Недавнее заявление профессора Пикеринга относительно того, что наблюдения за планетой Марс едва ли могут дать нам намного больше того, что известно теперь, если только не будет открыт какой-то способ очень сильного увеличения мощности наблюдательных инструментов, вызывает вопрос, как много мы можем узнать о планетах нашей системы. Существуют три возможных способа получения такой информации: наблюдения с Земли, «связь» с планетами и наше физическое перемещение на планеты. Наблюдения на расстоянии даже в лучшем случае не могут быть полностью удовлетворительными; взаимная связь — это вопрос чисто умозрительный; перемещение же в космосе между планетами считается, как бы само собой разумеющимся, невозможным.

Не рассматривая первые два способа, важно установить, возможен ли последний из них, ибо, если бы такое перемещение могло происходить, это имело бы колоссальное значение для науки. Планеты на различных стадиях своего развития подвергаются тем же самым формирующим силам, что и наша Земля, и имеют, следовательно, те же самые геологические формации, а возможно и жизнь, что и у нас в прошлом, а может быть и в будущем. Но пойдем далее. Эти силы действуют в некоторых случаях в условиях, совершенно отличных от тех, при которых они действуют на Земле и, следовательно, должны вызвать эволюцию форм, отличных от тех, какие когда-либо были известны человеку. Ценность такого, как этот, материала для науки столь очевидна, что не требует доказательств.

Задача перемещения в межпланетном пространстве сложна, но каково бы ни оказалось ее решение, должны выполняться некоторые определенные физические законы. Имея это в виду и учитывая силы природы, которые были открыты до настоящего времени, можно получить точную оценку возможности, основанной на использовании этих сил. Естественно, что обсуждение этой проблемы делится на три вопроса: поддержание жизни в космосе, защита против случайностей во время перелета и средства движения. Что касается первого из них, то существенным являются пища, воздух и тепло. Об этом не стоит много говорить. Запас пищи и обновление воздуха в замкнутом пространстве — задачи уже решенные; для сохранения же тепла, если даже температура наружного пространства близка к абсолютному нулю, можно использовать сосуд типа сосуда Дьюара, в котором длительное время держат жидкие газы при температуре лишь несколькими градусами выше абсолютного нуля.

Второй вопрос. Читатели, возможно, удивятся: какая случайность может произойти в «космическом пространстве», которое обычно считается лишенным вещества? Но нужно вспомнить, что вещество в той или иной мере там все же присутствует. По оценкам сэра Нормана Локьера^[2], между отдельными метеорами в космосе в среднем около 250 миль, а между метеорными потоками или ливнями, вероятно, до 60 миль. Если вспомнить также, что они перемещаются в пространстве со скоростью планет — несколько миль в секунду — то очевидно, что их следует принимать во внимание, если даже они весят в среднем всего несколько гранов^[3]. Эти метеорные потоки движутся вокруг Солнца по различным орбитам, причем они изменяют свой курс под влиянием все время меняющегося планетного притяжения.

Кажется, что наипростейшим средством защиты от метеоров будет использование одного из потоков в качестве экрана. Если выбрать поток, орбита которого пересекает орбиту Земли и орбиту планеты, которую желательно достичь, а затем проникнуть в самую толщу этого потока во время его прохождения мимо Земли и если держаться как можно ближе к этой части потока во время перелета, то, вероятно, сам поток помешает другим метеорам вторгнуться в него и нанести повреждения аппарату. Посадка на другой планете должна происходить на стороне, противоположной той, к которой приближался поток, иначе, когда скорость уменьшится, аппарат подвергнется бомбардировке со стороны того самого потока, с которым он проделал путешествие. Такое маневрирование возле планеты не является неразумным, поскольку метеорные потоки имеют значительную ширину и боковое движение на малой скорости могло бы вызвать лишь безобидные столкновения. Очевидно, что в этом предложении заключается много неясного, но его цель состоит в том, чтобы только показать, что защита от метеоров во время полета никоим образом не является неразрешимой задачей.

