«Человек и природа» 1929 год №14
Три главных затруднения встают перед нами, когда обсуждается вопрос о возможности межпланетных перелетов: абсолютная пустота мирового пространства, царящий там чудовищный холод и необходимость разрывать оковы тяготения. Трудности эти кажутся технически неодолимыми; в течение долгого времени идея межпланетных перелетов — звездоплавания — считалась поэтому совершенно несбыточной. Скептическое отношение к ней живо еще и в наше дни, несмотря на то, что путь к разрешению этой проблемы теперь достаточно подготовлен. Чересчур серьезными кажутся препятствия, которые природа поставила здесь дерзающей воле человека.
Но является ли пустота действительно препятствием к завоеванию мирового пространства? Легче ли было бы достичь например Луны, если бы земная атмосфера простиралась до ее орбиты? На первый взгляд представляется, что в этом случае легко можно было бы совершить лунный перелет на аэроплане. Но не забудем, что понадобилось бы без спуска покрыть расстояние, в десять раз больше длины земного экватора. Никакой аэроплан не может захватить с собою запаса горючего, необходимого для подобного рейса. Затруднение это возрастает в сотни раз, когда ставится вопрос о перелете на Марс в пространстве, наполненном воздухом. Напротив, в пустоте необходимость расходовать энергию на преодоление сопротивления среды совершенно отпадает. Пустота мирового пространства с этой точки зрения не только не препятствие к осуществлению межпланетных перелетов, но напротив, является необходимым условием их возможности. (Об управляемом полете в пустоте мы еще будем говорить особо.) „Что касается чудовищного холода мирового пространства“, то это затруднение основано просто на путанице понятий. Когда физик говорит, что температура мирового пространства близка к абсолютному нулю, он отдает себе ясный отчет в смысле этого утверждения. Но не специалиста оно приводит к ложному заключению, будто в мировом пространстве каждое тело должно охладиться до минус 273°. Если бы это было так, то и наш земной шар, который ведь тоже находится в мировом пространстве, должен был бы иметь столь же низкую температуру. Недоразумение происходит из-за условности понятия „температура мирового пространства“. Под этим термином разумеют не температуру пустоты — выражение, лишенное всякого смысла, — а температуру так называемым абсолютно черного тела1, защищенного от лучей солнца и удаленного от планет. Ясно, что к аппарату, совершающему межпланетный перелет (будем называть его „звездолетом“), это совершенно неприменимо, потому что он будет все время купаться в солнечных лучах и нагреваться ими. Вычислено (Эсно-Пельтри), что при известных, легко осуществимых условиях, тело должно в пустом пространстве близ земной орбиты нагреться до 42° выше нуля. Опасность замерзнуть во время межпланетного путешествия следовательно совершенно отпадает.
1 Т.е. тела, вполне поглащающего все падающие на него лучи.
Остается третье препятствие — всемирное притяжение. Однако и это препятствие не только технически одолимо, но и является силой, помогающей осуществлению перелета. По выражению одного немецкого теоретика звездоплавания „при путешествии на Марс тяготение будет действовать 10 минут как враг и 16 месяцев — как друг“, — потому что звездолет будет переноситься с орбиты Земли на орбиту Марса силою солнечного притяжения.
Другой вопрос — каким способом звездоплаватели надеются освободить звездолет от земной тяжести и управлять его движениями в пустоте. Обе задачи разрешаются аппаратом, устроенным по принципу ракеты. Ракета движется вследствие „отдачи“, т. е. по той же причине, почему отдает огнестрельное оружие. Посылку ракеты можно назвать „стрельбой навыворот“: целью операции служит здесь именно то, что при стрельбе является нежелательной помехой, — отдача. Когда зажигают порох, которым набита трубка ракеты, образующиеся газы стремительно вытекают в одну сторону, а сама трубка вследствие этого отбрасывается в противоположную сторону. По мере того как длится горение пороха, скорость ракетной трубки все возрастает, к прежде накопленной скорости прибавляется новая, и в конце горения скорость ракеты может достичь весьма большой величины (в несколько раз большей скорости вытекания газов).
