15. На Марс и Венеру

Полеты на планеты гораздо труднее осуществимы, нежели путешествие на Луну, главным образом из-за их гораздо большей отдаленности. Ближайшая планета – Венера – в сто раз дальше Луны, даже если лететь на Венеру тогда, когда она помещается всего ближе к Земле. Марс в ближайшем его положении в 150 раз дальше Луны.

Маршрут путешествия с Земли (буква З) на Марс. Буквой С обозначено Солнце

Маршрут путешествия с Земли (З) на Венеру

Но не следует думать что лететь на эти планеты придется в моменты их наибольшей близости. Перелет по прямой линии хотя и кратчайший, но в данном случае – самый невыгодный: он требует такого огромного расхода горючего, каким совершенно немыслимо снабдить звездолет. Вспомним, что Земля несется вокруг Солнца со скоростью 30 километров в секунду. Такую же скорость имеет, конечно, и ракета, пока она находится на Земле. Но покинув Землю, ракета сохранит эту скорость – по закону инерции. Чтобы направиться к Марсу кратчайшим путем, звездолет должен лишиться этой 30-километровой скорости, относящей его в сторону.

Мы уже говорили прежде о том, что для остановки тела, движущегося с какой-нибудь скоростью, требуется столько же энергии, сколько и для придания телу этой скорости. Значит, отправляясь на Марс кратчайшим путем, звездолет должен начать с того, чтобы израсходовать огромный запас горючего для уничтожения 30-километровой скорости, а подлетая к Марсу, который мчится вокруг Солнца с 24-километровой секундной скоростью, звездолету придется для успешной безопасной посадки приобрести скорость движения Марса.

Вы видите теперь, как невыгоден кратчайший путь: он требует двукратного сжигания заряда «сверх сметы», в первый раз для уничтожения 30-километровой скорости, во второй – для получения 24-километровой скорости. Расчет дает для необходимого при этих условиях заряда такие огромные числа, которые делают подобный перелет совершенно неосуществимым.

Вместо того, чтобы уничтожить 30-километровую скорость, лучше использовать ее для полета. Это возможно, если лететь не кратчайшим путем, а напротив – дальнейшим. Надо направиться на Марс, когда он находится по ту сторону Солнца. В этом случае достаточно добавить к существующим уже 30 километрам скорости в секунду еще около 12 километров, и тогда звездолет, имея скорость 42 километра в секунду, помчится по кривому пути, который приведет его к месту, где находится Марс. Расход горючего здесь лишь немногим больше, чем для полета на Луну.

С этой стороны, со стороны выбора маршрута, вопрос о полете на Марс решается удовлетворительно. Сходным образом избирается и путь на Венеру: кругом Солнца к дальнейшему местонахождению этой планеты. Хуже обстоит дело с продолжительностью путешествия: полет на Марс по сейчас указанному пути в один конец должен длиться 260 суток. Но надо вернуться и назад на Землю. Земля же не стоит неподвижно: за это время она далеко отойдет от места, где она находилась в начале путешествия; значит, когда звездолет через 520 суток вернется, он не найдет Земли на прежнем месте и должен будет еще странствовать, чтобы ее настигнуть. От этого весь срок путешествия значительно удлиняется, до нескольких лет. Итак, ракетный корабль должен захватить с собой продовольствия на несколько лет: нельзя же рассчитывать на пополнение провианта в мировом пространстве или в мире Марса, холодном и, может быть, пустынном. Запасы пищи на целые годы составят весьма значительный груз, для подъема которого понадобится огромное количество горючего.

Снова, как видите, упираемся мы в вопрос о горючем, о чрезмерно большом заряде. Надо прямо сказать, что при современном состоянии звездоплавания не видно пока даже теоретического выхода из этого заколдованного круга. Если техника будущего не изыщет каких-нибудь чрезвычайно мощных источников энергии, то перелеты даже на ближайшие планеты едва ли удастся осуществить. И уж, конечно, рано ставить вопрос о полетах на более далекие планеты.

