Искусственный спутник Земли

«Эфирные» жилища

Мы переходим к проектам, которые еще многим кажутся утопическими. Это объясняется как смелостью идей, так и огромными трудностями их практического осуществления. И все же история науки и техники полна примеров того, как казавшееся невозможным становилось затем реальностью.

Когда Леонардо да Винчи чертил проекты летательных машин, даже его смелый ум не мог себе представить, что будущие самолеты сумеют за десятки минут преодолевать расстояние от Рима до Парижа.

Еще в начале прошлого века плавание под водой на специальных лодках казалось дикой фантазией, а видение на расстоянии, ныне доступное каждому владельцу телевизора, в течение многих веков относилось к области «сверхестественных» явлений.

Фантазия, которую В. И. Ленин называл «качеством величайшей ценности», всегда была и будет важным двигателем научного творчества.

«Исполнению предшествует мысль, точному расчету — фантазия», — так характеризовал Циолковский последовательные этапы всякой изобретательской работы.

Создание заатмосферных станций, населенных людьми, есть дело настолько сложное, что пока мы можем представить его себе лишь в самых общих чертах.

Научная и техническая разработка всех деталей этих проектов есть дело будущего. Самый простой вариант «эфирного жилища» — пассажирская ракета — по своему устройству напоминает существующие стратосферные ракеты (рис. 19). Различие заключается в том, что в передней, головной части такой ракеты, наряду с приборами, аппаратами для дыхания и запасами продовольствия будут находиться первые межпланетные путешественники.

Каюта ракеты должна быть оборудована в соответствии с условиями космического полета. В частности, в ней будут окна, сквозь которые путешественники смогут вести различные наблюдения. По своей конструкции окна сходны с иллюминаторами. В случае необходимости их можно будет прикрыть внешней металлической заслонкой. Возможно, что некоторые из окон будут напоминать перископ подводной лодки.

Для превращения ракеты в спутника Земли потребуется, по-видимому, две или три вспомогательных ракеты. Иначе говоря, пассажирская ракета явится третьей или четвертой ступенью составной, многоступенчатой ракеты. Взлет ракеты с Земли, переход ее на круговую орбиту произойдет, по-видимому, так же, как и у автоматических ракет. Однако наличие внутри ракеты людей осложнит как конструкцию ракеты, так и характер ее полета.

Для того чтобы путешественники не погибли уже в начале полета, ускорение ракеты не должно быть чрезмерно большим. Человек, как и все другие живые существа, может перенести любую скорость без каких бы то ни было особых ощущений. Так, например, вместе с Землей мы несемся по ее орбите со скоростью 30 и совершенно не ощущаем этого движения. Так же незаметно и другое, еще более быстрое движение — полет всей солнечной системы в пространстве, который совершается со скоростью 250 !

Другое дело с ускорением — величиной, характеризующей изменение скорости в единицу времени. Увеличение ускорения человек воспринимает как увеличение собственного веса, поскольку при движении с ускорением вверх давление человека на опору будет больше, чем в обычных условиях. Возможности человека переносить движение с повышенным ускорением весьма ограничены.

Если в мире животных есть рекордсмены (например, рыжие тараканы, свободно выдерживающие трехсоткратное увеличение собственного веса), то для человека ускорение, в 5–6 раз превышающее нормальное, вызывает неприятные болезненные ощущения. Появляется тяжесть в голове, нарушается кровообращение, возникает кровотечение из ушей и носа, а при очень больших перегрузках человек теряет сознание, и наступает смерть.

Интересны опыты, проделанные над человеком и животными с целью выяснения влияния перегрузки. Обычно для создания повышенной тяжести используются центробежные машины.

Они напоминают известный аттракцион «колесо смеха». Чем быстрее вращается центробежная машина, тем сильнее прижимаются испытуемые существа к ее стенкам, тем большую нагрузку они испытывают.

Опыты над собаками показали, что последние легко выдерживают 80-кратную нагрузку в течение пяти минут. При 98-кратной нагрузке, продолжавшейся более пяти минут, животные погибали от анемии мозга, легких и сердечной мышцы.

Летчикам, летавшим на пикирующих бомбардировщиках, при выходе из пике приходилось испытывать 6–7-кратное увеличение собственного веса. Известен случай, когда пожарный, прыгнувший с высоты 25 м на холст, испытал в момент своего падения на холст ускорение в 24 раза больше нормального. Наконец, недавно на испытании ракетных саней в Нью-Мексико (США) один из водителей перенес, правда почти мгновенную, 45-кратную перегрузку!

