ВЛАСТЬ ЗЕМЛИ
Мы, жители Земли, ее пленники, прикованы к планете цепями, которые пока еще не в силах разорвать. Никто не избавлен от власти земного притяжения, и каждая попытка преодолеть эту непокорную силу природы дается нелегко.
Два метра тринадцать сантиметров — мировой рекорд прыжка в высоту.
Трудно оторваться от земли. Ценой большого спортивного мастерства, тренировки, напряжения воли даются новые сантиметры высоты.
Еще труднее совершить полет. Здесь мускулы не помогут. «Человек полетит, опираясь не на силу своих мускулов, а на силу своего разума», — говорил великий русский ученый Николай Егорович Жуковский. Механические птицы — самолеты и планеры, дирижабли и воздушные шары, — таковы были до недавнего времени наши средства в борьбе с земным тяготением.
Вот успехи, достигнутые в этой борьбе: восемнадцать километров высоты — самолет, двадцать два — стратостат. Много или мало? Атмосфера простирается на сотни километров. До наиболее близкого нашего соседа во вселенной — Луны — триста восемьдесят четыре тысячи километров. Значит, еще очень далек путь и за пределы воздушного океана и к соседнему небесному миру. Но все же и двадцать два километра — это много, ибо почти исчерпаны возможности, какими мы еще недавно располагали.
Далеко простирается власть Земли. Земное тяготение действует на огромном пространстве. Оно удерживает Луну и заставляет наш спутник обращаться вокруг Земли.
До сих пор из-за него ни один летательный аппарат не смог покинуть родную планету.
Ракета — новое средство завоевания высот — поднимается намного выше самолета, но и она пока еще не стала межпланетной путешественницей.
Стратостат.
…Ракета установлена на пусковом столе. В баки залито топливо, начинают работать топливные насосы, запускается двигатель. В какое-то мгновение язык пламени появляется у хвоста ракеты.
Она еще неподвижна, еще не может бороться с притяжением, не пускающим ее ввысь. Но сила тяги растет: сначала она меньше веса ракеты, затем сравнивается с ним. Вес тянет вниз, сила тяги — вверх. В единоборстве побеждает тяга, и ракета на неуловимую долю секунды как бы повисает в воздухе, затем медленно, словно нехотя, начинает подниматься и устремляется в небо. Оглушительный вначале рев двигателя постепенно затихает. Уже слишком высоко ракета, и звук теряется в воздушных просторах.
Наблюдающим взлет кажется, будто какой-то огненный смерч уносит стальную сигару. Все быстрее и быстрее мчится она. Теперь уже за ракетой невозможно уследить простым глазом: лишь яркая полоска выхлопных газов чертит путь по небосводу.
Самолет.
Постепенно баки пустеют, и двигатель кончает работать. С разгона снаряд еще продолжает подъем, но сила тяжести берет свое. Замедляется полет… последние метры… остановка на мгновение… и спуском, неудержимым падением на Землю заканчивается путешествие в стратосферу.
Сила тяжести — главный противник межпланетных перелетов. Чтобы покинуть нашу планету и отправиться в мировые дали, нужно прежде всего победить тяжесть, вырваться из ее оков. Как это сделать? Обратимся к опыту артиллеристов. Снаряд со сравнительно небольшой начальной скоростью пролетит десяток-другой километров. Снаряд дальнобойного орудия, вылетевший из дула со скоростью полтора километра в секунду да еще «выпрыгнувший» за атмосферу, может проделать в десять раз более длинный путь.
С ростом начальной скорости дуга, по которой летит снаряд, будет все более и более вытягиваться. При скорости около восьми километров с секунду снаряд никогда не упадет на Землю. Он полетит вокруг земного шара по замкнутой кривой — эллипсу и станет маленькой луной, спутником нашей планеты.
Так случилось с незадачливыми артиллеристами из романа Жюля Верна, которые не попали в цель потому, что заставили снаряд слишком быстро вылететь из пушки и своим выстрелом подарили Земле крошечную искусственную луну.
Из-за действия сил земного тяготения снаряд не может удалиться со своего замкнутого пути в глубины мирового пространство. Он не может упасть на Землю — его удерживает центробежная сила, неизбежный спутник вращения. Сила эта уравновешивает земную тяжесть. В результате не освобождение от власти земного притяжения, но первый шаг к нему — вечное движение вокруг Земли.
Если скорость возрастает, эллипс, один из фокусов которого совпадет с центром земного шара, будет все более вытягиваться. Когда скорость превысит 11,2 километра в секунду, корабль полетит по параболе. Однако солнечное притяжение не даст ему удалиться по этой незамкнутой кривой в бесконечность, а заставит его стать самостоятельным небесным телом, но уже не спутником Земли, а ее братом, таким же, как и она, спутником Солнца, членом планетной семьи.
Наконец, достигнув скорости 16,6 километра в секунду, снаряд, полетевший в сторону движения Земли по орбите, освобождается не только от власти родной планеты, но и от власти Солнца. Он покидает солнечную систему и отправляется к другой земле.