Третье и самое существенное рассуждение касается самодвижения тел [в космосе]. К этой части задачи мы можем применить закон Ньютона о действии и противодействии и закон сохранения энергии, а в результате сделать выводы о его реальности. В этом случае первый закон просто означает, что невозможно вызвать движение одного тела без того, чтобы не оттолкнуться от какого-то другого тела, т. е. от вещества или эфира. Второй закон означает, что если тело с заданной массой поднять на заданную высоту над поверхностью Земли, то будет израсходовано некоторое количество энергии, независимо от того, какой способ был использован для поднятия тела.

Прежде чем рассматривать применение принципа сохранения энергии, нужно сделать одно допущение. Необходимо, чтобы тело, покидающее Землю, как можно быстрее приобрело бы скорость метеорного потока. Скажем, что это должно произойти в пределах 2000 миль от поверхности Земли на стороне, противоположной той, к которой приближается поток. Такое предположение кажется обоснованным, если помнить, что в пределах этого расстояния практически вся необходимая энергия может находиться в веществе, несомом этим телом. Предполагается, что за пределами этого расстояния будет достаточно солнечной энергии. Очевидно, что это слишком благоприятное предположение, так как притяжение Земли за пределами 2000 миль все еще значительно.

Давайте подсчитаем количество энергии, необходимой для поднятия массы весом в 1 фунт на высоту в 2000 миль таким образом, чтобы расходовался только минимум энергии. Это означает, что подъем должен производиться по возможности в наикратчайшее время. Для этого надо, чтобы тело начало стартовать с высокой скоростью, которая затем уменьшается и доходит до нуля на высоте в 2000 миль. Из скорости, приобретаемой телом при падении на Землю, мы можем определить потенциальную энергию, которой оно обладает, когда поднято на эту высоту. Эта скорость, как было вычислено по формуле небесной механики, равняется 4,01 миль/с. Так как масса равняется единице, то энергия равняется половине квадрата этой скорости, или же 112 107 фут·т. Чтобы получить представление о таком количестве энергии, возможно, окажется любопытным тот факт, что для ее получения потребовалось бы 135,7 фунтов кордита^[4]. Такое количество энергии значительно, но это еще не все, что в действительности требуется.

Для рассматриваемого случая, когда тело стартует с высокой скоростью и в конце приходит в состояние покоя, расчетное время меньше времени, необходимого в действительности. При этом получение такой начальной скорости, как 4,01 миль/с, разрушило бы от сотрясения все, чему может быть нанесено повреждение. Далее, при такой скорости сопротивление воздуха вызвало бы большую потерю энергии. Тем не менее время должно быть как можно короче, так как чем дольше тело находится в зоне сильного притяжения Земли, тем больше теряется энергии, если движение будет осуществляться путем отбрасывания вещества. Было сделано предположение, что солнечная энергия используется для движения исключительно за пределами высоты в 2000 миль. Это предположение, возможно, не подтвердится, если не будет возможности использовать достаточно крупные аппараты, так как солнечная энергия дает мощность лишь 0,27 л.с. на 1 кв. фут^[5] поверхности, перпендикулярной лучам Солнца, если при этом не принимать в расчет абсорбцию воздухом.

Предполагается, что 1 фунт массы запущен в направлении, в котором Земля движется в пространстве. При этом принимается, что метеорный поток проходит мимо Земли и в том же направлении и с той же скоростью. Такой случай окажется, вероятно, трудным для реализации. Если бы направление движения не было бы тем же самым, что и Земли, то фунт массы потребовал бы дополнительную скорость большей или меньшей величины в направлении примерно под прямым углом к направлению скорости Земли. Эта дополнительная скорость требует, конечно, увеличения затрат энергии. Однако еще более важным является то, что эта энергия не обеспечила бы ни возвращения 1 фунта массы с приемлемой скоростью, ни благополучного прибытия и отправления с другой планеты, о которой идет речь.

