Давно идет интереснейшее соревнование человека с природой. Холод космического пространства и температуры, какие существуют только на раскаленных небесных телах, давления, встречающиеся только в недрах Земли, и разрежения, близкие к заатмосферной пустоте, — все это уже подвластно нам.
Искусственные солнца превращают ночь в день. Молнии не сравниться с грандиозными электрическими разрядами в лаборатории физика. Химики повелевают веществом, создавая то, чего нет в природе. Радиоактивный распад, длящийся тысячелетия, совершается теперь в сверхмгновения атомного взрыва, вызванного человеком.
Перечень подобных завоеваний науки и достижений техники можно было бы продолжать и продолжать. Соединенными усилиями теория и опыт добиваются успехов. Но нелегким трудом даются они!
Чтобы получить сотни тысяч атмосфер, нужно сложнейшее оборудование лабораторий сверхвысоких давлений. И только маленький стерженек лишь на сравнительно короткое время удается сжать тогда исполинской силой. Но и это дает немало — становится возможным наблюдать весьма своеобразное поведение вещества в необычайных условиях. Проводники электричества превращаются в изоляторы. Нерастворимое становится растворимым, хрупкое — твердым, твердое — пластичным. Увеличивая давление до огромных величин, по-видимому, сумеют разрушить казавшуюся незыблемой крепость природы — атом — и получить вещество чудовищной плотности, какое встречается только в недрах звезд, называемых белыми карликами: там кубический сантиметр вещества весит тысячи килограммов!
Чтобы добиться разрежения порядка миллионной и миллиардной доли атмосферы, приходится прибегать ко всевозможным ухищрениям, создавать насосы глубокого вакуума — чудо конструкторской мысли. В стеклянной трубке, из которой они откачивают воздух, мы как бы поднимаемся за атмосферу: в ней господствует почти межзвездная пустота.
С помощью потока частиц, разогнанных электрическими и магнитными силами, мы бомбардируем атомное ядро, вызывая превращения элементов. Благодаря электронному микроскопу мы заглядываем в невидимый мир, а электронными часами радиолокатора измеряем ничтожные промежутки времени. Еще много других удивительных дел совершает человек, чтобы познать природу.
Как видим, области сверхвысокого и сверхнизкого имеют для нас не один лишь научный интерес. Вслед за ученым в эти области проникает инженер, вслед за лабораторией наступает очередь производства.
Когда-то газ, превращенный холодом в жидкость, был диковинкой, и резиновый мяч, который разлетается на куски от удара молотком, удивлял тех, кто был незнаком с жидким воздухом. Людей середины двадцатого века этими фокусами не удивишь. Холод помогает им менять свойства металлов, а жидкие газы для них так же обычны, как и любое другое химическое сырье.
Дорога вниз по шкале температур, к абсолютному нулю, таит неожиданное: вспомним про жидкий гелий, потерявший способность сопротивляться электротоку и ставший идеальным проводником, сверхпроводником!
Дорога вверх, к звездным температурам, не менее интересна. Явления, происходящие внутри Солнца и звезд, еще недостаточно изучены физиками и астрономами. «Холодная», всего в шесть тысяч градусов, солнечная фотосфера прикрывает еще более раскаленный газовый шар. Полагают, что в его глубинах двадцать миллионов градусов. Как чувствует себя вещество в таком огненном царстве, как влияют на него сверхвысокие температуры — вопрос немаловажный для тех, кто стремится проникнуть в тайны материи.
На короткие доли секунды — не больше — удалось получить самую высокую температуру, когда-либо достигнутую наукой в лаборатории, — сорок тысяч градусов.
Что бы было, если бы ученые получили в свое распоряжение лабораторию, не имеющую себе равных на Земле? Лабораторию, где доступны — легко и просто — температуры в тысячи градусов и близкие к абсолютному нулю? Лабораторию, где можно поставить вещество в такие условия, которых никогда не удается достичь на Земле?
Астрономическая обсерватория за атмосферой.
Космос — вот где изумительные возможности для исследований, невиданных в истории науки.