Все это, конечно, исключительные случаи. Пределом возможностей обычного нетренированного человека следует считать 4-кратное увеличение веса. При большей перегрузке возникают, как правило, нежелательные болезненные явления. Разумеется этот предел можно увеличить специальной тренировкой. Вот почему большое значение могли бы иметь спортивные соревнования на выносливость в условиях повышенной тяжести.

Таким образом, при взлете пассажирской ракеты с Земли ее ускорение не должно быть больше четырехкратного значения ускорения силы тяжести (4 g). Применяя формулу Циолковского (стр. 37) для данного случая, получаем, что движение пассажирской ракеты должно удовлетворять следующему уравнению:

Принимая скорость вытекания газов равной 4 , а конечную скорость υ равной 8 , получаем, что отношение должно быть близким к 14.

Как видите, неспособность человеческого организма к перенесению больших ускорений порождает значительные конструктивные трудности. Их можно преодолеть применением многоступенчатой ракеты и, с другой стороны, увеличением скорости истечения газов с.

Допустим, что трудности преодолены, пассажирская ракета взлетела с Земли и перешла на круговую орбиту. Кстати сказать, управление ракетой может быть двояким: или она пилотируется пассажирами, или ею управляют по радио с Земли. Между прочим, нечто похожее было сделано недавно на Земле. Из США в Англию перелетел самолет, управляемый по радио, на борту которого находились пассажиры.

Итак, круговая скорость достигнута! Двигатель ракеты выключается, и последняя вместе со своими пассажирами превращается в искусственный спутник Земли. В этот момент на смену усиленной тяжести, которую пассажиры испытывали при взлете, приходит удивительное, ни с чем не сравнимое состояние невесомости.

Чем же вызвана эта неожиданная перемена? Разве Земля перестала притягивать ракету и ее пассажиров?

Вес тела имеет два проявления: как давление на опору и как сила, сообщающая телу ускорение при падении на Землю. В очень многих случаях обе силы одинаковы по своей величине. Так, например, книга, положенная на стол, будет давить на поверхность стола с такой же по величине силой, с какой Земля притягивает ее к себе. Но может быть и иначе.

Представьте себе человека, опускающегося в лифте (рис. 20). Пусть лифт движется вниз с некоторым ускорением а, тогда давление человека на пол лифта будет равно его массе m, помноженной на разность ускорений g–а, где g — ускорение силы тяжести (9,8 ). Ясно, что давление человека на пол лифта будет меньше его веса (mg) на величину mа. Если же лифт поднимается ускоренно вверх, то давление на пол станет больше веса человека на ту же величину (mа).

Увеличение или уменьшение собственного веса при движении в лифте каждый из нас ощущал. Когда лифт начинает подниматься, нас прижимает к полу увеличившаяся тяжесть. Наоборот, при резком опускании лифта у нас «дух захватывает» — мы становимся легче, Подобное облегчение можно испытать и при скатывании с горы, при прыжках с трамплина.

Представьте себе теперь, что произошел несчастный случай (кстати, почти невозможный на практике) — лифт оборвался и полетел вниз с ускорением свободно падающего тела (g). Ясно, что в этот момент пассажир лифта почувствует себя «совсем легко», т. е. он ощутит полную невесомость! Ускорение его падения будет такое же, как у лифта, и, следовательно, давление на опору станет равным нулю.

Вес, как притяжение Земли, остался неизменным (mg). Вес, как давление на опору, исчез (при a=g давление на опору равно mg–mg, т. е. нулю).

Вот именно такую невесомость и испытают межпланетные путешественники. Когда их ракета превратится в спутника Земли, она будет как бы постоянно «падать» на Землю, двигаясь по своей орбите и подчиняясь единственной силе — силе собственного веса. В этом случае она станет вполне схожей с падающим лифтом. Так как ускорения спутника и его пассажиров одинаковы, вес, как давление на опору, исчезнет, хотя вес, как притяжение Земли, разумеется, останется.

Если чрезмерная нагрузка может стать смертельной для человека, то не приведет ли к печальному концу и другая крайность — полное отсутствие веса?

В земных условиях человек иногда испытывает значительное уменьшение веса, а иногда и почти полную его потерю. Так, например, лыжники, прыгающие с больших трамплинов, пребывают в состоянии невесомости несколько секунд. С другой стороны, летчики, совершающие затяжные прыжки с парашютом, на десятки секунд теряют собственный вес. Что они при этом испытывают?

Недавно на некоторых типах самолетов удалось при пикировании создать невесомость в течение свыше 20 секунд. Пассажиры самолета парили при этом на высоте нескольких сантиметров над сидениями. В первый момент у них возникло чувство безотчетного страха, подобное тому, которое каждый из нас испытывал во сне, как бы падая в бездонную пропасть. Они при этом старались ухватиться за окружающие предметы. Затем неприятное чувство прошло, и никто из лиц, подвергнутых опыту, не жаловался на какие-нибудь болезненные последствия.