При трезвом взгляде на дело не приходится говорить и о перелете на звездные планеты, т. е. на планеты других солнц Вселенной, удаленных от нас в миллионы раз дальше, чем Марс или Венера. Заглавие нашей книжки – «К звездам на ракете» надо понимать не в том смысле, что речь будет идти о перелетах на звезды. Ракетный корабль берет курс на звезды, но долететь сможет только до Луны, в лучшем случае – до ближайших планет. Покинуть нашу солнечную систему при тех орудиях техники, которыми человек сейчас располагает или вправе пока предвидеть, – он не может. Рассчитывать на непредвиденные открытия будущего, разумеется, позволительно, но это уже будет гадание, а не трезвое научное рассмотрение вопроса. В этой книге я не уделяю места таким чаяниям, которые не имеют под собою твердой опоры фактов. Огромным, неслыханным достижением является уже и возможность достигнуть Луны.

16. Основоположник звездоплавания

Наша беседа о возможности летать на ракетах в мировом пространстве была бы слишком неполна, если бы мы не уделили должного внимания тому человеку, который заложил прочные основы ракетного летания и предуказал путь дальнейшего развития этой молодой отрасли техники. Вы уже знаете, о ком я говорю: о замечательном советском ученом-изобретателе Константине Эдуардовиче Циолковском. О нем было уже сказано раньше несколько слов. Но он заслуживает того, чтобы на жизни и трудах его остановиться подробнее.

В 1932 г. советская общественность чествовала Циолковского по случаю его 75-летия. В Калуге, давнем месте его жительства, в Москве, в Ленинграде устроены были торжественные собрания по этому поводу. Президиум ЦИК СССР наградил его орденом Красного трудового знамени. Каковы же его заслуги?

Они сводятся к важным изобретениям в области воздушного и заатмосферного транспорта. Задолго до появления воздушных кораблей Циолковский был энергичным поборником развития дирижаблестроения; он правильно оценил значение этого рода транспорта для обширных просторов нашей страны. Им придуман был и разработан (раньше Цеппелина за границей) тип управляемого корабля, более совершенного, чем дирижабли нынешних систем. Это – знаменитый цельнометаллический дирижабль Циолковского.

Опередив Запад в области теорий дирижаблестроения, Циолковский сделал то же и в области авиации. Еще раньше, чем американцы Райты впервые добились успеха с полетом на аэроплане, Циолковский самостоятельно разработал теорию аэроплана, дал тип его и чертежи, вполне оправдавшиеся позднее. Он правильно предсказал скорость, продолжительность полета и др. особенности моноплана.

Константин Эдуардович Циолковский, первый в мире теоретик звездоплавания. Родился в 1857 г.

Эти работы Циолковского в области воздушного транспорта основаны на его собственных опытах, исследованиях и теоретических расчетах в области сопротивления воздуха. Он успешно занимался разработкой этого трудного вопроса, когда почти никто еще к этому не приступал. Только впоследствии другие ученые пришли к выводам, найденным Циолковским.

И, наконец, он же первый в мире указал способ передвижения управляемым полетом в безвоздушной среде, за пределами атмосферы, разработал общепринятую теперь теорию ракетного летания и предуказал путь его развития от ракетного аппарата, неподвижно витающего в воздухе, до подлинного ракетного корабля, завоевывающего мировое пространство. Весь мир чтит его как истинного «отца звездоплавания».

Однако признание крупных заслуг Циолковского пришло лишь теперь, на склоне его жизни. Только советская власть сумела оценить и отличить этого выдающегося человека; при царском правительстве он пребывал почти в полной неизвестности и жестоко боролся с самой крайней нуждой. Бросим беглый взгляд на тернистый, полный лишений и неудач, путь его трудовой жизни.

Циолковский родился в 1857 г. в селе Ижевском, бывш. Рязанской губернии, в крайне бедной семье мелкого служащего. В возрасте 10 или 11 лет мальчик заболел скарлатиной и почти потерял слух. Еще через два года на него обрушился новый удар: умерла его мать, заботившаяся об обучении детей, и мальчик попал под опеку малограмотной сестры матери; отец, всецело занятый добыванием средств пропитания, не мог уделять внимания заботам о воспитании детей.

Уже в эту печальную пору жизни юный Циолковский проявил свою исключительную способность к изобретательству: изготовил самодвижущуюся коляску и локомотив, приводившийся в действие спиральной пружиной; сделал токарный станок по дереву, коляску с крыльями, ходившую «против ветра и по всякому направлению», и струнный музыкальный инструмент с педалью и колесом для приведения в действие. Ходить в школу глухой мальчик не мог и потому систематически ничему не обучался. Он был в полной мере самоучкой. Началось его самоучение следующим образом.

