Оберт приводит следующие примеры имевших место эффектов ускорения и действия их на человека.

1. Пожарный спрыгнул с высоты 25 метров и упал плашмя на брезент, продавив его на 1 метр, без вреда для здоровья. Испытанное ускорение равнялось около 240 м/с².

2. Пловец спрыгнул с высоты 8 метров стоймя в воду, без вреда. Ускорение равнялось около 40 м/с².

3. Пловец спрыгнул с высоты 2 метров задом и упал на воду несколько скользнув по ней от ног к голове плашмя спиной. При этом кожа спины испытала ускорение 200 м/с², задние мускулы и почки — 160 м/с², остальные части тела 80 м/с², голова и кости — 70 м/с².

Вообще человек может выдержать больший эффект ускорения, направленный от головы к ногам, нежели обратно. Еще больший эффект он может выдержать в лежачем положении или по касательной.

4. На войне летчик при скорости полета 60 м/с сделал без вреда для здоровья 4 витка спирали диаметром 140 м; при этом в течение 29 сек. должен был испытывать эффект ускорения около 51.5 м/с².

На основании этих и иных соображений Оберт считает вероятным, что человек может выдерживать эффект ускорения около 51.2 м/с² в течение 200-400 секунд. Ослабленное же ускорение не имеет никакого физического вреда.

Органы восприятия эффекта ускорения расположены в преддверии внутреннего уха человека, где помещаются: слуховая жидкость, упругие волоски и известковые тельца. При разных положениях тела и движениях его, эти тельца нажимают на соответственные волоски и передают ощущение в мозг.

Восприятие эффекта ускорения может быть в разных случаях разным. Рассмотрим несколько примеров.

1. Карусель. В ней вращается потолок, к внешнему кольцу которого подвешены сиденья. Если радиус карусели 4 метра, длина подвесок 2 метра и она делает 1 оборот в 6.5 с, то сиденья отклоняются наружу на 1.15 метра и двигаются по кругу радиуса 5.15 м. При этом скорость их будет 5.1 м/с, а центробежное ускорение 5 м/с². Эффект ускорения достигает 11 м/с² и наклонен к отвесу на 26.6°. Несмотря на это пассажир с закрытыми глазами может верно показать отвес.

2. Полет по кривой с креном аэроплана. В противовес предыдущему случаю летчик испытывает иное ощущение, когда летит по кривой радиусом 520 м со скоростью 190 км/час и кренит аппарат. Ему земля уже не кажется неподвижной, а наклоненной.

Неприятным бывает эффект ускорения при движении по кругу, еще более неприятным при слабых подниманиях и опусканиях (качка корабля). Наоборот, быстрые торможения влияют слабее. Например, если лифт спускается со скоростью 1 м/с и на протяжении 20 см будет заторможен, то эффект ускорения будет на протяжении ²/₅ сек — 2.5 + g м/с² и он будет ощущаться неприятнее, чем в случае прыжка на воду, где этот эффект в те же ²/₅ сек. будет 25 + g м/с². Равным образом разно действуют эти эффекты в зависимости от того, наступают они неожиданно или мы знаем об их наступлении, делаются ли они нами добровольно или по принуждению и т. п.

Увеличение ускорения не должно, по мнению Оберта, причинять боязни и неприятных чувств пассажиру. Уменьшение же его в первую долю секунды порождает страх, который будет однако тем меньше, 1) чем чаще мы подвергаемся этому испытанию и 2) чем лучше мы подготовлены к его наступлению. Это чувство страха постепенно исчезает, хотя в первые секунды время тянется очень долго.

Когда придется человеку лететь в ракете, то первые полеты следует сделать невысокие (50-200 км), на что потребуется от 100 до 200 секунд и привыкнув к эффекту ускорения, подниматься потом выше. Для тренировки и определения влияния эффекта ускорения Оберт советует устроить специальную большую (r = 60 м) карусель, в вагончике которой и следует помещаться экспериментатору.