По исследованиям известного теоретика астронавтики Г. Оберта отсутствие тяжести не может причинить человеку какого-нибудь физического вреда. Можно предполагать, что сердце будет действовать нормально, так как оно похоже на насос с замкнутым циклом. Сердце гонит кровь за счет сокращения собственных мышц, при своей работе преодолевая лишь трение крови о стенки сосудов.

Дыхание в первый момент задержится (как при прыжках с высоты), а затем восстановится. В нужных случаях можно прибегнуть и к методам искусственного дыхания.

Питание в условиях невесомости также вполне возможно — ведь пища перемещается в организме главным образом за счет сокращения мышц пищеварительного аппарата. Вспомните, что жираф, лебедь, страус пьют при опущенной шее. Акробаты в цирке иногда показывают фокус — пьют воду, повиснув вниз головой.

Вообще, все физиологические процессы совершаются нормально почти при всех положениях нашего тела — сидим ли мы, ходим или лежим. Следовательно, направление силы тяжести не оказывает существенного влияния на работу наших органов. Значит, и невесомость с физиологической стороны для человека, по-видимому, безопасна.

Что же касается психического состояния человека, то при потере веса оно становится несколько необычным. В первые моменты, как уже говорилось, человек испытывает страх. Мозг и внешние органы чувств работают при этом предельно легко, мысли ясны и логичны. Время кажется текущим очень медленно. Затем появляется чувство безразличия и нечувствительность к боли. Вскоре все неприятные ощущения проходят и на смену им приходит свежесть, бодрость, повышенная возбужденность. Наконец, человек привыкает к невесомости, и его психическое состояние становится нормальным. Таковы выводы, к которым пришел Г. Оберт.

Мы так подробно остановились на состоянии невесомости потому, что его неизбежно переживут первые пассажиры космической ракеты. Большого вреда, а тем более трагического исхода невесомость не принесет. Зато условия жизни на спутнике станут совершенно необычными, фантастическими.

У К. Э. Циолковского, Я. И. Перельмана и других авторов можно найти увлекательные страницы, посвященные описанию жизни в условиях невесомости.

«Вы пробуете сделать шаг в каюте космического корабля — и плавно, как пушинка, летите к потолку, — пишет талантливый популяризатор науки Я. И. Перельман. — Легкого усилия мускулов ног достаточно, чтобы сообщить вашему невесомому телу заметную поступательную скорость… К чему бы вы не прикасались — все приходит в движение, плавное, зато нескончаемое…

Многие предметы обстановки будут, впрочем, совершенно излишни в этом мире без тяжести. К чему вам стулья, если вы можете висеть в воздухе в любом положении, не утомляя ни единого мускула? Стол тоже бесполезен — все поставленное на него унесется как пух при малейшем толчке или дуновении. Не нужна и кровать… Тюфяк — излишний предмет там, где нет тяжести: вам будет мягко и на жестком полу.

Пить в межпланетном корабле тоже нельзя будет так, как мы привыкли…Даже обычное пламя не будет гореть в каюте небесного корабля. Образующиеся при горении пламени негорючие газы будут оставаться тут же, окружая пламя и прекращая к нему доступ воздуха. Пламя задохнется в продуктах собственного горения.»[9]

Таким образом, невесомость породит ряд трудностей, впрочем, вполне преодолимых. Кресла, кровати для пассажиров и другие виды мебели должны быть наглухо прикреплены к стойке каюты. Кстати сказать, после исчезновения тяжести все стенки ракеты станут равноценными — не будет ни верха, ни низа, ни пола, ни потолка…

Для избежания ударов путешественников о стенки ракеты, надо покрыть их мягкой, пружинящей обивкой. То же уместно сделать и для мебели.

Если пилот ракеты или пассажиры пожелают остаться неподвижными, им придется прикрепить себя к сидениям с помощью несложных креплений.

Потеря веса не есть потеря массы. В условиях невесомости инертность тел полностью сохранится. Это значит, что столкновение с массивным, хотя и невесомым предметом может для человека окончиться весьма печально. Поэтому следует воздерживаться от предоставления свободы движения в ракете каким бы то ни было предметам.

Посуда для питания должна быть особой.

Бутыли для хранения питьевой воды будут сделаны, по-видимому, из кожи; по форме они будут напоминать резиновые груши, т. к. воду придется насильственно выдавливать из бутылки в рот путешественнику.

Быстрого кипячения воды можно достичь с помощью механического перемешивания ее при нагревании. Вместо нагревателей с открытым пламенем следует воспользоваться электронагревателями. Короче говоря, трудности невесомости преодолимы. Невесомость не может быть преградой для межпланетных перелетов.