Тепло и холод, недостижимые в наших земных установках, идеальное разрежение, недоступное нашей вакуумной технике, — какой физик не позавидует тем, кто будет работать на внеземной станции!
Вдали от теплого дыхания Земли, нагретой Солнцем, преградив доступ солнечным лучам, экспериментатор без сложной и дорогой холодильной машины получит наинизшую температуру. Он увидит, как «замирает» движение молекул вблизи абсолютного нуля. Он сможет вести опыты с любыми интересующими его веществами — газами, жидкостями, твердыми телами, замораживая их в природном холодильнике.
Физика низких температур выйдет на просторы природы. Ее лабораторией станет мировое пространство.
Исследования сверхпроводимости можно будет вести с невиданным до сих пор размахом. Вероятно, удастся спуститься еще на несколько тысячных долей градуса вниз по температурной шкале, пройти еще несколько ступеней из тех, которые отделяют сейчас исследователей от абсолютного нуля.
В этом не один лишь теоретический интерес и не спортивное стремление к рекорду в научном исследовании.
Сейчас сверхпроводники еще не стали достоянием практики. Линии электропередач из сверхпроводящих проводов, передача энергии без неизбежных потерь на сопротивление — это звучит крайне заманчиво, но, увы, неосуществимо. Достаточно лишь небольшого нагрева — и сверхпроводник теряет свои удивительные свойства, перестает быть сверхпроводником. Не охлаждать же всю линию жидким гелием! Правда, идут поиски иных способов, ведущих к сверхпроводимости и при не столь низких «гелиевых» температурах. Но насколько легче будет в холоде межпланетного пространства! Там для заатмосферной энергетики возможности необыкновенные. И не только для нее. Использование явления сверхпроводимости позволит измерительной технике значительно увеличить чувствительность приборов, в чем заинтересованы многие отрасли науки.
Одетый в скафандр ученый на открытой площадке своей заатмосферной лаборатории поведет наблюдения, которые, быть может, далеко продвинут нас к разгадке тайн мира атома.
И тут же рядом, в фокусе большого зеркала, которое соберет солнечные лучи, не ослабленные путешествием через воздушную пелену планеты, физик сумеет получить огромные температуры — в тысячи градусов. О новом виде сварки сейчас говорят инженеры-гелиотехники, заставившие Солнце плавить металлы, давать три тысячи градусов тепла. Пойманный зеркалом луч режет, плавит, сваривает даже тугоплавкие сплавы, кипятит и испаряет воду в паровом солнечном котле. Сотрудники отдела высоких температур космической лаборатории оставят далеко позади своих земных коллег. Не на короткие доли секунды, а на любое время можно получить там тысячеградусные температуры. И не надо ехать на юг ловить жаркое Солнце. Солнце, что светит и греет вне Земли, всегда к услугам физиков, гелиотехников, теплотехников, энергетиков небесного острова.
Невозможно предугадать, какой новый арсенал приборов и аппаратов для научных исследований в космической лаборатории создадут приборостроители. Другие условия — другие масштабы, и когда-нибудь среди исполинских механизмов, словно в стране великанов, люди станут искать пути к вершинам знаний, сейчас еще закрытых физикам Земли.
Звездный мир раскроется глубже перед взором астронома, вооруженного великолепной оптикой будущего. Процессы, идущие внутри звезд, источники энергии Солнца, светила жизни, — наверное, многое, что скрыто в тайниках природы, окончательно перестанет быть тогда тайной. И это, быть может, двинет вперед энергетику на Земле, приведет к неслыханному ее расцвету. Практика — критерий познания истины, учит марксистско-ленинская философия. Наука, вырвавшись в просторы космоса, раздвинет границы наших знаний, позволит глубже проникнуть в тайны процессов, идущих за пределами нашей планеты.
Где-то, за миллионы световых лет от Земли, рождаются таинственные лучи — вестники пока неведомых явлений в мировых глубинах. Из космоса идут они, и потому космическими назвали эти проникающие всюду частицы, своеобразные снаряды, выпущенные звездным циклотроном — электромагнитной пращой. Предполагают, что есть звезды, которые своим электромагнитным полем разгоняют космические частицы, отправляя их в далекие путешествия по вселенной. Некоторые исследователи считают, что источником космических лучей служат вспышки «сверхновых» звезд.