Допуская, что человек безопасно вынесет эффект ускорения 40 м/с², что соответствует ускорению по вертикали в 40 — g = 30 м/с², для получения, например, скорости v¹ = 900 м/с понадобится время 300 сек. Но и при идеальной скорости

На фиг. 56 изображен проект другой пассажирской ракеты, которая состоит из трех частей: верхней, где помещается парашют f' и камера с пассажиром I, средней, верхушка которой обнимает верхнюю часть, а стабилизаторы идут вниз до распылителя нижней ракеты; это водородная ракета (Н. R.) и нижняя — спиртовая ракета (A. R.), верхняя часть которой охватывает и все вышележащие части. При полете сначала работает A. R. до известной высоты, потом она отпадает, из нее вылетает Н. R., которая и начинает работать, затем из нее вылетает камера с пассажиром и парашютом, которые совершают остальной полет, оставаясь связанными с H.R. лишь электрическими проводами. Части спиртовой ракеты обозначены буквами без значков, а водородной — буквами со значками.

Эти части указаны в таблице на стр. 180.

Отправление пассажирской ракеты производится с моря, далеко от населенных мест, чтобы отпавшая с высоты A. R. не могла причинить вреда. При пустом сосуде S ракета плавает на поверхности воды наклонно (фиг. 57а), а при наполнении горючим располагается вертикально (фиг. 57 b), но не тонет.

Стенки пассажирской камеры имеют толщину от 1.5-2.5 см и сделаны из аллюминия.

Оберт рассматривает три возможных случая аварий при подъеме, именно: 1) отказ в работе помп, 2) потерю равновесия и 3) взрыв, и считает, что все они не представляют опасности для пассажира.

1. Если откажутся работать помпы, то аппарат останется плавать на воде.

2. В случае поломки или неправильного действия стабилизаторов, пилот восстанавливает равновесие при помощи соответственной работы помп.

Фиг. 56. Пассажирская составная ракета Оберта.

3. Взрыв в A. R. повлечет лишь вылет Н. R., а взрыв в Н. R. вытолкнет камеру с пассажиром, но вообще эти взрывы мало вероятны.

Столкновение с метеоритами трудно допустимо. Даже если камера I будет пробита, то заделка небольшого отверстия* не представит труда, а пополнение камеры воздухом сделать весьма легко.

*Метеориты диаметром более 2 см весьма редки.

* Эти штифты, спускаясь в горло дюзы и уменьшая ее сечения, регулируют давление P₀ в распылителе и камере сгорания и делают его независимым от отдачи Р.

При падении в воду ракета будет плавать, при падении на землю следует использовать парашют.

Оборудование. При начальном направлении полета с наклоном на восток, следует применить два жироскопа (с вертикальной и горизонтальными осями), которые давали бы устойчивость пути. Полезен был бы и третий с осью ⊥ к осям первых для их контроля.

Ускорения следует определять в направлении трех осей координат. Приборы для измерения ускорений должны соединяться с жироскопами. При помощи ускорений определяются скорости ее полёта и пространственные координаты ракеты по отношению к центру земли или солнца. Оберт дает и схему устройства подобного измерителя и его краткую теорию для работы в сфере земного притяжения.

Эффект ускорения измеряется при помощи особого прибора (фиг. 58). Трубка G₁ опускается в сосуд G₂, но не доходит до дна. Вверху обеих трубок имеются такие объемы воздуха L₁ и L₂ что они поддерживают в равновесии столб ртути (заштрихован). d₁ и d₂ — концы приволок, идущих к электрическому измерителю, по которым идет ток определенной силы. Проволоки закреплены на поплавках, плавающих на поверхности ртути (на чертеже они показаны черным). Поплавки при колебании уровней ртути то сближаются, то удаляются друг от друга, и скользят по амальгамированной или позолоченной поверхности трубки Q, увеличивая или уменьшая сопротивление тока, проходящего по проволокам и влияя таким образом на показания электрического прибора. Изменение же расстояния между поплавками зависит от эффекта ускорения. При возрастании его (если прибор движется вверх), ртуть в верхней трубке опускается, в нижней — повышается, и это изменяет показание электрического прибора, который должен быть соответственным образом тарирован.