«Лет 14-ти, – рассказывает он, – я вздумал почитать арифметику, и мне показалось все там совершенно ясным и понятным. С этого времени я понял, что книга – вещь вполне мне доступная. Я разбирал с любопытством и пониманием несколько отцовских книг по естественным и математическим наукам. Меня увлекает измерение расстояния до недоступных предметов, съемка планов, определение высот. Чтение физики толкнуло меня на устройство автомобиля, движущегося струей пара, и бумажного аэростата (воздушного шара) с водородом».

На 17-м году жизни Циолковский был отправлен своим отцом в Москву искать счастья. Ведя здесь суровую жизнь, перебиваясь на 10–15 рублей в месяц, питаясь одним лишь хлебом, юноша усердно работал над пополнением своего образования. Без учителей и руководства он изучил здесь высшую математику и механику, делал опыты по физике. Через два года такой жизни он возвращается к отцу. Занимаясь частными уроками, он устраивает на дому небольшую мастерскую и изготовляет в ней приборы и механизмы своего изобретения. С выходом отца в отставку Циолковские переселяются в Рязань, где достать частные уроки не удается. Циолковский решает тогда сделаться школьным учителем: сдает нужный экзамен и получает право преподавать математику в так наз. уездных и городских начальных училищах (низшие школы). В 1880 г. он получает долгожданную школьную работу: его назначают учителем арифметики и геометрии в уездной школе гор. Боровска Рязанской губ. Весь же свой досуг он отдает физическим опытам, а также углубленному изучению математики и теоретической физики.

К этому времени относится его первое теоретическое исследование в области физики. Рукопись свою он послал в Петербург, в научное общество (Физико-химическое), за что и был избран его членом.

Тогда же он серьезно занялся теорией воздушного корабля;

«В 1885 г., имея 28 лет, – рассказывает он, – я твердо решился отдаться воздухоплаванию и теоретически разработать механически управляемый аэростат (т. е. воздушный корабль).

Работал я два года почти непрерывно. Вставал чуть свет и, уже проработавши над своим сочинением, отправлялся в училище. После такого двухлетнего напряжения сил у меня целый год чувствовалась тяжесть в голове».

Об итогах своей работы Циолковский сделал доклад в Москве, в научном обществе. Отнеслись к нему покровительственно, обещали выхлопотать перевод в Москву, но перевод не состоялся. Это была особенно тяжелая пора жизни Циолковского. «Я был, – пишет он, – совсем болен, потерял голос; пожар уничтожил мою библиотеку и мои модели». Оправился он только через год и снова принялся за работу.

Как жил Циолковский в те годы, рассказывает один из его посетителей:

«Я познакомился с Циолковским в 1887 г. в г. Боровске, куда попал случайно, и крайне заинтересовался рассказами туземцев о сумасшедшем изобретателе Циолковском, который утверждает, что наступит время, когда корабли понесутся по воздушному океану с страшной скоростью, куда захотят. Я решил навестить изобретателя.

Первое впечатление при моем визите привело меня в удручающее настроение: маленькая квартира; в ней большая семья – муж, жена, дети – и бедность, бедность из всех щелей помещения; посреди – разные модели, в такой обстановке отец семейства занимается изобретениями.

Однако ж, если бы люди никогда не занимались подобными „пустяками“, то у нас не было бы ни пароходов, ни железных дорог, ни телеграфа, ни других изобретений, которыми облагодетельствовано человечество».

Вскоре Циолковский был переведен в более крупный город, в Калугу, где проживает и до настоящего времени (на улице, которая теперь называется «улицей Циолковского»). Здесь он производит опыты над сопротивлением воздуха, печатает об этом статьи в научном журнале, выпускает свою первую книгу под заглавием: «Аэростат металлический, управляемый» (около 200 страниц). Все это несколько повышает его в глазах школьного начальства, и его допускают к преподаванию в Калужской средней школе (в реальном училище).