Частичка, летящая в межзвездном пространстве, и частичка, ставшая пленницей Земли, захваченная ее магнитным полем, — не одно и то же. В атмосфере происходят те превращения, та цепь столкновений с молекулами газов воздуха, которая приводит к появлению вторичных частиц, уже не похожих на своих предков.
Ученые, охотники за космическими лучами, стараются поднять приборы как можно выше, чтобы изучить «настоящие» частицы, а не только их потомков. На маленьких воздушных шарах-зондах всплывают к поверхности воздушного океана счетчики с радиопередатчиком: сигналы, «голоса» частичек, отмечаемых счетчиком, слушают и записывают наблюдатели. Приборы мчатся на ракетах в стратосферу. Полтораста километров — вот та высота, на которой побывали ловушки космических частиц. Но недолго могут они пробыть там, немногие минуты длится подъем стратосферной ракеты.
И лишь внеземная лаборатория даст возможность изучать таинственные лучи «в полную силу», не ограничивая ученых ни временем, ни весом приборов: ведь сейчас приходится всячески изощрять конструкторскую мысль, чтобы строить миниатюрную летающую аппаратуру, вести борьбу за граммы и сантиметры.
Разгадка же тайны космических лучей поможет человеку создать сверхмощный ускоритель — источник искусственных космических лучей. Такой ускоритель, циклотрон, быть может, встретим со временем на станции в мировом пространстве. Рожденные им частицы, наделенные огромной энергией, проникнут к сердцу атома, откроют дорогу для дальнейшего изучения строения вещества.
Причины многих явлений в атмосфере лежат далеко за ее пределами. Это в первую очередь Солнце, которое, посылая на Землю губительные ультрафиолетовые лучи, создает вместе с тем защитный озоновый слой — жаркий пояс в стратосфере. Оно же посылает потоки электрических частиц, заставляя светиться разреженный воздух, вызывает полярные сияния и магнитные бури, нарушает радиосвязь.
Лучи Солнца также ионизируют воздух и делают атмосферу непроницаемой для радиоволн, за исключением самых коротких из них, которые могут вырваться в межпланетное пространство.
Космические лучи, приходящие из далеких глубин вселенной, рождают «ливни» частиц в атмосфере.
Было бы очень интересно наблюдать за Солнцем и космическими лучами вне Земли длительное время в таких условиях, какие нельзя создать в земных лабораториях.
Чрезвычайно полезным для всех отраслей науки о Земле будет изучение нашей собственной планеты из мирового пространства, «со стороны».
Трудно представить, каким будет штатное расписание научно-исследовательского института, расположенного «где-то в солнечной системе», сначала скромной базы, потом — города науки. Несомненно, понадобятся специалисты разных отраслей знаний: дела хватит всем, не одним астрономам.
Как повлияет усиленная тяжесть или невесомость, интенсивный солнечный свет, ультрафиолетовые и космические лучи на растения и животные организмы? Слово — биологам. Как влияет Солнце на жизнь Земли, что делается в самых верхних воздушных слоях, куда влетают потоки заряженных частиц — посланцев Солнца, что происходит в окрестностях нашей планеты и как все это отражается на радиосвязи? Как меняется облачный покров, за которым можно будет наблюдать на огромном пространстве, чуть ли не в половину земного шара, что позволит уточнить прогнозы погоды? Слово — геофизикам, астрофизикам, метеорологам.
Вот первое, о чем невольно думаешь, когда говоришь о космической лаборатории. А сколько вопросов еще возникнет, сколько их будет решено!
Сооружение станции вне Земли, как видим, откроет невиданные перспективы перед наукой. Кроме того, станция превосходно может послужить и межпланетным вокзалом, заправочной базой для ракетных кораблей.
Каждый километр в секунду немало значит в технике получения космических скоростей. Трудно взлететь с нашей планеты, значительно легче со спутника, когда основной, самый трудный этап борьбы с земным притяжением уже позади.