Пассажир может определять свое положение (v и h), наблюдая видимый диаметр земли и ее положение среди звезд. Для возможности такого наблюдения в камере I устроены окна. На чертеже 52 показано взаимное расположение пассажирской камеры I ,парашюта f', створок верхушки а', а', водородной ракеты Н. R. и ее стабилизаторов w' во время свободного полета (без взрывов) в мировом пространстве. При этом отсутствует эффект ускорения. Следует обратить внимание на регулирование нагрева и охлаждение камеры I и Н. R. при инсоляции, которая равна около 2.3 g кал/см². По закону теплопередачи маленький шар, находящийся свободно в мировом пространстве нагреется до температуры 240° свыше абсолютного нуля и затем установится равновесие между притоком и расходом тепла. Для достижения такого равновесия и для получения умеренной температуры внутри камеры I (25°С), одна сторона ее делается белой, а другая черной. Поворачивая камеру соответственно по отношению солнца, можно получить внутри ее желаемую температуру. При значительном удалении от солнца камеру I можно сделать в виде полуцилиндра, зачернив ее прямоугольную стенку и обратив ее к солнцу для лучшего собирания тепла. Кроме того внутренние поверхности створок (а) можно сделать зеркальными и направить отраженные лучи в I.

Во избежание испарения водорода внутри Н. R. во время свободного полета следует сделать одну стенку ее светлой и повернуть ее к солнцу. При спуске камера вновь втягивается в Н. R. Для пополнения воздуха для дыхания в камере / находятся сосуды с жидкими кислородом и азотом; эти вещества постепенно обращаются в газы или под влиянием теплоты солнца или при помощи искусственного нагревания.

Фиг. 57.Фиг. 58.

Фиг. 59. Наблюдатели вне ракеты.

Камера I, равно как и ракета, снабжена перископами. Размеры камеры I: длина — 2 метра, поперечник — 1.1 метра. При взлете и спуске пассажир лежит на висячей кравати. В остальное время может свободно ходить по камере.*

* Здесь Оберт неясно указывает на размеры камеры I. Судя по чертежу 56 и упомянутому замечанию, высота камеры должна быть не менее роста человека, т. е. около 2 метров. Тогда, по масштабу чертежа, вся ракета должна быть высотою около 110 метров; если же принять длину каметы I по чертежу 56 в 2 метра, то высота ракеты будет около 22 метр. Зато высота камеры I будет всего лишь 50 сант., т. е. недостаточной для ходьбы.

При полете в межпланетном пространстве без ускорения наблюдатель может выходить из ракеты через двойную дверь (шлюз) и, привязав себя веревкой к ракете, нестись с нею в пространстве (фиг. 59). Чтобы предохранить себя от холода, необходимо изобрести костюм, который, будучи устроен по принципу термосных бутылок, препятствовал бы теплоте тела выделяться наружу. Кроме того, можно сделать костюм с одной стороны черным, а с другой — белым, и обращать черную сторону к солнцу, чтобы она нагревалась. Наконец, можно с ракеты на наблюдателя направлять лучи солнца при помощи зеркал.

Стоимость ракеты для исследований (фиг. 48 и 49), будет около 20 000 марок (золотых). При помощи ее можно сделать ряд научных открытий. Большая же ракета (фиг. 56), которая сможет перенести человека в межпланетное пространство, даст гораздо больше новых ценных открытий, среди которых можно упомянуть о полете вокруг Луны (при скорости v₁=11 км/с. Стоимость пассажирской ракеты около 1 000 000 марок, но она может сделать до 100 подъемов, поднимая при каждом подъеме значительный вес (см. след. таблицу).

