Профили на бъдещето (Изследване границите на възможното)

6. Търсене на скорости

Нашият век често бива наричан, и то с пълно право, „Век на големите скорости“. Никога по-рано скоростта на различните видове транспорт не е нараствала с такъв замайващ темп; и може би това никога няма да се повтори.

За да се убедим в правдоподобността на това изказване, нека съставим таблица, в която да зачислим всички възможни диапазони на скорости, подредени според големината, и укажем с точност до десетилетия датата на усвояване на всеки нов диапазон. Получените резултати изглеждат наистина изумителни:

Изразходвало целия си предисторически и голяма част от историческия си период за усвояване на първите два диапазона, човечеството се понесе през третия за времето само на едно поколение. Аз не зная точната дата кога парният локомотив е достигнал скоростта от 150 километра в час, но то сигурно е станало възможно към 1880 година. Влакът „Импайр стейт експрес“ развил скорост от 175 километра в час по линията „Ню Йорк сентрал“ през 1893 година. Още по-удивителен е фактът, че ние успяхме да преодолеем целия четвърти диапазон за малко повече от десет години: с точност, достатъчна за нашата цел, може да се смята, че през периода от 1950 до 1960 година бе извършен гигантският скок от полета със свръхзвукови скорости в атмосферата към орбиталните полети вън от нея.

Този скок се яви в резултат на нечувания успех в областта на ракетостроенето — пробив, който доведе — както биха се изразили математиците — до прекъсване в кривата линия на растежа на скоростите. Ние едва бихме могли да очакваме, че развитието в тази област ще продължава да се изкачва нагоре със същия темп: това би означавало например, че още преди 1970 година ние ще трябва да достигнем скоростта от 150 000 километра в час. Това по принцип е възможно, ала не тъй вероятно. Още по-невероятен е резултатът, който се получава, ако продължим нашата наивна екстраполация: оказва се, че ние трябва да достигнем 9-тия диапазон, а с това, разбира се, и крайния предел на всички възможни скорости във вселената — към 2010 година.

Работата се състои в това, че последният ред в таблицата е съвсем фантастичен; границите на 9-тия диапазон всъщност би трябвало да се обозначат по следния начин: „150 000 000 — 1 073 000 000 километра в час“. Във вселената не съществуват скорости, надвишаващи последната цифра, която представлява скоростта на светлината.

Ние няма да се занимаваме с въпроса, защо скоростта на светлината се явява като пределна точка и какво бихме могли да сторим, ако нещо изобщо може да се стори по този въпрос; нека сега насочим вниманието си към по-ниските диапазони от спектъра на скоростта. Диапазоните от 1-ви до 4-ти изцяло покриват скоростните степени, необходими за нашите земни нужди: всъщност мнозина измежду нас биха били доволни да си останат в рамките на 3-тия диапазон — смятайки например, че съвременният реактивен пътнически самолет се движи достатъчно бързо.

За свръхскоростни пътувания, с няколко хиляди километра в час, ще трябва да си служим с ракети; изглежда обаче малко вероятно, че използуваните химически горива ще се окажат целесъобразни от икономическа гледна точка. Наистина днес човек може за деветдесет минути да обиколи Земята, но за това са необходими около сто тона гориво. Дори и когато ракетите бъдат напълно усъвършенствувани, едва ли ще ни се удаде да намали горивото на по-малко от десет тона на пътник. Това е около двадесет пъти повече, отколкото се изразходва за един пътник от големите реактивни самолети при дълги разстояния, макар че и това количество е доста внушително — половин тон керосин. А, разбира се, освен горивото ракетата трябва да носи и значителен запас от кислород — един вид глоба, която трябва да плати за полета си извън атмосферата.

Тъй като днес вече се конструират пилотируеми ракетни орбитални кораби, предназначени за военни цели, то вероятно ще се направят опити те да бъдат приспособени и за пренасяне на пътници. Всички видове пътнически самолети дължат много на разните военни модели дори и тогава, когато не се явяват като техни непосредствени варианти. Макар и да е малко трудно да си представим пригодено за пътници потомство на съвременните експериментални летателни апарати — разните „Х-15“ и „Динозаври“, — все пак не трябва да забравяме, че само преди няколко години изглеждаше също тъй невероятно, че реактивните самолети ще превозват пътници.

Съществуват две възможности на развитие, които биха могли да направят свръхскоростния транспорт икономически целесъобразен. Първата е използуването на някаква евтина, безопасна и спретната система на атомни двигатели — система, която би позволила рязко да се намали теглото на горивото. Подобен вид двигатели все още не се виждат дори и на хоризонта, тъй като те не могат да бъдат основани върху принципа за разпадането на атомното ядро — единствения достъпен засега начин за освобождаване на атомната енергия. Рискувайки да заприличам на някой стар консервативен чудак, аз се съмнявам дали трябва да се разрешава излитането във въздуха на машини, работещи с ураново и плутониево гориво. Със самолетите всякога ще се случват аварии и катастрофи (това е едно смело предсказание наистина!). Достатъчно страшно е, когато ви облее горящ керосин, ала подобни нещастия все пак имат местен и преходен характер. Но посипването с радиоактивен прах обаче не е свойствено нито на едното, нито на другото.