На разных планетах сила тяжести различна. На Юпитере она придавила бы человека, так что он мог бы двигаться лишь с большим трудом. На малых планетах — астероидах — прыжок поднимет на несколько сот метров или даже унесет в межпланетное пространство. Чтобы освободиться от власти Луны, надо иметь скорость около 2,5 километра в секунду, от власти Марса — 5, Венеры — 10,3 километра в секунду.
Мы не знаем еще природы тяготения — силы, действующей во всей вселенной, хотя наука и идет по пути раскрытия ее сущности. Выдумкой романиста остается «броня» против тяжести, — укрыться от силы тяжести невозможно.
Нельзя и приказать Земле вращаться быстрее, чтобы центробежная сила и вступила в единоборство с земным притяжением. А если бы и удалось это сделать, с планеты словно невидимой рукой сорвало бы воздушную оболочку, улетучилась бы вода, рассеявшись в мировом пространстве. В межпланетную среду унеслось бы все, потерявшее вес и не прикрепленное к Земле. Нет, не стоит мечтать о такой победе над тяжестью!
Законы природы существуют независимо от нашей воли, мы не можем их изменять. Пользоваться же ими — в наших возможностях. Люди могут открывать законы, познавать их, могут овладеть силами природы, научиться применять и использовать в интересах общества и таким образом покорить их, добиться господства над ними.
Уничтожить тяжесть нельзя, но бороться с ней можно. В борьбе за преодоление силы земного притяжения нашим средством будет скорость.
Когда же борьба закончится успехом, когда космический корабль вырвется из-под власти планеты, двигатель ему будет не нужен. Инерция понесет его через просторы вселенной к другим мирам. Не тратя горючего, корабль пролетит миллионы, десятки миллионов километров.
Подчиняясь законам всемирного тяготения, он может направиться по заранее рассчитанным путям к Луне или другим планетам, сможет побывать в любом уголке солнечной системы.
Циолковскому было шестнадцать лет, когда ему показалось, что он сделал великое открытие: нашел дорогу к звездам, придумал центробежную машину для подъема в мировое пространство. Юноша всю ночь бродил по Москве, переживая восторг открытия.
«Я был так взволнован, даже потрясен, что не спал целую ночь… и все думал о великих следствиях моего открытия, — вспоминал он, — Но уже к утру я убедился в ложности моего изобретения. Разочарование было также сильно, как и очарование. Эта ночь оставила след на всю мою жизнь, и через 30 лет я еще вижу иногда во сне, что поднимаюсь к звездам на моей машине и чувствую такой же восторг, как в ту незапамятную ночь». Однако Циолковский не сдался. Неудача не сломила его, а заставила настойчивее искать. Основа верна: только быстрое движение разорвет цепи тяжести, только достигнув космической скорости, можно навсегда освободиться из-под власти Земли и устремится в просторы вселенной.
Но как получить такую скорость? Достижимы ли для человека «заветные» космические скорости, открывающие дорогу в межпланетное пространство? Этот вопрос мучает Циолковского. Он перебирает известные способы и отбрасывает их один за другим.
Воздушный шар? Но это всего два-три десятка километров, и то достигнутых с большим трудом. Хорошо было Эдгару По отправить в путешествие на Луну героя своего рассказа — амстердамского купца, сбежавшего от кредиторов. Писатель думал, что мировое пространство наполнено каким-то очень легким газом, но такого газа в действительности нет.
Может быть, пушка? Теоретически выстрел мог бы сообщить летательному аппарату нужную скорость. Но — увы! — люди в снаряде, выброшенном в мировое пространство исполинской пушкой, были бы раздавлены. Слишком резко набирает скорость снаряд, слишком силен толчок при выстреле. Даже при огромной длине ствола ускорение раздавит все внутри снаряда.
Можно было бы добиться космической скорости с помощью электромагнитной пушки, из которой снаряд выбрасывается не силой пороховых газов, а разгоняется переменным магнитным полем гигантской катушки. Но и здесь удар снаряда при входе в атмосферу будет таким сильным, что человек его вряд ли перенесет. Кроме того, полетев в лишенном двигателя, неуправляемом снаряде, нельзя надеяться на возвращение.
Центробежная сила? И мысль о ней давно пришлось оставить, и она не поможет.
Проекты межпланетных сообщений с помощью гигантских метательных машин также неосуществимы. Лишь с ракетой — подлинным кораблем вселенной — связаны надежды на осуществление путешествия в космос.
Но прежде чем появилось верное решение, прежде чем были достигнуты «результаты столь замечательные, что умолчать о них было бы недопустимо», творческая мысль проделала путь долгий и сложный.
Надо было ясно представить себе сначала, какие условия придется встретить кораблю среди планет и звезд. Воздуха нет, безвоздушное пространство. Как двигаться в нем, если нет никакой опоры для движения? Движение невозможно без отталкивания. Пешеход отталкивается от земли; винт корабля — от воды; пропеллер самолета — от воздуха.
«Если опоры нет, ее надо взять с собой», — думает ученый. На листке бумаги возникает эскиз аппарата.