Подобная ракета может на подобие Луны вращаться вокруг Земли. Сообщение между Землей и ракетой можно поддерживать при помощи малых ракет. Если длительное пребывание в такой ракете „наблюдательной станции“ будет иметь неприятные физиологические последствия, благодаря отсутствию эффекта ускорения, можно пустить две таких ракеты, соединенные друг с другом проволокой, длиною 1 километр, и заставив их вращаться одну вокруг другой.

Фиг. 60. Фиг. 61.

При помощи такой межпланетной станции можно сделать следующее исследование:

1. Определять, при наличии соответствующих инструментов, все детали земной поверхности.

2. Посылать на землю световые или электрические сигналы.

3. Оповещать суда о ледяных горах, свою страну о приближении неприятеля и т. п.

Фиг. 62.

4. Посылать при помощи зеркал на северные страны земли тепловую солнечную энергию, которая растопила бы вечные льды и преобразовала бы необитаемые страны в плодородные и населенные. Для этого следует около ракеты распустить при помощи вращения проволочную сеть (фиг 60), в ячейках которой установить зеркало, которым можно было бы, при помощи электрического тока, придавать любой наклон и посылать солнечные лучи или на землю (фиг. 61) или от земли (фиг. 61). Диаметр зеркала Оберт допускает в 100 км. Материалом для него может служить натрий (уд. вес 1 при большой прочности). Толщина отражательного слоя — 0.005, вес всего зеркала на 1 кв. метр — 10 гр, на 1 гектар — 100 гр, что дает на 1 гектар зеркала стоимость 3500 марок. Один подъем ракеты с грузом в 2000 кг натрия обойдется в 60 000 марок. Зеркало диаметром 100 км будет построено в 15 лет, и обойдется в 3 миллиарда марок, если каждую неделю мы будем доставлять 100 000 кг натрия. При помощи такого зеркала можно взрывать неприятельские склады, производить смерчи и ураганы, сжигать целые города и т. п.

5. Рассматривая ракету, как межпланетную станцию, и имея в ней достаточные запасы горючего, можно отсюда посылать другие ракеты для исследования иных миров, причем энергии для движения этих ракет потребуется в несравненно меньших размерах, чем если бы мы пускали их с земли, так как земное притяжение и сопротивление воздуха были бы значительно меньше. Запас топлива, например, в виде натриевого (Natriumblech) шара, можно соединить с прочной ракетой, отправиться с ними к какой нибудь планете, и на известной высоте над ней отцепить шар, который стал бы вращаться вокруг этой планеты. Сама же ракета могла бы спуститься на планету, здесь можно было бы сделать исследования, затем снова подняться, соединиться с шаром и лететь дальше. Схема подобного межпланетного сообщения изображена нами на фиг. 62.

Американский профессор Роберт Годдар в 1919 году опубликовал в Трудах Смитсонианского института работу „Способ достижения больших высот“. В этой работе Годдар описывает результаты своих предварительных опытов, о которых Оберт мог делать лишь теоретические предположения и которые дополняют исследования Оберта. Так, Годдару удалось при взрыве бездымного нитроцеллюлозного пороха и при воронкообразной, с уклоном в 8° к оси, дюзе, использовать для отдачи 64½%* всей энергии взрыва, тогда как при наилучших, имеющихся до сего времени ракетах, такая энергия составляет не более 2%. Далее Годдар нашел, что коэффициент полезного действия взрыва повышается с увеличением размеров дюзы при сохранении отношения ее объема к весу пороха, что объясняется относительной разницей влияния трения газа о стенки малой и большой дюз. Далее Годдар принимал меры к получению наиболее гладкой поверхности внутри дюзы. Затем Годдар показал, делая опыты в безвоздушном пространстве, что там, благодаря отсутствию сопротивления воздуха, отдача ракеты увеличивается.

* Ср. с коэффициентом использования энергии горючего в дизельмоторах (40%) и в паровых машинах (21/о).

Производя опыты с разными взрывчатыми веществами, Годдар получил следующие цифры:

Порох „Infaillible“ (Hercules-Powder Co.): теплота при взрыве 1238.5 кал/гр, скорость истечения газов — 2.434 км/с.

