2. СРЕДСТВА ДОСТИЖЕНИЯ ПЛАНЕТ

Для того чтобы какой-либо аппарат мог взлететь с земной поверхности, он должен преодолеть силу земного притяжения.

В технике известны три способа полета тел: аэростатический, аэродинамический, движение толчком — прямым и обратным.

По аэростатическому принципу осуществляется полет аппаратов легче воздуха — воздушного шара, стратостата, дирижабля.

'Аэродинамический принцип положен в основу полета аппаратов тяжелее воздуха, у которых подъемная сила создается или неподвижными несущими плоскостями, или машущими крыльями, или вращающимися винтами. Таковы планер, самолет, геликоптер и другие.

Примерами тел, движущихся под воздействием толчка, могут служить выпущенный из пушки снаряд (прямой толчок), или движущаяся с помощью отдачи ракета (обратный толчок).

Ни первый, ни второй принцип не пригоден для полета космического корабля, так как в этих случаях для создания подъемной силы необходима какая-нибудь материальная среда, которая, как известно, отсутствует в мировом пространстве. По этой причине ни аэростат, ни самолет не могут подняться даже в высшие слои атмосферы: разреженный воздух не в состоянии создать достаточной подъемной силы для их поддержания. Максимальная высота подъема шара-зонда достигает 45 км, стратостата — 22 км, а наибольшая высота, достигнутая самолетом, составляет около 20 км.

Тела, движущиеся под влиянием толчков, не нуждаются в опорной среде. Поэтому и артиллерийский снаряд

й ракета могут лететь и в стратосфере, и в мировом пространстве, если им будет сообщена скорость, достаточная для преодоления земного тяготения. Снаряд дальнобойной германской пушки, из которой немцы обстреливали в первую мировую войну Париж, подымался в стратосферу на высоту более 46 км. Современная дальнобойная ракета совершает полет на высоте более 100 км, а метеорологическая составная ракета, пущенная вертикально вверх, достигла высоты свыше 1000 км.

Следовательно, из всех возможных принципов движения в основу межпланетных перелетов может быть положен только третий — движение под влиянием толчка.

Многие изобретатели и ученые неоднократно предлагали полет в мировое пространство способом метания, которое достигалось бы выстрелом из пороховой или электромагнитной пушки. Однако все эти проекты оказались практически нереальными. Ведь при вылете снаряда из рычажной или центробежной машины, так же как и при выстреле из пушки, разовьется настолько большая перегрузка, что человека, находящегося внутри, раздавит вес его собственного тела, который увеличится до нескольких сот тонн. Ни с помощью метательных машин, ни с помощью пушек люди не в состоянии послать снаряд сколько-нибудь значительных размеров в мировое пространство.

* $

*

Остается рассмотреть последний способ полета — принцип обратного толчка, отдачи, или так называемый реактивный принцип.

Реактивный принцип движения, открытый в 1686 г. известным физиком и математиком Ньютоном, основан на третьем законе механики, который гласит: всякое действие вызывает равное и противоположно направленное противодействие.

Для объяснения принципа реактивного движения рассмотрим следующее явление (рис. 4).

В наполненном сжатым газом плотно закрытом сосуде газ на все его стенки будет оказывать равномерное давление р. При этом сосуд будет находиться в равновесии.

3. Зак. 1443

Если же в нем с одной стороны сделать отверстие, то взаимно уравновешенными окажутся только силы, действующие на его боковые стенки. В продольном же направлении будет действовать неуравновешенная сила R> так как с противоположной стороны сосуда газы сво* бодно вытекают через отверстие и не оказывают давления на стенку. Под действием этой силы сосуд и начнет двигаться в направлении, противоположном движению вытекающей струи газов, что объясняется возникновением силы отдачи, силы R.

Сила R называется реактивной силой.

Рис. 4 Схема возникновения реактивной силы

при этом, используется как движущая сила, называется реактивным двйгателем.

Реактивные двигатели, использующие в качестве окислителя для сгорания в нем горючего кислород воздуха,

называются воздушно-реактивными. Двигатели, которые создают реактивную тягу только за счет отбрасывания собственной массы, называются ракетными.

В них в качестве топлива могут использоваться твердые пороховые смеси или смеси различных жидкостей.

В последнем случае Двигатель называется жидкостным реактивным двигателем.

Простейшим примером ракетного двигателя является обычная пороховая ракета, изобретение которой уходит в глубь веков (рис. 5).

Устройство ее несложно. Веретенообразный, картонный или металлический корпус 1 оканчивается в хвостовой части воронкой 2, которая называется соплом. Корпус наполнен пороховым составом 5, который поджигается запальным шнуром 4, проходящим через сопло. Образовавшиеся при сгорании пороха горячие газы повышают давление во внутренней полости корпуса ракеты, камере сгорания, и, вытекая через сопло наружу, создают реактивную силу, которая толкает ракету вперед.

Из рассмотренного ясно, что для полета ракеты не требуется какая-либо опорная среда и, следовательно, она может совершать полеты в пустоте. Эта способность ракеты впервые была обоснована в 1895 г. А. П. Федоровым в его брошюре «Новый принцип воздухоплавания, исключающий атмосферу как опорную среду». Опыты, проведенные впоследствии, подтвердили правильность этой мысли и показали, что в условиях безвоздушного пространства подъемная сила жидкостного ракетного двигателя даже увеличивается.

Таким образом, пустота мирового пространства не только не вредит полету ракеты, но скорее благоприятствует ему, так как отсутствие материальной среды исключает трение, которое могло бы затормозить полет. Если бы мировое пространство было наполнено воздухом, люди никогда не смогли бы достичь даже Луны. Невозможно создать летательный аппарат, способный преодолеть сопротивление воздуха на таком огромном расстоянии, никаких запасов топлива для этого не хватит.

Таким же образом и холод мирового пространства оказывается скорее полезным для полетов ракетопланов, чем вредным. Мощность, развиваемая ракетным двигателем, увеличивается с понижением температуры окружающей среды, так как низкие температуры крсмического пространства способствуют возрастанию тяги ракеты. (Кроме того, низкая температура мирового пространства увели- адв&ет прочность некоторых материалов, из которых Могут изготавливаться топливные баки, и охлаждает камеру сгорания ракетного двигателя. Это позволит несколько уменьшить мертвый вес корабля за счет уменьшения толщины стенок резервуаров для топлива и сокращения запасов охлаждающих веществ.

Для того чтобы космический холод не проник в пассажирскую кабину ракетоплана, она, видимо, должна будет иметь двойные стенки и специальные устройства для обогрева за счет энергии солнечных лучей, освещающих ракетоплан во время полета.

Огромные межпланетные расстояния и высокая скорость, необходимая для вылета в мировое пространство, не являются -препятствиями для ракетного корабля, который с помощью ракетного двигателя сможет приобрести любые скорости.

Можно с уверенностью заявить, что с точки зрения науки и техники сегодняшнего дня единственным аппаратом, способным унести человека с Земли в мировое пространство, является космическая ракета.