В 1890 г. Циолковский послал в Ленинград (тогда еще Петербург) знаменитому химику Менделееву (который занимался также и воздухоплаванием) бумажную модель оболочки дирижабля своего изобретения и относящуюся к модели рукопись. Благодаря Менделееву о работе Циолковского сделан был доклад в воздухоплавательном отделе Технического общества. Ознакомившись с рукописью Циолковского, специалисты похвалили его усердие, но вынесли такой приговор, что идея управляемого воздушного корабля несбыточна: он обречен остаться навсегда игрушкой ветров… (а в наши дни эти «игрушки ветров» облетают кругом света, достигают полюса и служат грозным военным оружием). Циолковского не обескуражил такой приговор; он остался при прежнем мнении, продолжал настойчиво разрабатывать свое изобретение, хотя и не находил никакой поддержки. Подобно ракете, которую он так глубоко изучил, наш изобретатель неуклонно двигался вперед, без всякой внешней опоры, одной лишь внутренней энергией. Он видел торжество своих идей на Западе, когда трудами немецкого изобретателя Цеппелина были созданы первые воздушные корабли, свободно двигавшиеся против ветра. И только советская общественность по заслугам оценила идеи и труды Циолковского и добилась того, что приступлено было наконец к работам по осуществлению дирижабля его конструкции.

Не станем подробно описывать особенности дирижабля Циолковского; это не имеет прямого отношения к теме нашей книжки. Ограничимся лишь кратким описанием со слов самого изобретаталя:

«Весь дирижабль строится из волнистой стали. Так как выгодны только большие дирижабли, то оболочка будет вроде кровельного железа. И как крыши сохраняются десятки лет, так и наши дирижабли могут при незначительных заботах о них служить сотню лет. Нет надобности даже в дорогой хромоникелевой нержавеющей стали. Можно ограничиться и обыкновенной дешевой. Как дома с железной крышей не нуждаются в особых защитах, так и стальные дирижабли не будут нуждаться в ангарах. Постройка оболочки моего стального дирижабля совершается внизу, на горизонтальной плоскости – чрезвычайно удобно, быстро и дешево – путем электрической сварки. Ясно, что дорогая верфь при этом не нужна. В таком положении оболочки она наполняется водородом и поднимается на воздух. После этого к ней прицепляется уже заранее готовая гондола. Воздушных отделений внутри оболочки (в водороде) никаких нет. Поэтому не может быть никакой диффузии и опасности от смешения водорода с воздухом. Подъемная сила корабля меняется примерно на двадцать процентов путем подогревания водорода выхлопными газами. Дирижабль может подниматься только при пуске моторов и среднем подогревании, положим, на 30 градусов. Есть возможность подогреть его еще на 30° или совсем остановить подогревание. В первом случае его подъемная сила увеличится на 11 процентов, во втором – уменьшится на столько же. Понятно после этого, что дирижабль не нуждается для отвесных движений ни в потере газа, ни в обременительном балласте.

При опускании корабля или при сжатии его водорода от тех или других причин продольная ось дирижабля наклоняется. Этого избегают особой стягивающей оболочку системой тросов. Неравномерное их стягивание может служить для поддерживания горизонтальности оси корабля при наклонах его от разных причин. Тросовая система распределяет все тяжести гондолы на верхнюю часть оболочки.

Все это резко увеличивает использование стальных дирижаблей нового типа и делает их лучшим и наиболее дешевым средством транспорта».

Мы подходим, наконец, к тем работам Циолковского, в которых всего ярче сказались его самобытный ум и глубина мысли. В этой книжке была уже обрисована сущность работ Циолковского в области звездоплавания. Не станем повторять сказанного и остановимся только на одной подробности, которая не была отмечена раньше. Мы не рассматривали того, каким собственно образом произойдет самый отлет ракеты с Земли в мировое пространство. Расскажем поэтому, как представляет себе картину отлета Циолковский.

Отлет межпланетной ракеты с Земли состоится где-нибудь в высокой горной местности. Должна быть подготовлена прямая, ровная дорога для разбега, идущая наклонно вверх под углом 10–20 градусов. Ракета помещается на самодвижущемся экипаже, например, на автомобиле, мчащемся с наибольшей возможною для него скоростью. Получив таким образом начальный разбег, ракета начинает свой самостоятельный восходящий полет под действием взрывающихся в ней горючих веществ. По мере возрастания скорости крутизна взлета постепенно уменьшается, путь ракеты становится все более пологим. Вынырнув за атмосферу, аппарат принимает горизонтальное направление и начинает кружиться около земного шара в расстоянии тысячи или двух тысяч километров от его поверхности, наподобие спутника.

