огромной скоростью. Во всяком случае, принцип так называемого реактивного двигателя хорошо известен. Проблема заключается в том, чтобы определить энергию, необходимую для достижения этой цели, что сопряжено с неизбежными естественными трудностями.

Известно, что энергия, необходимая для переноса тела с поверхности звезды в бесконечность, определяется по формуле

Согласно этой формуле тело, запущенное с поверхности Земли со скоростью, равной или превышающей 11280 м/сек, не может возвратиться обратно на Землю, а будет продолжать двигаться бесконечно долго. Для сообщения такой скорости телу весом 1 кг на Земле необходимо затратить 6871103 кгм энергии, эквивалентной 14970 кал. А так как 1 кг смеси водорода с кислородом заключает в себе значительно меньше энергии, т. е. 1420 кал [4], то, следовательно, 1 кг указанной смеси не может перенести в бесконечность даже 1 г собственной массы.

С другой стороны, 1 кг радия, в котором содержится 2 900 000 000 кал., обладает энергией, в 194 000 раз превышающей требуемое количество.

Эсно-Пельтри показал, что тело, находящееся на Земле, при воздействии на него постоянной силы, превышающей собственный вес и направленной вертикально вверх, может приобрести такую скорость, что на высоте, приближенно равной радиусу Земли, тяга окажется ненужной.

Давайте проанализируем порядок величины энергии, необходимой для переноса тела, например, с Земли на Луну и возвращения его обратно на Землю. Надо рассмотреть три фазы:

Первая фаза. Тело разгоняется до высоты 5780 км; в таком случае скорость его достигает 8180 м/сек, затраты времени — 24 мин. 9 сек;

Вторая фаза. Двигатель отключается; тело продолжает двигаться по инерции; в момент, когда силы его притяжения Землей и Луной становятся равными, скорость должна будет уменьшиться до 2030 м/сек и затраты времени составят 48 час. 30 мин.

Третья фаза. Двигатель создает отрицательное ускорение для спуска и прилунения; на эту фазу уходит 3 мин. 46 сек. Общие затраты времени с момента старта до прилунения должны составлять 48 час. 58 мин., и столько же времени уходит на обратный путь. Во время обратного полета на Землю, как и при полете к Луне, двигатель должен работать только 28 мин.

Предположим теперь, что вес летательного аппарата 1000 кг, из которых 300 кг расходуются (такое соотношение является обычным для современных самолетов). Небольшой расчет показывает, что двигатель должен иметь мощность 414 000 л. с. Такой летательный аппарат при скорости 10 км/сек может затратить 47 суток 20 час. для достижения Венеры и 90 суток 15 час. — Марса.

Анализ вероятных ощущений космонавта во время полета заслуживает особого внимания. Помимо затруднений, возникающих из-за температуры и космической радиации, по-видимому, существует серьезная трудность физиологического характера. До расстояния 5780 км от Земли путешественник будет чувствовать себя так, как будто бы его нормальный вес увеличился в раз; это ощущение, хотя и неприятное, не причинит его организму какого-либо вреда. Но на втором этапе, когда наступит невесомость, космонавт будет чувствовать, будто он падает вместе с летательным аппаратом, в котором находится. В этом случае потребуется восстанавливать гравитационное поле посредством постоянного ускорения, создаваемого двигателем, управляемым так, чтобы в каждый момент ускорение равнялось ускорению силы тяжести. Такое устройство исключит упомянутое выше неудобство, но вызовет постепенное возрастание скорости до 61 700 м/сек — в случае полета к Луне и уменьшит необходимое время полета до 3 час. 5 мин. Потребная мощность двигателя должна достигать 4 760 000 л. с. Если, однако, принятые выше 300 кг топлива были бы динамитом, то они составили бы необходимого топлива; в противоположность этому, если бы топливом был радий, то та же величина уже превышала в 433 раза вес требуемого топлива. При полете с постоянным ускорением можно было бы достичь Венеры за 35 час. 4 мин. при максимальной скорости 643 км/сек, а Марса — за 49 час. 20 мин. при максимальной скорости 833 км/сек.

Порядок величин таких скоростей равен порядку скоростей небесных тел, и чтобы получить на старте необходимую концентрацию энергии, потребуется использовать атомную энергию.