Жизнь на первом пассажирском спутнике Земли будет сходна (если отбросить невесомость) с жизнью на подводной лодке или внутри кабины стратостата. В обоих случаях вокруг находится среда, непригодная для дыхания, внутри — искусственная атмосфера.

Так как пассажирские ракеты будут обращаться вокруг Земли не слишком долго (дни или недели), устройство искусственной атмосферы внутри такого спутника не вызовет больших затруднений. В каюте ракеты должны находиться аппараты, создающие эту атмосферу, (например, баллоны с жидким воздухом или кислородом), а также аппараты, очищающие ее от вредных примесей (например, углекислоты).

Первые из них обеспечивают нужный состав воздуха, достаточное давление и влажность. Они же добавляют в воздух приятно пахнущие ароматические вещества — путешественники будут дышать чистой, здоровой атмосферой.

Удаляя вредные примеси из воздуха, т. е. очищая воздух, аппараты второго типа смогут также, разлагая, например, углекислоту на углерод и кислород, добавить в искусственную атмосферу новые порции чистого кислорода.

Так же принципиально просто решается вопрос о питании пассажиров первого «эфирного жилища». Улетая с Земли, они возьмут с собой такие запасы продовольствия, которые обеспечат возможность полета в течение недель, а может быть и месяцев. Для первой разведки мирового пространства подобные сроки вполне приемлемы. О возможности более длительного питания в условиях полной изоляции от Земли мы поговорим ниже.

Полет в мировое пространство кажется многим настолько опасной затеей, что решиться на нее, как они считают, могут разве только самоубийцы. Основательны ли эти страхи?

Широко распространено мнение об ужасающем холоде межпланетного пространства. Самые свирепые морозы Антарктики должны показаться тропической жарой по сравнению с холодом, жертвой которого станут безрассудные смельчаки — такую мрачную картину рисуют сторонники этих мнений.

Легко убедиться в абсурдности подобных страхов. Мы уже отмечали, что «температура мирового пространства» есть выражение, лишенное смысла. Что же касается температуры тела (например, ракеты), находящегося в мировом пространстве, то она зависит как от положения тела относительно источника нагревания (Солнца), так и от свойств тела.

Расчеты показывают, что металлическая ракета[10], удаленная от Солнца на такое же расстояние, как и Земля, и покрытая черной сажевой краской, нагреется солнечными лучами до температуры +13°C. Так будет в том случае, если продольная ось ракеты образует с направлением на Солнце угол 90°. Когда же ось ракеты будет направлена на Солнце, ее температура упадет до -93°C. Таким образом, вращая ракету, астронавты смогут создать внутри нее любой тепловой режим: от весенней прохлады до суровых морозов.

Приведенные расчеты, разумеется, приближенны. В реальной обстановке надо учесть, что ракета, обращаясь вокруг Земли, будет периодически входить в область ее тени. В этот период скрытая от солнечных лучей ракета сильно охладится. Недостаток солнечного тепла можно компенсировать включением электронагревательных приборов, питаемых аккумуляторами. Во всяком случае, ни о какой гибели от холода не может быть и речи.

Многие считают, что жизни путешественников будут угрожать космические лучи и другие типы вредного для человека излучения. Действительно, то, что мы знаем о космических лучах, как будто подтверждает эти страхи. Из космоса на Землю непрерывно обрушиваются потоки мельчайших частиц.

Установлено, что с высотой над Землей интенсивность космических лучей возрастает. Не будут ли они смертельными для всякого, кто отважится выйти за пределы атмосферы?

Еще в 1934 году советские стратонавты Федосеенко, Васенко и Усыскин поднялись на высоту 22 км. Ниже их находились девяносто процентов массы земной атмосферы, тем не менее никаких болезненных явлений от облучения космическими лучами они не заметили.

Летчик, достигший в 1953 г. высоты в 25 км, оставил под собой более 95% массы атмосферы. Однако он не только остался жив, но и чувствовал себя после полета вполне здоровым. Совсем недавно в стратосферной ракете на большую высоту были подняты животные — обезьяны и мыши. Автоматический киноаппарат заснял их поведение в течение всего полета.

Животные прекрасно перенесли увеличенную тяжесть при взлете. После достижения максимальной высоты головка ракеты некоторое время падала вниз без парашюта. На кинокадрах можно увидеть мышей и обезьян, парящих внутри кабины в состоянии невесомости.

Спуск животных на Землю совершился вполне благополучно. Никаких болезненных изменений в них не обнаружено, хотя животные подверглись, практически, полному воздействию первичных космических лучей.

Наконец, на стратосферной ракете поднимали кусок консервированной человеческой кожи. По возвращении на Землю кожа не потеряла своей жизнеспособности — ее удалось привить здоровому человеку.

