«Вестник АН СССР» 1957 №12, с.102-107

В Колонном зале Дома союзов 17 сентября состоялось торжественное собрание, посвященное 100-летию со дня рождения К. Э. Циолковского, основоположника теории реактивного движения, мечтавшего о межпланетных полетах и завоевании космического пространства.

Мы отмечаем столетие со дня рождения К. Э. Циолковского в эпоху замечательных успехов ракетной техники и реактивной авиации, создания искусственных спутников Земли, — сказал Президент Академии наук СССР академик А. Н. Несмеянов, открывая торжественное собрание. — Идеи Циолковского в наши дни являются знаменем прогресса новой техники, знаменем той, уже близкой, эпохи, когда власть человека распространится далеко за пределы Земли.

Реальный путь к достижению этого указан Циолковским, вся научная деятельность которого была настоящим подвигом во имя господства человека над силами природы.

А. Н. Несмеянов коротко остановился на основных этапах жизни и деятельности Циолковского и охарактеризовал его главные работы, в частности монографию «Свободное пространство», написанную в форме своеобразного творческого дневника, где ученый подробно рассматривает особенности движения в космическом пространстве и приходит к выводу, что для движения космического корабля лучше всего использовать реактивную силу, создаваемую струей истекающих газов.

Хотя в этой работе Циолковского отсутствуют количественные оценки и не устанавливаются закономерности реактивного движения, она по праву считается первой научной работой, посвященной космическим полетам, — подчеркнул А. Н. Несмеянов.

Отчетливо сознавая трудности, которые неизбежно встанут на пути преодоления силы тяжести, Циолковский упорно изучал различные способы их преодоления и пришел к мысля о создании искусственных спутников Земли, которые служили бы научной базой для исследования космического пространства и вместе с тем промежуточным этапом в осуществлении космических полетов.

Чтобы выбрать наиболее подходящую форму летательного аппарата, Циолковский занялся изучением законов обтекания тел в потоке газов и с этой целью сконструировал и построил первую в нашей стране аэродинамическую трубу, используя которую, провел замечательные исследования законов сопротивления воздуха. Закончив аэродинамические исследования, Циолковский вернулся к проблеме полетов в космическое пространство и разработал вопрос о достижении космических скоростей. Результатом явилось его «Исследование мировых пространств реактивными приборами», где научно обоснована техническая достижимость космических скоростей и предложена конструкция управляемой ракеты на жидком топливе. — С предельной ясностью здесь изложены основы теории реактивного движения, раскрыты главные закономерности ракетной техники, намечены пути освоения космического пространства.

Одной этой работы было бы достаточно, чтобы имя Циолковского стало бессмертным, — сказал А. Н. Несмеянов.

В последующие годы Циолковский шаг за шагом исследовал и продумывал детали будущей ракетной техники, открывая новые, более экономичные пути решения грандиозной задачи покорения Вселенной. Им предложены многоступенчатые составные ракеты, проведены исследования источников энергии, обращено внимание на возможность использования реактивных двигателей с ионной тягой, исследована динамика ракет с атомным источником энергии, указаны наиболее экономичные пределы скоростей истечения реактивной струи.

Подробно труды Циолковского были рассмотрены в докладе члена-корреспондента АН СССР В. П. Глушко «Жизнь и деятельность К. Э. Циолковского»¹.

¹ См. статью В. П. Глушко в № 9 нашего журнале.

С докладом о практическом значении научных и технических предложений Циолковского для развития ракетной техники и запуска искусственных спутников Земля выступил член-корреспондент АН СССР С. П. Королев. Демонстрируя многочисленные чертежи и схемы, докладчик показал, как развивались идеи Циолковского советскими учеными и конструкторами.

В послевоенные годы самолеты с реактивными двигателями разных типов получают все большее распространение. Сейчас совершает регулярные рейсы реактивный экспресс «ТУ-104», созданы новые замечательные образцы реактивных самолетов, достигнуты большие скорости и высоты, преодолен «звуковой барьер». Можно сказать, что скоростная авиация переживает сейчас переходный период — от самолета к ракете. Произведено успешное испытание сверхдальней межконтинентальной баллистической ракеты. В период Международного геофизического года будет запущено много ракет с целью научных исследований на разных высотах в различных районах СССР, а также в Антарктике. При вертикальных подъемах высотных ракет проводятся обширные исследования высоких слоев атмосферы и надатмосферного пространства. На ракетах поднимаются сложная исследовательская аппаратура и подопытные животные, которые потом благополучно спускаются на землю.

В одной из своих работ Циолковский писал: «Человечество не останется вечно на Земле, но в погоне за светом и пространством сначала робко проникнет за пределы атмосферы, а затем завоюет себе все околосолнечное пространство. Завоевание околосолнечного пространства -задача нашего будущего. Невозможное сегодня станет возможным завтра».