В атмосферата и в околоземното космическо пространство трябва да бъде разрешено пребиваването само на такива подвижни ядрено-енергетически централи, които не са радиоактивни. Сега-засега ние не можем да създадем подобни системи, но възможно е да успеем да вършим това, когато се научим да контролираме термоядрените реакции. Тогава бихме могли да пренасяме около света тежки товари със скорост, стигаща до орбиталната — тоест до 29 000 километра в час, и то само с изразходването на няколко килограма литий и тежък водород като гориво.

Излагана е също и идеята (една от идеите, за които се казва, че са много добри, за да бъдат реални), че може да се разработи конструкцията на безгоривен самолет, способен да лети непрекъснато в горните слоеве на атмосферата, като получава енергия от съществуващите там природни източници. Тия източници вече са били използувани при ред ефектни опити. Така например, когато на съответната височина от някоя ракета бъде изпуснат облак от парообразен натрий, предизвиква се реакция сред наелектризираните частици на веществата, разположени на границата между атмосферата и космическото пространство. В резултат на това някакво ясно видимо сияние се разпръсква на няколко километра по небето. Това е енергията на слънчевата светлина, събрана от атомите през деня и освободена под въздействието на съответните стимули.

За съжаление, макар че количеството енергия, натрупана в горните слоеве на атмосферата, е твърде голямо, то тази енергия е същевременно и много разпръсната. За да се получи някакъв що-годе значителен ефект, трябва да се събере и преработи огромно количество разреден газ. Ако някакъв скоростен реактивен летателен апарат би могъл да пропуска през себе си разредения въздух и да извлече от него във формата на топлина достатъчно количество енергия, за създаване на тяга, тогава той би летял вечно, без каквото и и да е изразходване на гориво. Сега-засега подобен проект е почти неосъществим, понеже изразходваната енергия за всмукване на въздуха би била по-голяма от енергията, получена от въздуха и преработена в двигателна сила. Но все пак тази идея не трябва напълно да се изоставя. Само преди няколко десетилетия ние нямахме ни най-малка представа за съществуването на подобни източници на енергия; а съвсем вероятно е, че на нас тепърва ни предстои да открием в атмосферата още по-мощни енергийни ресурси.

В края на краищата в самата идея няма нищо абсурдно по принцип. В продължение на хиляди години ние порехме моретата с безгоривни съдове, движени от енергията на вятъра. А тази енергия в крайна сметка също произхожда от Слънцето.

Впрочем дори и ако горивото беше безплатно и се намираше в неограничено количество, постигането на особено големи скорости при полета все още би срещало ред препятствия. Цирковите артисти търпят, когато ги изстрелват от топове, ала пътниците в свръхскоростни машини възразяват срещу значителни ускорения, а такива ускорения са неизбежни, когато се стремим да постигнем наистина големя скорости.

Дори и днес при излитането на реактивния самолет пътниците остават, притиснати към креслото доста дълго време, а изпитваното в този случай ускорение представлява само малка част от земната сила на тежестта и постигнатата скорост е съвсем скромна в сравнение с тук разглежданите скорости.

Нека анализираме няколко цифри. Ускорението 1 g означава, че за всяка секунда скоростта се увеличава с почти 10 метра в секунда. При това ускорение са необходими почти 14 минути, за да се достигне орбиталната скорост (29 000 километра в час) и през цялото това време всеки пътник ще се чувствува така, като че ли на коленете му седи някой друг човек. Сетне ще последват 20 минути на пълна безтегловност (при най-продължителния възможен полет, през което време корабът ще обиколи половината Земя по екватора), която вероятно ще му причини още по-големи неудобства. А след това още 14 минути под въздействието на ускорението 1 g, докато скоростта намалее и стигне до нула. По време на целия полет никой не ще се чувствува спокоен нито за минутка, а що се отнася до „безтегловния“ етап от пътя, то през това време дори и прочутата хартиена кесийка ще се окаже безполезна. И може би не е излишно да се спомене също така, че през първата половина на полета в спътник около Земята човек едва ли ще може да се добере до тоалетната, а през втората половина — тя едва ли ще може да бъде използувана…

Близката орбита на спътника представлява една своеобразна естествена граница на скоростта на полета около Земята; тяло, навлязло веднъж в такава орбита, продължава да се движи по нея без изразходване на енергия, със скорост от около 29 000 километра в час, извършвайки един оборот около Земята приблизително за 90 минути. А опитаме ли се да пътуваме с по-голяма скорост, ние ще се натъкнем на нови проблеми.