Безвредность космических лучей вполне объяснима. Частицы, составляющие их, обладают большими энергиями, и если бы частиц было много, космические лучи истребили бы на Земле весь органический мир. Однако в действительности их так мало, что общая энергия, приносимая космическими лучами на Землю, близка к энергии света, падающего от звезд.

Никто не станет утверждать, что стоять под звездным небом опасно для жизни. Так же, по-видимому, безопасны и космические лучи. Угрозу для жизни путешественников могут представлять не космические лучи, а ультрафиолетовое излучение Солнца.

Мы уже упоминали, что даже небольшая доля этих лучей вызывает мучительные ожоги человеческой кожи. Что же касается рентгеновских лучей, также относящихся к числу ультрафиолетовых, то они способны даже в небольших дозах нанести значительный вред организму и иногда вызвать его смерть.

Ультрафиолетовые лучи можно задержать свинцовой прослойкой, вмонтированной в стенку ракеты. Однако так как свинец тяжел, лучше поступить иначе.

Слой озона в атмосфере, задерживающий вредную часть ультрафиолетовых лучей Солнца, по массе очень невелик. При нормальном атмосферном давлении во всех своих частях, этот слой имел бы толщину всего в 2 мм! Очевидно, создать подобную озоновую прослойку в стенке ракеты не представит больших затруднений.

Самым серьезным видом опасности в мировом пространстве является метеоритная опасность. Каждому приходилось наблюдать так называемые «падающие звезды». Никакого отношения к настоящим звездам — далеким солнцам — они не имеют. Явление «падающей звезды» вызывается вторжением в земную атмосферу из безвоздушного мирового пространства крохотной твердой частицы — метеорного тела.

Веся всего лишь граммы или доли грамма, метеорные тела, попадая в атмосферу, полностью распыляются. Более крупные небесные камни — метеориты, в случае, если их вес составляет килограммы, могут достичь поверхности Земли. Однако и в этом случае воздушный щит, окружающий Землю, сыграет важную роль. Атмосфера почти полностью затормаживает летящий метеорит, и с высоты 12–20 км он движется к Земле как падающее тело.

Только для огромных метеоритов (весом в тысячи тонн), скорость движения которых измеряется десятками километров в секунду, земная атмосфера не является препятствием. Сохранив свою космическую скорость, такой метеорит врезается в Землю. Мгновенная остановка при столкновении с Землей разрушает связи между молекулами метеорита, и его вещество становится похожим на сильно сжатый газ. В результате «газ» стремительно расширяется, происходит взрыв чудовищной силы.

По исследованиям известных советских ученых К. П. Станюковича и В. В. Федынского, при ударе о Землю крупного метеорита, имеющего скорость 4 , получается такой же взрыв, как если бы взорвалось равное ему по массе количество тринитротолуола или какого-нибудь иного сильно взрывчатого вещества. Неудивительно поэтому, что огромные метеориты при ударе о Землю почти полностью обращаются в раскаленный газ, оставляя в месте своего удара о Землю воронку — метеоритный кратер.

Падение исполинских метеоритов — событие крайне редкое. На памяти человечества лишь однажды произошел такой случай. Ранним утром 30 июня 1908 года в глухую сибирскую тайгу в районе Подкаменной Тунгуски упал огромный метеорит. Исследования Л. А. Кулика и других советских ученых выявили картину грандиозных разрушений, вызванных Тунгусским метеоритом — тайга была повалена в радиусе 30 км; сам же метеорит при ударе о Землю, по-видимому, почти полностью обратился в раскаленный газ.

В Аризонской пустыне (США), на территории Эстонии и в других местах земного шара сохранились большие кратеры, образованные упавшими метеоритами.

Попадание метеорита в космическую ракету может окончиться катастрофой. Насколько, однако, вероятно такое столкновение?

Метеориты, подобно планетам, являются спутниками Солнца. Орбиты некоторых из них пересекаются с орбитой Земли, что может привести к столкновению метеорита с Землей. Подсчитано, что ежесуточно на Землю выпадает около 10 тонн метеоритного вещества. И все же вероятность столкновения ракеты с крупным метеоритом очень мала.

По вычислениям К. П. Станюковича космический корабль может встретить метеорит весом в 1 Г один раз за несколько месяцев. Столкновения же с более крупными метеоритами могут происходить значительно реже. От ударов же мелких метеоритов можно защититься двойным броневым покрытием.

Таким образом не следует преувеличивать роль метеоритной опасности. Она безусловно существует, но не в таких масштабах, которые бы исключали возможность межпланетных перелетов. Столкновения с метеоритами конечно будут, но их можно рассматривать как несчастный случай, а не как неизбежное и постоянное явление.