В наши дни сбываются замечательные предсказания Циолковского. Советские ученые работают над многими новыми проблемами ракетной техники, например, над проблемой посылки ракеты на Луну и облета Луны с возвращением ракеты (или некоторой части аппаратуры) на Землю, над проблемой полета человека на ракете, над глубоким исследованием космического пространства при помощи искусственных спутников Земли. То, что было невозможным вчера, стало возможным сегодня. И в каждом новом достижении в этой области содержатся частицы «идей замечательного ученого К. Э. Циолковского, завещавшего свои труды по авиации, ракетоплаванию и межпланетным сообщениям партии большевиков и советской власти — подлинным руководителям прогресса человеческой культуры.

Научно-техническая конференция отделений Технических и Физико-математических наук, посвященная развитию идей К. Э. Циолковского в области теории и практики реактивного движения и освоения космического пространства, состоялась 18-19 сентября в Московском Доме ученых.

Открывая конференцию, академик А. А. Благонравов отметил, что ряд работ, проводимых в Советском Союзе с применением ракетной техники, имеет не только большое познавательное, но и важное практическое значение. Так, запуск ракет в верхние слои атмосферы преследовал практические цели изучения закономерностей происходящих в этих слоях явлений в связи с задачами метеорологической службы, прогнозами погоды и т. п. Исследование состава ионосферы велось с целью усовершенствования средств дальней радиосвязи и др. Однако ввиду кратковременности полета ракет многие исследования таким путем выполнены быть не могут. Для долговременных наблюдений предстоит использовать летающие лаборатории в виде искусственных спутников Земли, запуск которых является новым этапом в развитии научных исследований.

Заслушанные на конференции научные доклады были сосредоточены на проблемах, относящихся к разработке искусственных спутников Земли и ракетной технике в связи с перспективами космических полетов. Ряд докладов касался изучения физиологии живых организмов в ракетном полете.

В докладе академика М. В. Келдыша, Г. А. Скуридина и Л. В. Курносовой «О перспективах научных исследований с помощью искусственного спутника Земли» был рассмотрен ряд проблем, решение которых может быть достигнуто лишь путем проведения длительных измерений на очень больших высотах в верхних слоях атмосферы или за пределами земной атмосферы, для чего и предстоит использовать искусственный спутник.

М. В. Келдыш коротко остановился на вопросах, связанных с созданием спутника, выведением его на орбиту, определением времени его существования.

Анализ движения спутника даст чрезвычайно важные сведения о действительном распределении плотностей в верхних слоях атмосферы. Анализ траектории его полета позволит уточнить значения напряженности поля земного тяготения, величины сжатия Земли, ее большой полуоси, определить интенсивность аномалий силы тяготения в различных точках поверхности Земли.

В общей проблеме создания искусственных спутников с целью научных наблюдений весьма существенным является вопрос об обеспечении энергетики спутника для питания как научных приборов, так и радиотехнической аппаратуры для передачи показаний на Землю и точных замеров траектории полета. В сущности работа и жизнь спутника определяются сейчас, по-видимому, не баллистическими свойствами, а запасом энергии. Длительная работа аппаратуры возможна будет только при усложни использования солнечной энергии.

Далее в докладе был рассмотрен ряд проблем, принципиальная возможность решения которых на спутнике сейчас несомненна. Естественно, что при постановке опытов на спутнике привлекает внимание возможность решения крупных задач, связанных с изучением структуры мирового пространства.

Прежде всего на спутнике могут быть поставлены опыты по изучению коротковолновой части спектра Солнца, что очень важно для решения ряда вопросов физики верхней атмосферы, в частности образования ионосферы. Далее, весьма существенно систематическое изучение интенсивности и вариаций интенсивности коротковолнового излучения, линейчатого спектра хромосферы и короны Солнца при помощи малогабаритных спектрографов. Следующий цикл исследований связан с изучением космических лучей, как с точки зрения теории их происхождения, так и для изучения элементарных актов взаимодействия первичных частиц высокой энергии с ядрами атомов в атмосфере. Большой интерес могут представить опыты по изучению вариаций интенсивности космических лучей и влияния на нее солнечной активности.

Естественно, что, как и большинство астрономических тел, спутник может дать повод для разработки ряда проблем, относящихся к обнаружению эффектов общей теории относительности.

Создание спутников с длительным временен жизни безусловно знаменует новый этап в развитии геофизики. В дальнейшем можно рассчитывать на то, что искусственные спутники станут обычным орудием исследования в руках ученых и помогут в решении как ряда «земных» задач, так и проблемы космического полета.

