Рис. 1. Состав атмосферы в пределах до 210 км высоты

Нижние 10—15 км нашей атмосферы сравнительно хорошо изучены, что же касается более высоких ее слоев, то о них существует лишь ряд теорий и гипотез. Из того явления, что плотность воздуха уменьшается вдвое на каждые 5 км высоты, мы заключаем, что на высоте 5 км она составляет ½ атм, на высоте 10 км — ¼ атм и т.д. Другими словами, на уровне моря давление барометра равно 760 мм, на высоте 5 км — 380, на высоте 10 км — 190 и т. д.; из этого следует, что на высоте 50 км остается лишь небольшое количество воздуха плотностью, равной плотности внутри электрической лампочки. Однако, все это лишь теоретическое предположение.

То же и относительно температуры воздуха, который, как известно, чем выше, тем холодное. Температуру можно измерить везде, куда только есть возможность с помощью змея или баллона-зонда доставить термометр. Но высота, где таким путем могут быть сделаны измерения, значительно ниже 15 км. Беспассажирные баллоны-зонды подымались и на большую высоту, однако измерения, сделанные при их помощи, относятся к высоте в 25 км. С большей высоты аппараты возвращались без результатов.

Что же касается состава атмосферы, то на уровне моря и выше на 8-10 км воздух состоит приблизительно из 78% углерода и 21% кислорода. Есть основания предполагать, что это соотношение меняется с высотою, т. е. количество углерода увеличивается, а кислород уменьшается (рис. 1). По предположениям на высоте 50 км углерод уже составит 90% воздуха, кислород — только 8%, зато здесь появляется новая составная часть

Рис. 2. П — парашют, С — самопишущие приборы (в оболочке), Р — пружина, Ж — жироскоп, З — заряд (взрывчатое вещество), К — камера сгорания, Т — сопло, О — стенка ракеты, X — стабилизатор

атмосферы — водород — в количестве около 2%. Если же подняться еще выше, приблизительно на высоту 96 — 100 км, то углерода уже останется 30%, кислорода — 1%о, все же остальное составит водород. Еще немного выше появится дальнейшая составная часть воздуха — гелий. Вероятно он встречается в сравнительно небольших количествах — 5 или немного больше процентов — на высоте 100 — 140 км. Все это лишь одна теория, на основании вычислений Вегенера, Капмана и др., не проверенная опытом.

Вот вкратце самое существенное, что известно относительно плотности, температуры и состава нашей атмосферы.

Каким способом возможно для нас достижение большей высоты? Лишь одним — ракетою.

Дарвин Лайон, известный своими работает по ракетостроению, уже годами занимается проблемою постройки ракет для взятия проб воздуха с высоты от 20 до 100 км и определения при помощи прикрепленных к ракетам инструментов температуры и плотности воздуха. Отправление этих ракет — трудная и опасная задача. Из шести ракет, сконструированных Дарвином Лайоном за последние годы, три взорвались при старте, одна в прошлом году в лаборатории. Самая большая, законченная в январе этого года, регистрирующая ракета взорвалась по неосторожности одного из механиков.

Ракета более всех других машин приспособлена для проникновения на большую высоту, так как она не связана с воздухом, наподобие аэроплана, дирижабля и воздушного шара. Напротив, как показали опыты Дарвина Лайона, она развивает свою величайшую скорость в разреженном воздухе или же в безвоздушном пространстве.

Принцип ее устройства следующий. При выстреле из пистолета или из ружья мы чувствуем „отдачу“. Представим себе ружье, производящее 60 выстрелов в минуту. Направим это ружье дулом к земле; каждая отдача протолкнет его, допустим, на 10 см вверх; через четверть часа таким образом, при ежесекундном ускорении лишь в 10 см, у него возникнет уже довольно значительная скорость. Точно так же обстоит дело с ракетами. Гильза ракеты соответствует ружью, взрывы — выстреленным патронам. Если при ракете добиться 10 взрывов в секунду, придающих ей ежесекундное ускорение в 1 м, то через некоторое время она приобретет значительную скорость.

Рис. 3. Сравнительная диаграмма достигнутых высот. Ракета Лайона должна подняться выше

Благодаря особому приспособлению, удалось смешивать взрывчатое вещество лишь в камере сгорания; вследствие этого устраняется главная опасность для ракеты — единовременный взрыв всего запаса горючего в ней.