Ние всички сме изпитвали въздействието на така наречената „центробежна сила“, проявяваща се при рязкото завиване на автомобила или самолета по време на бързо движение. Аз поставих този термин в кавички, защото изпитваното от пътника в този случай състояние всъщност не е резултат на някаква сила, а естественият протест на неговото тяло срещу това, че то бива лишено от неотнимаемото му право да продължава да се движи по права линия и с постоянна скорост. Единствената фактически действуваща сила в този случай е силата, която креслото на автомобила или на самолета упражнява към пътника, за да му попречи да продължава това движение.

При полет около Земята, а по същество и при всяко движение по нейната повърхност, вие се движите в кръг с радиус, по-голям от 6000 километра. При нормална скорост вие не можете да забележите незначителната допълнителна сила, която се стреми да ви откъсне от Земята; вашето тегло я компенсира достатъчно. Обаче при скорост от 29 000 километра в час центробежната сила ще бъде равна точно на вашето тегло. Това, разбира се, е необходимо условие за орбиталния полет: земното притегляне е тъкмо достатъчно, за да удържи тяло, което се движи около нея със споменатата скорост.

Но ако се движите по-бързо от 29 000 километра в час, вие ще трябва — за да се задържите в орбита — да създадете допълнителна сила, насочена надолу: само земното притегляне не може да се справи с тая задача. По този начин възниква ситуацията, която пионерите космонавти едва ли биха могли да си представят, когато са се мъчили да разрешат задачата: как да се откъснат от Земята. Оказва се, че при такива скорости летателният апарат трябва да се тласка надолу, за да може да се зъдържи на нужната височина — без някаква обуздаваща го сила, без някаква задръжка, той ще полети в космоса също като камък, хвърлен от прашка.

При случай на движение на околоземната орбита със скорост от 40 000 километра в час допълнителната сила, необходима, за да се удържи корабът в орбита, ще бъде равна точно на силата на притеглянето. Тя може да бъде създадена от специални ракети, тласкащи космическия кораб към центъра на Земята с ускорение 1 g. И все пак корабът няма да слезе надолу: единствената разлика между движението по една такава силова траектория и движението на спътника по нормална орбита ще се състои в това, че в първия случай полетът ще се извършва с по-голяма скорост и обиколката на Земята ще става за 60 минути вместо за 90 и обитателите на кораба вече няма да изпитват състоянието на безтегловност. На тях ще им се струва, че имат нормално тегло, само че насочено в противоположно направление: „надолу“ ще бъде по посока на звездите, а Земята ще виси над обърканите космонавти, извършвайки пълното въртене около своята ос за 60 минути.

При по-големи скорости ще са нужни още по-големи сили, за да се удържи корабът в неговата изкуствена орбита — изкуствена в смисъл, че в природата тя е невъзможна. Наистина подобни трикове, за които е необходимо изразходването на огромно количество енергия, не ще намерят никакво практическо приложение, обаче страстта на човека към „чупене на рекорди“ вероятно ще го накара да извърши тези свръхскоростни полети около Земята, щом като те станат технически възможни. Интересно е да се изчислят величините на ускоренията, изпитвани от пътниците, както и времетраенето на една обиколка около Земята в зависимост от скоростта на полета. Тия цифри са дадени в долната таблица:

Както виждате, обиколката на Земята за по-малко от тридесет минути ще бъде доста трудна работа, а при това е доста скъпа. При обиколка за 15 минути ще бъде необходимо да се поддържа ускорение, равно на 30 g; а това е възможно само при едно условие — ако пътникът (или пилотът) бъде потопен изцяло във вода; впрочем в каквато и среда да се намира, той и така не ще може да проявява по време на полета особен интерес към това, което става около него. И според мен, подобен род фокуси лежат извън пределите на разумното: извършването на пируети около такава „иглена главичка“ като Земята е безсмислено и нецелесъобразно. Хората наистина ще могат да летят около Земята за 80 минути спокойно и удобно, ала при днес известните двигатели те никога не ще могат да извършват това за 8 минути.

Последната уговорка — относно днес известните двигатели — не е направена само от предпазливост. Аз мисля, че един ден ние ще разполагаме с двигатели, коренно различни от съществуващите преди тях. Във всички известни нам транспортни средства без изключение пътниците изпитват силата на инерцията в някоя определена точка: чрез обувките на краката си или чрез седалото под себе си. Това се отнася за волски коли и за велосипеди, за автомобили и за ракети. Това положение обаче не трябва непременно винаги да бъде в сила: на тая мисъл ни навежда едно твърде любопитно свойство на гравитационното поле.