Ни одна победа человека над природой не обходится без жертв. Были жертвы в борьбе за освоение полюсов Земли и ее атмосферы. Будут, конечно, и жертвы космических полетов. Однако никакие трудности и никакие жертвы не могут остановить человечество в достижении намеченной им цели — завоевании космоса.

Итак, представьте себе, что первая победа уже одержана и мы в каюте спутника-ракеты.

«Все так тихо, хорошо, покойно. Открываем наружные ставни всех окон и смотрим через толстые стекла во все шесть сторон. Мы видим два неба, два полушария, составляющих вместе одну сферу, в центре которой мы, как будто, находимся. Мы как бы внутри мячика, состоящего из двух разноцветных половин. Одна половина — черная, со звездами и Солнцем; другая — желтоватая, со множеством ярких и темных пятен и с обширными не столь яркими пространствами. Это Земля, с которой мы только что простились.

…С ракеты виден громадный шар планеты в той или иной фазе, как Луна. Видно, как поворачивается шар, как показывает в несколько часов все свои стороны последовательно.

…Своего ракетного движения мы не сознаем, как не сознаем движения Земли (когда на ней находимся), и нам представляется, что сама планета мчится кругом нас вместе со всем волшебным небосклоном. Ракета для наших чувств становится центром вселенной, как некогда Земля!»[11]

Впрочем, созерцать это великолепное зрелище долго не придется. Астронавты, дорожа каждой минутой, приступают к научным наблюдениям. Спутник-ракета лишь временно исполняет роль маленькой Луны. Ограниченность запасов продовольствия и другие причины сократят продолжительность пребывания спутника на круговой орбите до нескольких недель или, может быть, месяцев. А затем надо вернуться на Землю и сообщить ее обитателям о результатах первого космического путешествия.

Спуск ракеты-спутника на поверхность Земли представляет собой сложную операцию. Первый ее этап — уменьшение скорости движения. Оно может быть достигнуто дополнительными реактивными двигателями, которые создадут тягу, направленную в сторону, обратную движению спутника.

Потеряв «круговую» скорость, ракета начнет снижаться. Когда она влетит в плотные слои атмосферы, пилоты ракеты выдвинут крылья, скрытые до того в ее корпусе. Ракета станет похожей на самолет и постепенно, двигаясь вокруг Земли по спиралеобразной кривой, снизится на ее поверхность.

Главная трудность спуска — постепенность снижения. Если астронавтам не удастся достаточно затормозить ракету, ей грозит катастрофа. Сопротивление воздуха, быстро растущее с погружением в атмосферу, раскалит, расплавит ракету и в конце концов превратит ее в падающий метеорит. Такая трагическая развязка первого космического полета должна быть, разумеется, исключена.

За первым полетом пассажирской ракеты последуют и другие. Межпланетное пространство в районе Земли будет тщательно исследовано, после чего станет возможной постройка большой космической станции — постоянного, «стационарного» спутника Земли.

«Мы можем достигнуть завоевания солнечной системы очень доступной тактикой, — писал К. Э. Циолковский. — Решим сначала легчайшую задачу: устроить эфирное поселение поблизости Земли, в качестве ее спутника, на расстоянии 1–2 тысяч километров от поверхности, вне атмосферы…

…Основательно устроившись тут и получив надежную безопасную базу, мы уже более легким путем будем изменять свою скорость, удаляться от Земли и Солнца и вообще разгуливать, где нам понравится…

…В ракете долго существовать невозможно: запасы кислорода для дыхания и пищи должны скоро выйти, продукты же дыхания и пищеварения загрязнят воздух. Нужны особые жилища — безопасные, светлые, с желаемой температурой, с возобновляющимся кислородом, с постоянным притоком пищи, с удобствами для жизни и работы».

Как же построить такие жилища — большие, комфортабельные искусственные спутники Земли?

На обложке книги показан один из проектов «эфирного жилища». Это — огромное металлическое колесо, полое внутри: там устроены помещения для астронавтов. В помещениях — искусственная атмосфера, вокруг спутника — безвоздушное мировое пространство. Поперечник заатмосферной станции достигает 100 м.

Ясно, что перебросить подобное сооружение с поверхности Земли за атмосферу невозможно. Циолковский предложил поступить иначе.

Отдельные части спутника изготавливаются на Земле, а затем транспортные ракеты доставляют их в районы строительства — на высоту в несколько тысяч километров. Таким образом, спутник будет собран по частям и метод его строительства будет напоминать сборку домов из крупных строительных блоков.

Кто же, однако, займется этим удивительным строительством? Возможна ли сборка спутника в безвоздушном пространстве?