Порох „ Du Pont Pisolen Pulver № 3“ — соответственно — 972.5 кал/гр и 2.290 км/с.

Годдар предполагает движущий аппарат устроить в виде дула орудия, в казенную часть которого автоматически и быстро один за другим вставляются патроны.

Годдар предлагает послать свою ракету на Луну, там, упав, она должна взорваться и взрыв можно было бы наблюдать с Земли.

В заключение Оберт указывает, что он работал независимо от Годдара и свои расчеты начал с 1907 года.

1. Сосуд для жидкого кислорода следует делать из листовой меди, водородная ракета делается из свинца.

2. Температура вырывающихся газов будет выше предположенной, поэтому результаты взрыва будут благоприятней.

3. Критические отзывы о возможности применения парашюта при спуске не являются серьезным возражением вообще против возможности осуществления безопасного спуска. Можно

Фиг. 63.

Уравнение параболы в полярных координатах будет

Здесь ρ — радиус вектор, φ — угол отклонения, р — параметр параболы: р = 2r; где r — радиус земли.

Для ρ = r имеем cosφ = 1; φ = 0.

Для ρ = r+h где h высота = 7 км имеем

Отсюда длина пути всего спуска

s = 2 r= 840 км

Следует однако заметить, что при возвращении ракеты к земле параболическая скорость перейдет постепенно в эллиптическую, а затем в круговую, т. е. будет уменьшаться, и путь ее при приближении к земле будет спиралеобразным. Поэтому и парашют будет действовать постепенно.

4. Стабилизаторы при водородной ракете являются излишними, так как их работа протекает почти в безвоздушном пространстве. Их можно использовать как рули, о которые будут ударяться вырывающиеся из дюзы газы, истечение которых можно регулировать штифтами показанными на фиг. 48 ниже распылителей.

На фиг. 64 изображен спуск ракеты на воду при помощи парашюта, а на фиг. 65 спуск ее при помощи торможения газами, вырывающимися из ракеты. Эти газы облегчают работу парашюта (рис. М. Валье).

Некоторые детали устройства ракеты Оберта для полета на высоту до 50 км можно найти в сочинении „Die Moglichkeiten der Weltraumfahrt“ Leipzig, 1928, S. 130.

Замечания об управлении ракетой можно найти в сочинении „Die Moglichkeiten der Weltraumfahrt“, Leipzig, 1928, S. 136 und 216.

H. Oberth. „Grundprobleme der Raumschiffahrt“ (статья в книге „Die Moglichkeiten der Weltraumfahrt“. Leipzig, 1928.

„Der Raketenantrieb bei Flugzeugen “ (1931).

На фиг. 66 изображена модель одной из ракет приписываемых Оберту, представленная на выставке межпланетных аппаратов в Москве в 1927 году.

Оберт предложил устройство регистрирующей свыше 70 км ракеты, в которой дюзы для извержения газов расположены у головы (фиг. 67), а горючее находится в хвосте и подается к дюзам насосами.

Примечание. Генрих Гейн в „Kosmos“ 1925, S. 149 приводит некоторые подсчеты для такой ракеты. Высоту подъема он принимает 6400 км. Конечная скорость 800 км/с. Продолжительность полета 70 мин. Если ракета будет отправлена с экватора и вдоль радиуса земли, то благодаря вращательному движению земли, у экватора 480 м/с, она упадет на 4000 км. к западу, описав эллипсис.

Фиг. 64. Спуск ракеты на парашюте.



Фиг. 65. Спуск ракеты при помощи парашюта и обратной реакции.

Фиг. 66. Ракета, приписываемая Оберту.

Фиг. 67. Ракета Оберта.

При полете ракеты с пассажирами Оберт предлагает отправлять ракету не вертикально, т. е. вдоль земного радиуса, а наклонно, по кривой, названной им „синергией“. При этом можно повысить ускорение при взлете, так как почти парализуется влияние земного ускорения, благодаря полету едва ли не параллельно поверхности земли.