Мы уже знаем, что это возможно при секундной скорости 8 километров. Такая скорость достигается постепенно: горение регулируют так, чтобы секундное ускорение не слишком превышало привычное нам ускорение земной тяжести. Благодаря этим предосторожностям искусственная тяжесть, возникающая в ракете при взрывании зарядов, не представляет опасности для пассажиров.

Так достигается первый, самый трудный этап путешествия – превращение ракеты в спутника Земли. Чтобы заставить теперь ракету удалиться на расстояние Луны или еще далее, потребуется лишь добавочным взрыванием зарядов увеличить раза в 1½ скорость той же ракеты.

Мы сказали раньше, что начальный разбег сообщается ракете автомобилем. Но для этой цели пригодны вообще любые транспортные средства: паровоз, пароход, аэроплан, дирижабль. Взамен колесного экипажа Циолковский предлагает воспользоваться для разбега другой ракетой, которую он называет «земной», – в отличие от «космической», предназначенной для межпланетного рейса. Ракета «космическая» должна быть временно помещена внутрь ракеты «земной», которая, не отрываясь от почвы, сообщит ей надлежащую скорость и в нужный момент освободит для самостоятельного полета в мировое пространство. «Земная» ракета под действием взрывания будет скользить без колес по особым обильно смазанным рельсам. Потеря энергии на трение (ослабленное смазкой) сильно уменьшается при весьма больших скоростях. Что же касается сопротивления воздуха, то его можно довести до незначительной величины, придав ракете удлиненную форму. Если бы возможно было построить ракету во сто раз длиннее ее толщины, сопротивление воздуха было бы настолько ничтожно, что им можно было бы и вовсе пренебречь. Длину земной ракеты нельзя, однако, практически делать свыше 100 метров, а так как толщина ее должна быть не меньше нескольких метров, то ракета окажется всего в 20–30 раз длиннее своего поперечника. Впрочем, и при таких условиях общее сопротивление движению самой ракеты будет составлять всего несколько процентов энергии ее движения.

Итак, открытая спереди «земная» ракета с вложенной в нее «космической» стремительно движется по подговленной для нее дороге. Наступает момент, когда надо освободить «космическую» ракету и пустить ее в мировое пространство. Каким образом это сделать? Циолковский указывает простое средство: надо затормозить «земную» ракету, – «космическая» вырвется тогда из нее по инерции и, при одновременном пуске взрывного механизма, начнет самостоятельно двигаться с возрастающей скоростью. Торможение же земной ракеты достигается просто тем, что конечный участок дороги оставляют несмазанным: увеличенное трение замедлит и, наконец, совсем прекратит движение вспомогательной ракеты без добавочного расхода энергии. Еще лучший способ состоит в том, что из «земной» ракеты выдвигаются поперечные плоскости: сопротивление им воздуха громадно, и ракета скоро остановится.

В течение двадцати лет Циолковский оставался единственным человеком во всем мире, который верил в возможность действительно проникнуть в мировое пространство, посетить Луну, быть может, со временем и планеты. Его идеи о техническом завоевании неба почти никем не разделялись. О трудах его в этой области знало, пожалуй, всего несколько сот человек, если не меньше. Статьи и книги его мало кем читались; самое имя его известно было весьма немногим. Лишь незадолго до революции, когда появилась первая популярная книга по звездоплаванию, сведения о Циолковском и его трудах стали проникать в широкие круги. Но ту известность в массах, какой пользуется сейчас его имя, Циолковский приобрел уже при советской власти, после 1918 года, когда в рабочих аудиториях стали читаться о нем многочисленные лекции. Параллельно получил Циолковский признание и за рубежом, где ученые лишь в 20-х годах нынешнего столетия самостоятельно пришли к тем же выводам, какие установил наш изобретатель еще за десять лет до империалистической войны. Первенство Циолковского никем на Западе не оспаривается.

Очерки жизни и многолетних трудов Циолковского закончим следующими его словами:

«Основной мотив моей жизни – сделать что-нибудь полезное для людей, не прожить даром жизни, продвинуть человечество хоть немного вперед. Вот почему я интересовался тем, что не давало мне ни хлеба, ни силы. Но я надеюсь, что мои работы, – может быть скоро, а может быть, и в отдаленном будущем, – дадут обществу горы хлеба и бездну могущества».