Доклад Д. Е. Охоцимского, Т. М. Экеева и Г. П. Таратыновой был посвящен определению времени существования искусственных спутников Земли. Для оценки времени движения спутника по эллиптической орбите применяются различные приближенные методы, использующие энергетические соображения и основанные на том, что потеря энергии происходит главным образом в области перигея, когда спутник ближе всего к Земле. Основными факторами, определяющими движение спутника, являются притяжение Земли и сопротивление атмосферы. Как показали исследования, отклонение поля тяготения от центрального вызывает лишь периодические возмущения формы орбиты и вековые возмущения ее ориентации в абсолютном пространстве. Влияние сопротивления атмосферы сводится почти исключительно к вековым изменениям параметров орбиты и ее эксцентриситета, к постоянному изменению формы орбиты и ее высоты над поверхностью Земли. Вследствие этого оказалось возможным при исследовании влияния сопротивления атмосферы на движение спутника принять поле тяготения центральным и ограничиться случаем плоского движения.

Выполненные при помощи быстродействующей электронной счетной машины Академии наук СССР расчеты позволяют сделать ряд выводов о характере изменения параметров орбиты во время движения спутника и оценить время его существования, которое будет примерно обратно пропорционально плотности воздуха в области начального перигея. Увеличение высоты перигея будет способствовать продлению существования спутника. Так, при высоте перигея 500 км и апогея 1500 км время жизни спутника возрастет до 30 лет.

Влияние геофизических факторов на движение спутника было рассмотрено в докладе И. М. Яцунского и В. П. Ястребова.

Первые искусственные спутники Земли будут обращаться по сравнительно низким орбитам, так как достижение больших высот связано с значительными затратами энергии. Эти спутники в основном будут находиться в области, где еще заметно действие сопротивления воздуха, в результате чего они будут постепенно снижаться и в конце концов сгорят в атмосфере. Кроме силы сопротивления воздуха, на спутник будет действовать возмущающая сила, обусловленная отличием поля тяготения сфероидической силы Земли от нейтрального поля. Наконец, определенное значение имеют также аномалии силы тяжести, обусловленные отличием истинного поля тяготения от поля земного сфероида.

Докладчик наложил результаты исследования влияния всех этих сил, охарактеризовав возможности их вычисления при расчете орбиты с целью прогноза движения спутника.

Были высказаны также предварительные соображения о возможности уточнения поля указанных сил по наблюдениям движения спутника. В результате наука получит новые данные о Земле как планете.

Исследованию верхних слоев атмосферы при помощи ракет были посвящены два доклада. Исключительное внимание к изучению верхних слоев газовой оболочки Земли связано с тем, что именно эти слои являются первым барьером на пути солнечной радиации, определяющей течение всех жизненных процессов.

Рассматривая результаты некоторых проведенных в Советском Союзе работ, в основном относящихся к изучению структурных параметров атмосферы, Б. А. Миртов остановился на главных недостатках использования ракет: кратковременности их пребывания в верхних слоях и, самое важное, сильном загрязнении окружающей атмосферы «паразитными» газами, в больших количествах выделяемыми ракетой. Были освещены приборы и методы, применяемые с целью устранения влияния «паразитных» газов (использование мортир, катапультирование, специальные контейнеры и т. п.) и продемонстрированы графики, показывающие состав воздуха на разных высотах, изменение давления с высотой, распределение температур в верхних слоях атмосферы и др. В заключение докладчик высказал ряд замечаний о перспективах исследования при помощи ракет. По его мнению, в настоящее время намечаются два пути развития таких исследований: поднятие потолка и проведение систематических наблюдений над изменением тех или иных параметров верхней атмосферы, исследование их широтно-долготных эффектов и суточно-сезонных вариаций. Что касается потолка, то сейчас становится вполне реальным достижение высоты 300-500 км и более. Время наблюдений может быть увеличено использованием искусственного спутника Земли.

В докладе Е. Г. Швидковского, М. Н. Изакова и Г. А. Кокина было подчеркнуто, что применение ракет позволяет перевести физику верхних слоев атмосферы из области наблюдательных наук в область наук экспериментальных. На ряде примеров было показано, какого рода задачи возникают при постановке подобных экспериментов, описана их методика и применяемая аппаратура и рассмотрены наиболее интересные результаты, в частности по уточнению данных о полях температур и давления на больших высотах, о составе воздуха, распределении озона, электронной концентрации и т. п.

В. И. Красовский дополнил приведенные в предыдущих докладах сведения о наблюдениях в верхних слоях атмосферы новыми данными об ионосфере и образовании ионосферных слоев. Прежде всего не подтвердилось распространенное мнение о существовании в ионосфере слоев Д, Е, F, F₁. Наблюдается монотонное возрастание ионизации с высотой. Ионосфера оказалась значительно ниже, чем определялось наземными наблюдениями.