Давайте перенесемся мыслями в будущее, в какой-нибудь 198… год.

К этому времени полеты пассажирских ракет вокруг Земли станут обычным делом. Уже давно организовано новое министерство — Министерство межпланетных путешествий. При нем создана грандиозная строительная организация — «Заатмосферстрой». Ей и поручено сооружение первого крупного спутника.

Части спутника изготовлены на Земле. Продуманы все детали его сборки. И вот в один действительно прекрасный день сотни транспортных ракет взлетают в небо. Они держат курс на высоту 2000 километров. Здесь, где нет никаких следов атмосферы, будет совершать свое обращение вокруг Земли первое крупное «эфирное жилище».

Ракеты прибыли в район строительства. Они переходят на круговые орбиты и временно превращаются в искусственные спутники Земли. Из ракет в мировое пространство вылетают строители. Сейчас будет заложен «фундамент» необычайного сооружения (рис. 23).

Костюмы строителей несколько напоминают водолазные. Впрочем, их лучше назвать «пустолазными», так как кругом почти пустота, а не вода. Костюм снабжен аппаратом для дыхания. Температура внутри костюма регулируется электрическим отоплением и солнечным теплом. От ударов мелких микрометеоритов предохраняет тонкий, но прочный слой металла — астронавт немного напоминает рыцаря в доспехах.

Так как в безвоздушном пространстве нет среды, в которой мог бы распространяться звук, кругом господствует мертвая тишина. Переговариваться можно только с помощью радио. Вот почему каждый астронавт имеет при себе миниатюрную радиостанцию.

В этом удивительном мирке царит невесомость — ведь каждый из строителей, а также собираемые ими части «эфирного жилища» обращаются вокруг Земли как маленькие ее спутники. Но потеря веса не есть потеря массы. Поэтому массивные предметы передвигать здесь труднее, чем менее массивные. Следует также опасаться столкновений с быстро движущимися крупными частями спутника — это может привести к печальному исходу.

Очутившись вне ракеты, строители испытывают необыкновенные ощущения. Где-то далеко внизу находится земная поверхность. Отсюда, с высоты 2000 километров, наша планета кажется исполинским шаром, занимающим около трети неба. Остальная часть небосвода усеяна многими тысячами звезд.

Небо, пугающее своей чернотой, кажется каким-то мертвым — нет мерцания звезд, вызванного воздушными токами атмосферы. Солнце видно на фоне звезд. Даже рядом с Солнцем можно легко разглядеть яркую серебристую полосу Млечного Пути. У Солнца также непривычный вид — оно окружено жемчужным сиянием солнечной короны, а вблизи поверхности Солнца можно различить наиболее крупные из протуберанцев[12]. Яркий блеск планет и ослепительное сияние Луны дополняют фантастическую картину «заатмосферной» ночи.

Вероятно, у астронавтов, повисших над бездной, явится инстинктивное желание вернуться обратно в ракету и почувствовать под своими ногами хотя бы какую-нибудь опору. Сделать это, однако, не так просто. Для передвижения в состоянии невесомости надо от чего-нибудь оттолкнуться. Если же подходящего предмета поблизости нет, придется вынуть реактивный револьвер и произвести выстрел. Отдача при выстреле отбросит астронавта в сторону, противоположную направлению выстрела. Вот так, «отстреливаясь» в различных направлениях, и будут перемещаться работники «Заатмосферстроя».

…Строительство идет полным ходом. Постепенно вырисовываются очертания будущего спутника-колеса. Широко применяется гелиосварка — солнечное тепло концентрируется на свариваемых деталях с помощью зеркал (рис. 23). Некоторые из прилетевших ракет разбираются на части — эти части войдут в конструкцию спутника.

Наконец строительство закончено. Солнечная система обогатилась еще одним небесным телом, которое отныне будет подчиняться в своем движении тем же законам, что и Луна и планеты.

Почему, однако, у этого тела такая странная форма? Что имел ввиду конструктор спутника, придавая ему форму колеса?

Мы уже отмечали, что невесомость создает для астронавтов ряд серьезных затруднений. Чтобы избежать их, на спутнике можно устроить «искусственную тяжесть». Для этого достаточно «закрутить» огромное колесо, и появившаяся при вращении центробежная сила прижмет обитателей спутника к его внешнему ободу. Она-то и заменит потерянный земной вес. Вот зачем спутник сделан в виде огромного колеса.

Привести спутник во вращение можно с помощью ракетных двигателей, установленных на его ободе. Когда будет достигнута нужная скорость вращения, двигатели выключаются, колесо начнет вращаться по инерции, как Земля, не затрачивая на это вращение никакой энергии.