Надо хорошо уяснить себе, что единственная причина движения ракеты — отдача, а вовсе не отталкивание струи газа от окружающей среды, как неправильно думают весьма многие (подчас даже квалифицированные техники). Ракетный аппарат может поэтому не только двигаться в пустоте по инерции, но и изменять величину и направление своей скорости, смотря по желанию пилота, управляющего горением. Прибавим для скептиков, что возможность движения ракеты в пустом пространстве доказана экспериментально (опыты Годдарда в Америке).
Второе обстоятельство, с которым у многих связаны неправильные представления, относится к выбору горючего. Не следует думать, что порох, пироксилин и др. взрывчатые вещества должны сообщать ракете большую скорость, чем такие горючие жидкости как спирт, нефть, сжиженный водород (горящие с сжиженным кислородом). Как раз наоборот: взрывчатые вещества — наименее выгодный род горючего для ракеты. Не говоря уже об опасной детонации (взрыв всей массы при зажигании небольшой части), могущей уничтожить аппарат, взрывчатые вещества развивают при горении меньше энергии, чем перечисленные жидкости. Единственное их преимущество — быстрота освобождения энергии — делающее их незаменимыми для стрельбы, совершенно бесполезно, даже вредно в применении к ракетному аппарату.
Теория полета ракеты разработана впервые русским физиком — самоучкой К. Э. Циолковским, а позднее, независимо от него, немецким физиком, проф. Г. Обертом. Одно из положений этой теории гласит, что скорость, приобретаемая ракетой, зависит от скорости вытекающих из нее газообразных продуктов горения и от количества сожженого вещества. При достаточно большом количестве потребленного горючего и при достаточной скорости продуктов взрыва ракета может получить любую заданную скорость,— в том числе и ту, какая необходима для межпланетного перелета.
Можно ли однако сообщить земному телу вообще такую скорость, чтобы оно безвозвратно покинуло нашу планету. Ведь это равносильно поднятию тела на бесконечно большую высоту, а подобная операция разве не требует затраты бесконечного количества энергии. Расчет дает следующие ответы на эти вопросы. Чтобы перенести 1 килограмм с поверхности Земли в бесконечно удаленную точку, необходимо выполнить 6.380.000 килограммометров работы. Каждое брошенное вверх тело, снабженное (на каждый кг массы) таким запасом живой силы, должно удалиться от земли бесконечно далеко, — если отвлечься от притяжения других небесных тел. А это количество живой силы можно сообщить 1 килограмму, если придать ему скорость 11.200 метров в секунду. Значит пушечный снаряд или ракетный аппарат, имеющие скорость порядка 11 км в секунду, должны безвозвратно покинуть Землю.
Для звездоплавания предпочитают ракету пушечному ядру не только потому, что летящий артиллерийский снаряд неуправляем, но еще и потому, что пушка сообщает огромную скорость снаряду почти мгновенно, в ракете же скорость накапливается постепенно. Пассажир внутри ядра жюль-верновой пушки неизбежно должен погибнуть (как от выстрела в упор), между тем как в ракете он испытает лишь умеренное, безвредное увеличение собственного веса, которое будет длиться несколько минут. Теперь ясны технические предпосылки звездолета — аппарата для звездоплавания. Это должен быть больших размеров ракетный аппарат с жидким горючим, снабженный каютой для пассажиров и отсылаемый в мировое пространство с начальной скоростью около 11 км в секунду. Построить такой аппарат техника сегодняшнего дня еще не может, но считать эту задачу неосуществимой для техники будущего нет никаких оснований. Напротив, раз механические принципы звездоплавания открыты можно быть уверенным, что рано или поздно придет и их техническое осуществление.
Как же рисуется современным деятелям звездоплавания путь дальнейшего развития этой проблемы?