Пополнив запасы топлива, ракеты смогут отправиться в отдаленные края солнечной системы.
Некоторые исследователи приходят к выводу, что без дополнительной заправки топливом на станции — спутнике Земли — достичь космических скоростей чрезвычайно трудно. Современная техника в состоянии справиться с задачей получения лишь круговой скорости. Но дальше нужны новые средства, и их ученые видят в создании топливного склада в окрестностях Земли.
Ракетодром поэтому — непременная принадлежность станции вне Земли. С него стартуют ракеты, поддерживающие связь между станцией и Большой землей. С него стартуют в межпланетные перелеты и ракеты, которые достигли круговой космической скорости и должны начинать следующий этап своего пути.
С Земли вылетел ракетный поезд — несколько соединенных вместе ракет, — на станцию же прибыла одна. Баки ускорителей опорожнены, они более не нужны — и опустились обратно. Куда же девать топливо, которое надо взять кораблю, отправляющемуся, окажем, на Луну? Собственных баков ему не хватит: предстоит прыжок, разгон до новой космической скорости и взлет с Луны.
Реактивные самолеты, например, требуют большого запаса горючего. В самолете мало места, — баки подвешивают в обтекателях к крыльям, а после использования сбрасывают на парашютах. Разрабатываются и баки с крыльями, которые буксируются самолетом, как маленькие планеры.
Подобный принцип можно применить и для межпланетной ракеты. Дополнительные баки она возьмет на станции. А так как воздуха здесь нет, все упрощается. Подвешенный снаружи топливный склад путешествует с ракетой, которая приближается к Луне и становится ее спутником. Затем, отцепив баки, корабль совершает посадку, горючее же будет «поджидать», обращаясь вокруг Луны. Радиолокатор отыщет топливо на обратном пути, и оно будет использовано для возвращения на Землю Так может произойти лунный перелет по проекту английских ученых.
Как видим, станция — искусственный спутник — облегчает межпланетные перелеты. Без нее трудно достигнуть даже близкой к нам Луны. Она нужна не только для межпланетных путешествий, но и для самых разнообразных наблюдений, так или иначе, прямо или косвенно связанных с жизнью нашей планеты, а значит, с практическими нуждами живущих на ней людей.
Со временем форпосты науки появятся на Луне и, возможно, на астероидах. Но первый шаг все же — станция в окрестностях Земли.
Постепенно будут «благоустраиваться» небесные дороги, станции, маяки и «заправочные колонки» появятся на путях в иные миры.
Быть может, найдутся чересчур трезвые люди, готовые вылить ушат холодной воды на разгоряченные головы мечтателей — энтузиастов межпланетного полета. Регулярные рейсы Земля — Луна — Земля или Луна — Венера — Луна… Вокзалы в пустоте, летающие склады, лаборатории в мировом пространстве… Не утопия ли это? Что ж! Время покажет, кто прав, — время работает на тех, кто не боится дерзаний.
Пройдет время — наши корабли посетят другие планеты. Мы увидим пески Марса, его голубые растения, небо с двумя лунами, разгадаем загадку марсианских каналов. Возможно, еще и раньше автоматически управляемые ракеты облетят вокруг планет, и на экранах земных телевизоров люди рассмотрят подробности, скрытые сейчас от наших глаз. Меркурий, Венеру, планеты-гиганты мы будем наблюдать вблизи.
Если корабли доставят нас на спутники гигантских планет, то с них межпланетные путешественники увидят картины, поражающие воображение: Сатурн с его оригинальнейшим украшением — кольцами, Юпитер, в атмосфере которого плавают разноцветные облака. Вероятно, удастся в будущем высадиться и на самую близкую к Солнцу планету — Меркурий, где на одной половине вечная жара, а на другой — вечный холод, и на самую далекую холодную планету — Плутон, откуда Солнце покажется лишь яркой звездочкой.
Мы побываем на карликовых планетах — астероидах.
То, что обещают нам космические полеты, кажется несбыточной мечтой. Но в основе мечты лежит теперь наука, а достижения техники сегодняшнего дня вселяют уверенность, что грядущее сделает и это былью.