Современное развитое науки и техники позволяет вплотную подойти к вопросу обеспечения полета человека на ракете. В докладе А. В. Покровского, В. И. Яздовского и А. Д. Серяпина был приведен ряд материалов медико-биологических наблюдений над животными при полете. Летным испытаниям предшествовали многочисленные эксперименты в условиях барокамеры и на ракете с работающим двигателем в условиях стенда.

Исследования, проведенные на животных, показали, что кратковременное пребывание в высоких слоях атмосферы не вызывает каких-либо существенных сдвигов в общем состоянии и в состоянии отдельных физиологических функций организма. Доказана возможность сохранения жизни животных при разгерметизации и в разгерметизированных кабинах на больших высотах, а также возможность покидания отсека нестабилизированной свободно падающей головной части ракеты на высотах 75-85 км и 39— 45 км. на максимальных скоростях с последующим спасением. Все это делает возможным решение проблемы полета человека на ракете в космическое пространство.

В докладе Е. М. Юпакова была рассмотрена проблема невесомости в трудах К. Э. Циолковского и ее решение современной медицинской наукой.

Наиболее совершенным способом создания невесомости сейчас является полет вертикально взлетающих ракет, причем достигается невесомость в течение 300-330 секунд. Создание искусственного спутника Земли обеспечивает воспроизведение невесомости в течение длительного времени, что открывает новые возможности для всестороннего изучения этой проблемы.

Приведя материалы ряда современных работ, затрагивающих проблему невесомости, докладчик сопоставил содержавшиеся в них сведения об ощущениях человека при невесомости с высказываниями по этому поводу Циолковского и показал, что теоретические соображения ученого в настоящее время подтверждаются специальными медицинскими исследованиями. Сейчас уделяется много внимания экспериментальному изучению механизма необычных реакций, наблюдаемых при опытах в условиях невесомости. При объяснении таких реакций обычно исходят из предположения об их общности с так называемыми лифтнымн реакциями.

Большинство ученых связывает их возникновение с функцией отолитового аппарата внутреннего уха, с глазом и нервно-рецепторным аппаратом.

Вопрос об устойчивости человека к невесомости еще недостаточно выяснен, однако можно уже сейчас с уверенностью сказать что невесомость такой продолжительности которая возникает при полетах на современных ракетах и самолетах, не может вызвать серьезных неприятных ощущений. Некоторая дискоординация движений у человека при возникновении невесомости быстро исчезает и через непродолжительное время человек вполне приспособляется к необычным условиям.

И. К. Бажинов рассмотрел условия спуска с искусственного спутника на Землю. Первые спутники связаны с Землей только npи помощи радиотехнических и оптических средств и не предназначены для спуска на Землю. Но для последующих, более сложных спутников может потребоваться организация сообщения с Землей при помощи специальных аппаратов. На спутнике с людьми наличие таких аппаратов, предоставляющих экипажу возможность безопасного возвращения на Землю, совершенно необходимо.

Докладчик проанализировал условия планирующего спуска с искусственного спутника Земли аппарата — ракетоплана, на борту которого находятся люди. Исходя из требований наибольшей надежности и простоты конструкции системы охлаждения ракетоплана, целесообразно выбирать такую траекторию спуска, которая обеспечивала бы минимум начального веса ракетоплана при постоянном удельном расходе охладителя на участке полета в атмосфере. Необходимая величина подъемных сил для полета по наивыгоднейшей траектории не превосходит той, которую способны создать крылья с площадью, определяемой условиями безопасной посадки ракетоплана. Внешняя форма спускающегося аппарата должна обеспечивать наибольшую величину коэффициента аэродинамического сопротивления, увеличивать среднюю высоту полета в атмосфере и таким образом уменьшать необходимый запас охладителя.

Отвечая на вопросы, докладчик высказал ряд соображений о возможности неохлаждаемого спуска. Доклад Г. И. Покровского был посвящен проблеме перехода от воздушного полета к космическому. Наряду с технико-теоретическими соображениям к, касающимися аэродинамического полета на разных высотах, докладчик затронул вопрос о космических полетах и баллистических ракетах в международно-правовом аспекте.

В докладе В. А. Егорова были рассмотрены некоторые задачи динамики полета к Луне. Было предложено решение вопроса о форме и классификации плоских траекторий на пассивном участке, о минимальных начальных скоростях, потребных для достижения Луны, о влияния разброса начальных данных на характеристики различных траекторий полета к Луне.

По мнению докладчика, методика и результаты проведенной им работы могут быть обобщены на пространственное движение и на задачи полета с Земли к внешним планетам Солнечной системы, как о том мечтал К. Э. Циолковский.

А. А. БЛАГОНРАВОВ