Те головокружительные перспективы, которые развертывают перед нами романисты, с посещением планет, устройством на них поселений и т.п., — до известной степени предусматриваются и теоретиками звездоплавания, но представляют собою самые отдаленные, заключительные этапы ее эволюции. Ближайшие же шаги звездоплавания ставят себе не небесные, а земные цели: вылет за пределы той части нашей атмосферы, куда не может проникнуть даже шар-зонд, изучение межпланетного пространства, непосредственно прилегающего к Земле, и создание сверх-скорого надатмосферного транспорта. Конкретно практическая программа первых шагов звездоплавания такова:
1) выработка конструкции ракеты с жидким горючим;
2) изготовление такой ракеты с самозаписывающими метеорологическими приборами для подъема на высоту нескольких сот километров;
3) сооружение крупной ракеты без пилота для почтового обмена с Америкой через стратосферу, т. е. через ту крайне разреженную зону, в которой аэропланы двигаться не могут;
4) сооружение пассажирского ракетоплана — аэроплана с ракетным двигателем для вылета за пределы плотной части атмосферы и в межпланетное пространство близ земного шара;
5) сооружение звездолета для физико — астрономического исследования более отдаленных областей окружающего землю пространства.
Только после успешного выполнения этой программы может быть реально поставлен вопрос о полете на Луну и приближении к планетам. Теоретически эти вопросы второй очереди разрабатываются уже в наши дни, и в современной звездоплавательной литературе перспективы их разрешения в общих чертах намечены. Рассмотрение их здесь потребовало бы слишком много места; мы позволяем себе поэтому указать интересующимися читателям на нашу книгу „Межпланетные путешествия. Начальные основания звездоплавания“ (изд. 6. ГИЗ, 1929 г.), и ограничимся лишь ближайшими задачами звездоплавания.
Есть существенная разница с экономической стороны в путях развития авиации и звездоплавания. Авиация почти с первых же шагов обещает возместить связанные с опытами расходы. Звездоплавание даже в конечном этапе не обещает быть доходным предприятием. Путешествие на Луну или на Марс будет связано с огромными расходами, которые останутся невозмещенными; самое большее, на что здесь можно рассчитывать, это — входная плата на выставку экспонатов, привезенных с Луны или Марса. Чтобы обеспечить звездоплаванию экономическую базу и разработана та „земная установка“ первых его шагов, которая нашла себе выражение в приведенной выше программе. Надо на первых же стадиях его эволюции добиться самоокупаемости. Ракеты для высоких полетов будут приобретаться метеорологическими обсерваториями всего мира. Почтовая ракета будет перебрасывать через океан сразу несколько тысяч писем, доставляя их в более короткий срок, чем если бы содержание их всех передать по телеграфу; при плате за письмо скажем 10 рублей (дешевле телеграммы), доход от одного рейса исчислится в десятках тысяч рублей. Ракетоплан обещает сократить перелет Европа-Америка до получаса, что также экономически выгодно. А окрепнув на этих опытах, звездоплавание достаточно созреет для дальнейшей эволюции.
В данный момент глава теоретиков звездоплавания на Западе проф. Оберт как раз занят осуществлением первых трех пунктов намеченной выше практической программы. Ближайших результатов можно ожидать еще в текущем году.
Германия вообще стоит сейчас в центре звездоплавания. Здесь имеется группа серьезных теоретиков и активных практических работников этого дела, организован „Союз звездоплавания“, насчитывающий свыше 500 членов, имеется самая богатая литература, касающаяся этой проблемы, и издается ежемесячник „Ракета“ — орган союза звездоплавания. В прочих странах Запада работают над этой проблемой лишь единичные исследователи. Что касается СССР, то по интересу к звездоплаванию и по участию в его разработке наш Союз должен быть поставлен сразу же после Германии. В нынешнем году при Институте путей сообщения (в Ленинграде) образована „Секция исследования проблемы межпланетных сообщений“, и подобное же объединение, в более широком масштабе, намечено при Ленинградском гос. университете. Межпланетные путешествия, еще так недавно бывшие лишь темой для научно-фантастических романов, превращаются на наших глазах в очередную задачу техники, быстрыми шагами приближаясь к своему реальному осуществлению.