«Снаряд для путешествия в свободном пространстве, который я сейчас опишу, будет служить для передвижения человека и различных предметов… без неподвижной опоры и по желаемому направлению», — написано сверху. Ниже — рисунок: шар с людьми, его толкает отдача, возникающая при стрельбе ядрами из пушки.
Конечно, такому шару до настоящего межпланетного корабля еще очень далеко. Это только идея, принцип, первоначальный набросок. Его Циолковский сделал в 1883 году, в рукописи «Свободное пространство».
Через тринадцать лет он встречает брошюру с интригующим заголовком: «Новый принцип воздухоплавания, исключающий атмосферу, как опорную среду». Прочел — и разочаровался: расчетов никаких, принцип же был ему уже известен. Впоследствии ученый вспоминал, что брошюра все же дала толчок мысли, подтвердила верность избранного пути. Он начинает вычисления, серьезную работу.
В поисках аппарата, несущего опору для движения в себе самом, Циолковский останавливается на ракете. Но не сразу увидел он в ней прообраз будущего космического корабля.
Были и раньше люди, предлагавшие применить ракету для полета человека. Проект первого в мире порохового ракетного летательного аппарата принадлежит Кибальчичу. Известны и многочисленные изобретатели всевозможных воздухоплавательных приборов реактивного типа — прошлый век изобилует подобными примерами.
Идеям ракетного полета также отдавали дань поэты и писатели. Вспомним путешествие Сирано де Бержерака на Луну, описанное Ростаном, произведения Жюля Верна и множество других. Смутное сознание истины руководило ими. Истина же была не близко, и велика заслуга того, кто приподнял завесу времени и разглядел в игрушке, рассыпающей по небу разноцветные звездочки фейерверка, завтрашнего победителя тяжести, который раздвинет для человечества границы познанного мира.
Никто до Циолковского так ясно, четко, неопровержимо не доказал, что ракета — давно искомый корабль вселенной. И никто так полно и всесторонне не раскрыл ее возможности, поистине изумительные по грандиозности будущих применений.
Схема небесного корабля-ракеты Циолковского.
Циолковским выведены основные формулы. Они объясняют закономерности полета ракеты, утверждая основу основ — возможность достижения космических скоростей. Ему сразу же хочется представить себе, как это будет, и он берется за перо, чтобы не только математическими выкладками, а взором писателя проникнуть в будущее. У мечты есть теперь прочный фундамент. Повесть «Вне Земли», начатая им еще в 1896 году, тем и характерна, что точный расчет определяет ее содержание. Фантастика стала подлинно научной.
Небесный корабль — ракета приобрела для ученого, наконец, конкретные формы. В 1903 году он публикует первое в мире исследование, посвященное проблеме ракетного полета. В нем он дает описание будущей межпланетной ракеты.
«Звездолет» Циолковского.
Длинный обтекаемый корпус — нельзя забывать, что в начале пути сотни километров воздушной среды. Двойная обшивка с жидким кислородом внутри, чтобы охлаждать стенки, раскаленные трением о воздух. Герметически закрытая пассажирская каюта со всем необходимым для жизни и наблюдений. Хранилища жидкого топлива, насосы, подающие топливо в камеру сгорания, и расширяющаяся труба — сопло. Через него вытекает поток газов — та опора, отталкивание от которой движет ракету. Наконец, рули из несгораемого тугоплавкого материала, поставленные на пути газовой струи. Поворот руля отклоняет струю и вызывает поворот самого корабля. Вот устройство ракеты, уносящей человека во вселенную.
Ракетой можно управлять — это не снаряд, который, вылетев из пушки, становится беспомощной игрушкой тяготения. Скорость, направление полета, ускорение при взлете — все в руках пилота.
Более полувека назад опубликовал Циолковский описание своего корабля.
Техника за полвека шагнула далеко вперед. Еще нет пассажирской каюты в современной ракете, но эта ракета, предугаданная Циолковским, уже поднялась почти в мировое пространство. Пусть пока она совершает не настоящий межпланетный полет, даже не путешествие вокруг Земли, а только прыжок с приборами за атмосферу. Но осуществилась мечта: ведь с короткого взлета, с прыжка в воздух начинала свою историю и авиация, теперь покорившая воздушный океан.
Современная наука и техника осуществили то, что предначертал Циолковский.
Необходимы автоматические приборы, управляющие по заранее намеченному плану движением ракеты и силой взрывания, писал ученый. Они созданы теперь: ракеты-автоматы стали частыми гостями в высоких слоях атмосферы.
Необходимо также найти наиболее подходящие вещества для взрывания, указывал Циолковский. Такие вещества найдены, но химия ракетных топлив еще не сказала своего решающего слова. И в перспективе — ядерная энергетика, обещающая ракете невиданные космические скорости.
Опыты должны руководить нами, подчеркивал ученый, говоря о двигателе и материалах. И то и другое создано, правда, пока еще для стратосферных ракет. Но металлургия и ракетная техника не стоят на месте и тоже не сказали еще своего решающего слова.
Много трудностей предстоит одолеть, так говорил Циолковский. Мы знаем это, но мы помним и другие его слова: все данные науки за то, что победа рано или поздно будет одержана!