Циолковский. Жизнь и технические идеи

Особенно пригоден предлагаемый Циолковским маневр для обратного спуска на нашу собственную планету.
«Для возвращения на Землю, — пишет Циолковский, — нет надобности прибегать к контр-взрыванию
и таким образом тратить запасы вещества и энергии. Если поблизости атмосферы слабым обратным взрыванием еще более подойдем к ней и, наконец, заденем за ее края, то сейчас же будем, от сопротивления воздуха, терять скорость и спускаться по спирали к Земле. Собственно, скорость сначала будет от падения увеличиваться, потом же, при вступлении в более плотную часть атмосферы, начнет уменьшаться. Когда она сделается недостаточной, чтобы одной центробежной силой уравновешивать силу тяжести, то, наклонив продольную ось снаряда, начинают планировать. Словом, мы поступаем с ракетой, как с аэропланом, у которого остановлен мотор. Как тут, так и там, надо приноровить момент потери большей части скорости к моменту касания суши или воды. Терять громадную скорость ракеты на высотах совершенно безопасно, в виду чрезвычайной разреженности там воздуха. Можно даже потерять почти всю скорость, обернувшись много раз вокруг Земли: оставить только 200–300 метров в секунду (смотря по плотности окружающей среды), а затем поступать как с самолетом. Но все же, если у ракеты нет добавочных планов (крыльев), приземление совершается при гораздо большей скорости, чем у аэроплана, и потому оно рискованнее. Его хорошо делать не на суше, а на воде».
Возможность спускаться на Землю без затраты топлива чрезвычайно упрощает сооружение и обслуживание той внеземной станции, о которой мы говорили раньше; работа на станции неизбежно потребует частых сношений с Землей для смены персонала, доставки материалов и т. п.
Такова в главнейших очертаниях картина завоевания мирового пространства, рисовавшаяся нашему исследователю вдали будущего. Практика, без сомнения, внесет в нее более или менее значительные перемены. Не следует поэтому придавать абсолютного значения набросанному здесь очерку. Эго лишь предварительный, ориентирующий план.
Не надо закрывать глаза на огромные технические трудности, которые в этих проектах не устранены. Не разрешен важный вопрос о сжигании в небольшой ракетной камере ежесекундно весьма значительного количества топлива; далее, вопрос о смешении под большим давлением составных элементов горючей смеси; о получении в достаточном количестве наиболее выгодных родов горючего и окислителя; об ограждении двигателя от разрушительного действия высокой температуры; об устойчивости ракеты в полете; об управлении ею при значительных скоростях и ускорениях, и т. п. Все эти задачи приходится разрешать, не забудем, в тесном пространстве ракеты, где на строгом счету каждый грамм массы и каждый сантиметр объема.
Но наибольшие трудности для ракеты, предназначенной к полетам в межпланетное пространство, связаны с неимоверно огромным запасом топлива, которое должен унести на себе ракетный корабль, чтобы сжиганием горючего довести свою скорость до требуемой величины. Речь идет здесь не об абсолютном количестве топлива, а о том, что масса его должна составлять весьма крупную долю массы всей ракеты. Таково требование теории. Технически немыслимо построить летательный аппарат, 99,9 % массы которого приходилось бы на горючее и окислитель; а именно о таких примерно пропорциях и идет здесь речь. Циолковский трезво оценивал значение этих трудностей. Приходилось возлагать надежды на могущество техники далекого будущего и, следовательно, отодвигать осуществление космического полета на неопределенный срок. В этом одна из причин того, что звездоплавательные планы Циолковского еще и в наши дни не встречают полного сочувствия со стороны некоторых авторитетных знатоков техники.
Академик А. Н. Крылов, например, высказался недавно о лунном перелете в ракете, как о предприятии совершенно несбыточном: «При современных источниках энергии полет даже на Луну недостижим. Если когда-нибудь сумеют использовать внутриатомную энергию [28] или превращать материю в энергию, только тогда станут возможными столь далекие полеты».
 
Выход из тупика Циолковский и зарубежные теоретики звездоплавания видели в так наз. составных, или ступенчатых, ракетах [29]. Ракетные аппараты подобного типа состоят из нескольких ракет, соединенных так, что отработавшая ракета автоматически отбрасывается и не обременяет корабля своим мертвым грузом. В значительной мере это смягчает остроту затруднительного положения, но все же не устраняет трудностей полностью.
Новый путь к преодолению сейчас указанного основного затруднения предложен был основоположником звездоплавания лишь в последний год жизни.
  
 Последние мысли о ракете 
 
В самом конце 1934 г., под свежим впечатлением сделанного открытия, Циолковский прислал мне следующие взволнованные строки:
«Сорок лет я работал над реактивным полетом, в результате чего дал, по общему признанию, первый в мире, теорию реактивного движения и схему реактивного корабля. Через несколько сотен лет, думал я, такие приборы залетят за атмосферу и будут уже космическими кораблями.
Непрерывно вычисляя и размышляя над скорейшим осуществлением этого дела, вчера, 15 декабря 1934 года, после шести часов вечера я натолкнулся на новую мысль относительно достижения космических скоростей.
Последствием этого открытия явилась уверенность, что такие скорости гораздо легче получить, чем я предполагал. Возможно, что их достигнут через несколько десятков лет и, может быть, современное поколение будет свидетелем межпланетных путешествий.
Таким образом идея 15 декабря приблизила реализацию космической ракеты, заменив в моем воображении сотни лет (как я писал в 1903 г.) только десятками их».
Сбоку письма, на полях, сделана приписка: «Секрет. Хотел Вас порадовать. Когда опубликую — не знаю».
Очевидно, Циолковский желал еще тщательно обдумать свою мысль, прежде чем опубликовать. А спустя несколько месяцев, в мае 1935 г., он прислал мне извлечение из 8-й главы своей последней, неопубликованной рукописи с припиской: «Вот то открытие, о котором я Вам писал». Одновременно изложение сущности работы было послано им в газету «Техника».
Чтобы легче понять, каким образом разрешает Циолковский поставленную задачу (задачу понизить долю массы ракеты, приходящуюся на топливо), предположим ради простоты, что в нашем распоряжении имеется пассажирский ракетный корабль весом, без горючего и без окислителя, в одну тонну. В подобный корабль, объем которого достигает десятка кубометров, можно погрузить 5 тонн топлива. Построение такой ракеты не представило бы особых трудностей: на долю топлива приходится в ней не 99,9 %, а только 83 % массы всей ракеты; это меняет дело весьма существенно.
Итак, у нас имеется ракетный корабль, постройка которого технически возможна; в таком допущении, во всяком случае, нет ничего фантастического. Пусть он сожжет полностью свое топливо, все 5 тонн. Можно вычислить, что тогда корабль должен развить, при самых скромных допущениях, скорость 3000 метров в секунду. Если же наша ракета израсходует половину топливного запаса, то приобретенная скорость будет равна, согласно расчету, только 900 метрам в секунду.
Вообразите теперь, что в полет отправилась не единичная ракета, а целая эскадрилья ракет того же типа. Когда каждая из ракет сожжет половину своего запаса, вся эскадрилья будет нестись правильным строем со скоростью 900 метров в секунду. Пусть в этот момент горение прервется, и затем одна половина ракет перельет свой неизрасходованный запас топлива в полуопорожненные вместилища другой половины эскадрильи. (Такая передача горючего во время полета возможна.) Ракеты, освобожденные от топлива, из строя выбывают; пустые оболочки их опускается на землю.