Когато падате свободно под въздействието на земната притегателна сила, скоростта на падането всяка секунда се увеличава с 9,8 метра на секунда, но в този случай вие изобщо нищо не усещате. Това положение остава непроменено при гравитационно поле от каквато и да е мощност. Ако падате, да речем, към Юпитер, прирастът на скоростта на падането ще се равнява всяка секунда на 27 метра, тъй като притегателната сила на Юпитер е повече от два и половина пъти по-голяма от тази на Земята. Близо до слънцето този прираст ще се равнява на 270 метра в секунда; и все пак вие няма да усещате въздействието на каквато и да била сила. Съществуват звезди, известни под името бели джуджета, чиято гравитационна сила превишава хиляди пъти гравитационната сила на Юпитер; близо до такива звезди увеличението на скоростта на падането може да достигне за всяка секунда до 4200 метра; но дори и в този случай вие няма да изпитате ни най-малкото неудобство — поне дотогава, докато не дойде време да се откъснете и отдалечите от такова поле…

Вие не изпитвате никакво усещане и никакво физическо напрежение в резултат на въздействието на гравитационното поле от каквато и да било мощност по простата причина, че това въздействие изпитват едновременно всички атоми на вашето тяло. Вие няма да усещате върху себе си тласкащата сила, която при условия на нормално движение ще ви се предава чрез пода или чрез креслото на транспортната машина и която ще прониква в тялото ви не изведнъж, а последователно — слой по слой, така да се каже.

Безспорно вие вече сте разбрали накъде извеждат тия разсъждения. Ако, както и намекнах в последната глава, някога се научим да контролираме и управляваме гравитационните сили, тогава ние ще можем не само да се носим из въздуха като облаци. Тогава ще имаме възможността да увеличаваме скоростта на движението си във всяко направление, без да усещаме никакво физическо напрежение или въздействието на някакви сили; границите ма тия възможности ще бъдат установени само от наличните енергийни ресурси. Такъв един метод на придвижване би могъл да се нарече „безинерционно движение“; този термин (още много неща) аз съм взаимствувал от големия писател-фантаст д-р Е. Смит, макар той да го употребява в малко по-друг смисъл.

При такъв начин на движение нашите транспортни средства биха могли да спират и тръгват почти мигновено. И което е още по-важно, те биха били фактически избавени от всякакви аварии или катастрофи. Защитени от своите изкуствени гравитационни полета, те биха могли да се сблъскват едно в друго със скорост от стотици километри в час, без да си причиняват някаква вреда освен върху нервната система на своите пътници. Те биха могли да се обръщат под прав ъгъл и да се въртят в кръг на едно място; и макар че реакцията на човека пилот ще се окаже много бавна за управление на подобни еволюции, безопасността и удобството на пътниците никак няма да бъдат нарушени. Освен това независимо от величината на достиганото от такива машини ускорение върху пътниците би могло да се предвиди някакво непрекъснато въздействие на определена некомпенсирана сила, равна на 1 g — тоест на силата на земното притегляне, така че по време на полета те винаги да усещат своето нормално земно тегло.

Тук, на Земята, ние можем отлично да се справяме и без тия хитроумни начини на движение, но в края на краищата те все пак ще се появят като странични резултати при изследване на космоса. Ракетата — нека бъдем откровени — съвсем не е много практично и целесъобразно транспортно средство; с това ще се съгласи всеки, който е имал възможността да наблюдава изпробването на някой мощен ракетен двигател и който се е намирал на открито, да речем, на половин километър от опитния стенд. Ние непременно трябва да изнамерим някакво по-тихо, по-чисто и по-безопасно средство, което същевременно ще ни позволи да преминем границите на 6, 7, 8 и накрая на 9-тия скоростен диапазон.

В далечно бъдеще — навярно аз сега гледам няколко столетия напред — ние вече ще сме употребили и изоставили всички видове транспортни средства, използувани от нас в нашето изкачване към върха на скоростния спектър. Ще дойде време, когато междуконтиненталната балистична ракета ще ни се стори по-бавна и от асирийската бойна колесница. Трите хиляди години, които лежат между тях, представляват само един миг в хода на историята — миг, съединяващ миналото с бъдещето; хората от почти всички исторически епохи ще се интересуват само от двете крайни точки на скоростния спектър.

И аз се надявам, че на тях винаги ще им бъде приятно да бродят по широкия свят със скорост от 3–4 километра в час, опивайки се от неговата красота и тайнственост. Но когато не са заети с това, те ще бързат и няма да се успокоят, докато не достигнат скоростта на светлината — крайния предел на всички скорости.

Разбира се, дори и тая скорост ще бъде съвсем недостатъчна за овладяване на междузвездното пространство, но тук на Земята, тя би била равнозначна на мигновено придвижване. Светлинната вълна може да обиколи Земята за 1/7 от секундата. А сега нека видим дали можем да се надяваме, че някой ден хората ще достигнат тази скорост.