Другой момент, к которому подводит нас рассмотрение вопроса о реакции, это дополнительная энергия, которая требуется, поскольку вместе с 1 фунтом массы берется вещество, которое должно создавать реакцию. На каждый фунт такого вещества нужна дополнительная энергия. Необходимо, следовательно, чтобы требовалось как можно меньше этого вещества. Следует помнить, однако, что количество движения (произведение массы на скорость) 1 фунта массы плюс взрывчатое вещество, которое движется вместе с ней, равняется количеству движения отбрасываемых продуктов. Отсюда, чем меньше масса последних, тем больше должна быть их скорость. Но энергия, которой они обладают благодаря движению, пропорциональна квадрату скорости, поэтому энергия нарастает очень быстро, в то время как масса запаса взрывчатых веществ становится все меньше и меньше.

Реакция эфира даже еще менее ожидаемой. Эфир оказывает сопротивление движению заряженного тела, и одна из форм этого сопротивления проявляется в давлении излучения, оказываемом всеми эфирными излучениями на поверхности, которые в него попадают. Но, даже если энергия радиации на поверхности велика, давление, равное энергии на единицу объема эфира, является очень маленькой величиной. Например, солнечная энергия, получаемая Землей от Солнца, как было сказано выше, равна 0,27 л.с. на 1 кв. фут, в то время как давление радиации равняется 4 фунтам на 1 кв. милю. Другим средством реакции эфира является транспортировка большого количества эфира самим аппаратом. Когда тело, имеющее заряд, движется на большой скорости, оно несет эфир в силовых трубках Фарадея, которые выдвинуты наружу. Когда скорость близка скорости света, и даже если заряженное тело чрезвычайно мало, то масса эфира, переносимая таким способом, становится значительной, а на околосветовых скоростях переносимая масса становится бесконечной. Но чтобы сообщить даже малой массе такую высокую скорость, требуется весьма много энергии, а чтобы заставить двигаться очень большую массу, потребовалось бы, конечно, несравненно большее ее количество. Так что не может быть и речи о получении реакции от таких источников.

Таким образом, очевидно, что вся трудность в отыскании средства движения аппарата сводится к решению проблемы энергии. В только что описанном случае в качестве вещества, которое может дать очень большое количество энергии, был выбран кордит. Однако же это не означает, что никакое другое вещество не может дать большее количество энергии на единицу массы, чем кордит. В действительности же, согласно электронной теории, огромные количества энергии накоплены во всех веществах, хотя эта энергия и остается постоянно в связанном состоянии за исключением только условий радиоактивности. Профессор Дж. Дж. Томсон ^[6] подсчитал, что в одном только грамме водорода достаточно энергии, чтобы поднять 1 000 000 т на высоту, значительно превышающую 100 ярдов. Часть этой энергии уходит самопроизвольно в случае радия и некоторых других веществ. Один грамм радия при своем распаде отдает в конечном счете 10⁹ кал, это примерно в 790 000 раз больше энергии кордита и достаточно, чтобы поднять 5000 т на высоту приблизительно более 100 ярдов.

Очевидно, если бы распад был достаточно быстрым, необходимая энергия могла бы быть получена из малого количества вещества и, вероятно, реакцию можно было бы получить непосредственно от отбрасываемых частиц. Однако в естественных условиях масса, выделяемая радиоактивными веществами в секунду, чрезвычайно мала. В случае с радием требуется около двенадцати лет, чтобы выделился хотя бы гран альфа-частиц, если предположить, что масса активного радия при этом равна 1 фунту. Далее, все попытки увеличить активность самого радия с помощью известных исследователям в настоящее время физических и химических средств оказались неудачными. К примеру, если частицу радия нагревать в закрытой трубке, из которой не может проникнуть наружу ни один из продуктов, причем нагревать даже до такой высокой температуры, какую только может выдержать трубка, то активность радия остается неизменной.

Однако совсем недавно распад атомов был вызван искусственно. Сэр Уильям Рамзай^[7] получил литий из меди путем введения эманации радия в раствор сульфата меди. Количество полученного продукта было, конечно, очень малым. Получение этого вещества было объяснено сравнительно большим количеством энергии, высвобожденной в момент контакта атомов эманации радия с атомами меди. Это в высшей степени интересно, поскольку показывает, что вещество может быть расщеплено лабораторными методами. Однако нужно найти более общие физические факторы, способствующие получению того же результата с тем, чтобы добиться атомного распада полезной величины, поскольку эманация вовсе не изобильна.