Если бы летательный аппарат весом 1000 кг имел на борту 400 кг радия, из которого мы были бы в состоянии извлечь необходимую энергию, то этого количества топлива было бы достаточно для полета к Венере с возвращением на Землю, но едва ли хватило бы для аналогичного полета к Марсу и обратно (предполагается, что в обоих случаях полет происходил бы с постоянным ускорением).

Следовательно, трудности, которые препятствуют осуществлению этой последней грезы человечества, не противоречат человеческому разуму, а зависят только от возможностей практического осуществления необходимых устройств. Сейчас наблюдается удивительно ускоренный рост открытий в области механики и поэтому можно сомневаться, но нельзя отрицать такую возможность.

С другой стороны, дискуссии и прогнозы бесполезны и неплодотворны. Мировой прогресс создается упорными усилиями, а не словами и формулами. Ученые, возможно еще будут вести дискуссии, когда первый метеор-автомат проникнет в межпланетное пространство».

Теперь прокомментируем некоторые положения этой статьи.

С удивительной интуицией Костанци указал на необходимость применения реактивных двигателей, а также проведения экономических расчетов при полете на дальнее расстояние, учитывая огромное количество топлива, расходуемого в космических полетах.

Что касается соображений автора относительно полетов на Луну, то следует отметить, что вторая космическая скорость не будет достигнута, так как Луна является спутником Земли и, следовательно, всегда находится под действием силы земного притяжения. Тем не менее, как хорошо известно, скорость, необходимая для полета на Луну, очень близка ко второй космической скорости (немного ниже ее). Соображения по второму этапу полета к Луне представляются недостаточно ясными.

Повторный запуск двигателя во время третьего этапа, вероятно, предназначен для торможения при снижении на поверхность Луны, но автор не говорит об этом явно.

Отношение веса топлива к полному весу космического летательного аппарата значительно выше, чем предполагал автор, приведенное им отношение приемлемо для существовавших в то время самолетов.

Поражает очень верная концепция автора о физиологических ощущениях космонавта во время полета с неработающим двигателем и о создании искусственного ускорения для их устранения. При получении этого необходимого, по мнению автора, результата им не принимаются во внимание полеты без ускорения. Вальтер Гоман в 1925 г. еще не показал преимущество полетов по котангенциальным траекториям [5].

Неясно, как была вычислена величина требуемой мощности — 4 760 000 л. с. [6]. Было бы лучше, как хорошо известно, оперировать величиной тяги, а не мощности, или рассматривать энергию вместо мощности, как это сделал автор в начале своей статьи.

Наконец, интуиция автора относительно преимуществ, которые дает использование атомной энергии для облегчения космических полетов, действительно совершенно поразительна.

В заключение можно сказать, что, несмотря на некоторые неточности, работа Костанци — очень интересное, ценное, изобретательное предвосхищение многих космических событий, которые произошли более чем 40 лет спустя.

1. Luigi Crocco. Gaetano Arturo Crocco, 1877-1968, «Astronautica Acta», vol. 14, no. 6 (October 1969), p. 689. — Ed.

2. Giulio Constanzi, To Escape from the Planet, «AER», no. 5, 1914.

3. Robert Esnault-Pelterie, Considerations sur les resultats de rallegement inde-fini des moteurs, «Journal de Physique theoretique et appliquee», ser, 5, voi. 3, mars 1913, pp. 218-230.

4. По-видимому Костанци, базируя свои расчеты на расчетах Робера Эсно-Пельтри, делает такую же ошибку в своей первоначальной статье, где он перефразирует Эсно-Пельтри. Исправленная величина должна составлять 3860 кал. См. стр. 222 из работы [3] или стр. 296 из работы Andrew Q. Haley. Rocketry and Space Exploration (Princeton, New Jersey: D. Van Nostrand Company, Inc., 1958), которая содержит полный перевод на английский язык статьи Эсно-Пельтри 1913 г.

5. Walter Hohmann. Die Erreichbarkeit der Himmelskorper. Munchen-Berlin, R. Oldenbourg, 1925.

6. Объяснение этой цифры приведено на стр. 230 работы Эсно-Пельтри [3].