О форме ее много говорить не приходится. Ракета отправляется с минимальной скоростью, постепенно увеличивающейся, пока она встречает перед собой воздушную стену, сквозь которую ей приходится пробиваться. Поэтому ее надо спереди заострить и отполировать ее наружную стенку. Через некоторое время ракета начинает двигаться со скоростью большей, чем скорость звука, т. е. больше, чем 330 м в сек.; это заставляет обратить внимание на форму ее заднего конца. Проще всего было бы снизу ее гладко срезать, что однако невыполнимо, так как ракета отправляется не с окончательной скоростью. Поэтому приходится ее несколько суживать, для придания ей удобообтекаемой для воздуха формы.

Далее, необходимо придать удачную форму выхлопным трубам, из которых выходят продукты взрыва. Вытекающие с большой скоростью газы из-за трения образуют теплоту, вследствие чего выхлопные трубы должны допускать вытекание газов по возможности без трения.

Внутреннее устройство регистрирующей ракеты можно уяснить себе на примере последней ракеты Дарвина Лайона (рис. 2), состоящей из трех частей. Для подъема ракеты на большую высоту ее снабжают большим количеством взрывчатого вещества. На высоте 8 —10 км ее полета половина взрывчатого вещества сгорает. Для того, чтобы ракете не пришлось тащить с собою пустые резервуары для горючего, что привело бы к значительной потере энергии, через некоторый промежуток времени, когда вторая половина ракеты, пустые резервуары отделяются и сбрасываются. Ракета как бы обновляется, становится меньше по размерам, но сохраняет определенную первоначальную скорость (рис. 4). Это называется „ступенчатым принципом“ ракеты.

Преимущества ракет открывают огромные возможности. Остановимся на том, что до сих пор достигнуто с их помощью.

В 1929 году одна из ракет Дарвина Лайона отправилась с горы Ред-Орта в Северной Италии и поднялась на высоту 9,5 км. Результаты, добытые при помощи регистрирующего аппарата, следующие: плотность воздуха -212 мм, температура его -44°С. Этим полетом был побит мировой рекорд для ракет, еще никем не превзойденный до сих пор.

Рис. 4. „Принцип постепенности" ракеты - последовательное освобождение от ненужных частей

Более крупная регистрирующая ракета, созданная Дарвином Лайоном в январе этого года, должна была достигнуть высоты в 100 км, но к сожалению потерпела крушение. Она предназначалась только для метеорологических целей — для выяснения условий атмосферы, существующих на высоте 100 км. Как видно из рис. 2, в ее острие была вложена гильза с регистрирующими аппаратами. Острие представляло собою маленький металлический парашют, задачей которого было — раскрыть расположенный под ним большой парашют. Этот маленький парашют раскрывается, когда ракета достигает наивысшей точки, с помощью автоматического прибора (рис. 5). Парашют освобождает гильзу от выгоревшей ракеты, падающей на землю, и медленно сносит аппарат вниз. Старт такой ракеты, имеющей 3 м в длину и в заряженном состоянии весящей около 150 кг, — дело не легкое. Самое идеальнее было бы проложить рельсы на склоне крутой горы — и пустить по ним специальную вагонетку с электрическим приводом, на которой лежала бы ракета. В пути ракета автоматически зажглась бы и приобрела бы большую скорость, чем вагонетка, вследствие чего покинула бы ее, и поднялась бы вверх. Но стоимость подобного сооружения слишком высока. Пришлось поэтому отыскать крутую, равномерно поднимающуюся гору, где ракету пустили на лыжах. Через некоторое время, когда ракета получила бы нужную скорость, она отделилась бы от лыж, и жироскоп придал бы ей прямое направление.

Рис. 5. Парашют с самопишущими приборами

Эти лыжи послужили причиной гибели ракеты. Дарвин Лайон передал ее механикам для пробных поездок на лыжах. Сначала дело шло хорошо, затем ракета стала скользить вбок, хотя жироскоп придавал ей вертикальное положение. Вместо того, чтобы позволить ей скользить, один из механиков попытался медленно идущую ракету, содержащую менее 1/50 части взрывчатого вещества, привести в правильное положение при помощи длинной палки. Последствием было то, что жироскоп, прекрасно работавший до этого момента, соскочил с нарезки, пробил брешь вдоль корпуса ракеты и вызвал взрыв, нанесший повреждения трем человекам (одному из них смертельное) и превративший ракету в обломки.

Рис. 6. Устройство ракеты будущего. Под острием верхушки сложен большой парашют, соединенный с герметической кабиной пилота

Рис. 7. Д-р Лайон в своей лаборатории за проверкой моделей ракеты