Существует, однако, род активности, подобный распаду атомов, который может быть вызван до некоторой степени простыми физическими средствами. Собственно радиоактивность — это расщепление атомов с выделением положительных альфа- и отрицательных бета-частиц и появление новых незаряженных атомов меньшего атомного веса. При ином роде активности атом теряет несколько бета-частиц, но сохраняет альфа-частицы и, таким образом, приобретает положительный заряд. В этом случае не происходит превращения в другие элементы. Активность такого рода может быть вызвана рядом средств — таких, как нагревание в случае извести или абсорбция водорода щелочными металлами, но самое существенное — это ультрафиолетовые лучи, которые вызывают активность либо длинноволновую для некоторых металлов, либо коротковолновую для других металлов, дерева и даже газов. По-видимому, действие рентгеновых лучей, хотя они еще и не достаточно изучены, аналогично действию ультрафиолетовых лучей. Каков бы ни был распад, имеющий место в массе вещества, проявляющего активность, оно сопровождается выделением тепла. Воздействие на свинец и цинк были изучены Бумстедом.

Чтобы понять связь между действием ультрафиолетового света и самопроизвольной радиоактивностью, необходимо напомнить в общих чертах структуру атома. По профессору Дж. Дж. Томсону, атом состоит из отрицательных электронов — бета-частиц, сгруппированных в виде концентрических колец, или оболочек, вращающихся на большой скорости в однородном положительном потенциальном поле. Поскольку электроны движутся по круговым орбитам, то они медленно и постоянно теряют свою энергию посредством радиации. Эта потеря энергии вызывает уменьшение скорости обращения до тех пор, пока не будет достигнута критическая скорость. Тогда кольцо или оболочка разрывается, производя то, что может быть названо взрывом внутри атома, при котором частицы его вырываются наружу с большими скоростями. Это и есть самопроизвольная радиоактивность^[8].

Теперь, по профессору Томсону, если электроны в кольце смещены со своих средних положений, то скорость радиации сильно возрастает. Это наводит на мысль о способе получения радиоактивности путем уменьшения скорости электронов до критической величины изменением конфигурации колец до такой формы, которая приведет к большой радиации. По-видимому, ультрафиолетовые лучи вызывают только временное смещение электронов на наружных кольцах, вследствие чего электроны, которые слабо связаны с ядром, отрываются от атома, хотя кольца в целом и не разорваны. В опыте Рамзая атомы меди, видимо, разорвались из-за внезапного резкого высвобождения лучей из атомов эманации, которые находились с ними в тесном контакте. Действие других, менее интенсивных физических факторов — таких, как активизирующие лучи, должно быть таковым, чтобы снизить энергию атома путем многократных смещений электронов до тех пор, пока скорость не дойдет до критической и не начнется распад.

Чтобы отважиться на другие размышления относительно задач, которые могут возникнуть после разрешения проблемы ядерного распада, нужно отметить, что при интенсивной радиоактивности будет выделяться колоссальное количество тепла из-за столкновения внутри вещества частиц, движущихся с необычайно большими скоростями. Если реакцию надо получать непосредственно от этих частиц, то активное вещество должно расщепляться в малых количествах на поверхности, вызывая очень мощные взрывы и производя нечто вроде реактивного движения. Если энергия оказывается слишком большой для того, чтобы позволить использование этого метода, то большая часть частиц может быть выброшена наподобие снарядов, но прежде радиоактивная энергия должна быть преобразована в тепло. Для этой большей массы потребовалась бы меньшая скорость для того, чтобы выз вать достаточную реакцию и, следовательно, гораздо меньше количество радиоактивной энергии.

В заключение скажем, что полет в межпланетном пространств зависит от решения проблемы атомного распада. Работа Рамзая показывает, что такой распад можно осуществить, и это вызывает ряд интересных мыслей. Остается выявить, как происходи это действие и как можно использовать управляемые физические факторы для того, чтобы получить тот же самый результат с достаточной быстротой. Таким образом, будет осуществлено нечто невозможное и, видимо, посредством чего-то такого, что ранее всегда считалось невероятным, но что таковым уже более не остается.