Искусственная тяжесть может регулироваться по нашему желанию. Чем больше поперечник спутника и чем больше скорость его вращения, тем больше и искусственная тяжесть. Произведем простые расчеты:

Пусть радиус спутника равен r, а угловая скорость вращения ω. Тогда центробежное ускорение, возникающее на ободе спутника, равно ω²r. Следовательно, искусственный вес тела F, обладающего массой m, можно вычислить по формуле:

Так как на Земле вес того же тела равен mg, то отношение искусственной тяжести к естественному «земному» весу, обозначаемое буквой N, находим по формуле:

где Т — период полного оборота спутника. Так, например, если спутник поперечником 100 м совершит полный оборот за 1 минуту, искусственная тяжесть на нем будет в 18 раз меньше земного веса. Значит, человек, весящий на Земле 70 кГ, перелетев на спутник, сильно «похудеет»; его вес упадет до 4 кГ!

Небольшой искусственный вес, с одной стороны, облегчит движения и работу обитателей спутника. С другой стороны, он исключит все неприятные следствия невесомости.

Давайте теперь проникнем внутрь спутника и познакомимся с его устройством.

Так как между спутником и Землей непрерывно курсируют ракеты, снабжение спутника запасами продовольствия и необходимыми материалами не представит принципиальных затруднений. Также принципиально просто решается вопрос и о транспортировке персонала спутника на Землю и обратно.

Переход людей со спутника на ракету (или с ракеты на спутник) может быть осуществлен следующем образом.

Пассажирская ракета, взлетев с Земли, достигает орбиты спутника, а затем, уравняв свою скорость со скоростью спутника, «причаливает» к его поверхности. С помощью специальных шлюзов, похожих на шлюзы подводной лодки, и совершается намеченная операция. Разумеется, «причаливание» к спутнику потребует от пилотов ракет большого мастерства. Не следует забывать, что и спутник и ракета будут в период маневрирования лететь со скоростями, в несколько раз большими скорости пули!

Первое помещение, куда мы попадаем, проникнув внутрь спутника, — это оранжерея (рис. 25). О значении оранжереи на спутнике Циолковский писал:

«Люди будут своим дыханием портить воздух и поедать плоды, а растения будут очищать воздух и производить плоды. Человек будет возвращать в полной мере то, что он похитил от растений, в виде удобрений для почвы и воздуха. При этом невозможно обойтись без работы разного рода бактерий.

Совершенно тот же оборот между животными и растениями мы видим на земном шаре, который так же изолирован от других небесных тел, как и наша ракета-жилище.»[13]

Оранжерея-сад, дающая овощи, фрукты, очищающая воздух — как приятно и вместе с тем полезно иметь на спутнике этот кусочек родной нам Земли.

Дыша чистым ароматным воздухом эфирного жилища мы одновременно наслаждаемся обилием тепла и света.

Металлические створки потолка оранжереи приоткрыты и сквозь прозрачные окна потоки солнечных лучей льются в помещение.

По проекту Циолковского внешняя поверхность спутника должна быть сделана чешуйчатой. Одна сторона чешуек зачернена, другая — блестящая. Поворачивая к Солнцу то одну то другую сторону чешуек, можно регулировать температуру на спутнике.

Чешуйчатый слой спутника — самый внешний. Дальше идут броневые оболочки, предохраняющие от ударов метеоритов.

Спутник, как линкор, разделен на отсеки. Каждый отсек герметически изолирован от соседних. Если метеорит попадет в спутник и даже сумеет пробить броневые покрытия, спутник не погибнет. Будет разрушен лишь один из его отсеков, который можно затем восстановить.

Напомним, что вероятность попадания крупного метеорита в спутник чрезвычайно мала. Мелкие же микрометеориты легко задерживаются броневой оболочкой.

Из оранжереи мы переходим в отделение связи — связи с нашей Землей. Так как в земной атмосфере есть «окна прозрачности» для радиоволн, радиосвязь между спутником и Землей вполне возможна. Телевидение к тому времени станет объемным, стереоскопическим и во всех отношениях совершенным, так что жители спутника смогут не только «слышать Землю», но и видеть происходящее на ее поверхности.

Как приятно здесь, в мировом пространстве, где-то между Землей и Луной, увидеть на экране телевизора концерт из Большого театра или лица друзей и родных, оставшихся на Земле. В то же время и они смогут с помощью телевидения заглянуть внутрь искусственного спутника и узнать, что там происходит.

Радиотелефон придает полную естественность разговорам между астронавтами и жителями Земли. Каждый будет видеть на экране телевизора лицо собеседника и слышать его голос!

Знакомясь со спутником, мы осматриваем различные его помещения. Нам попадаются комфортабельно оборудованные комнаты для отдыха, кабинеты для работы, лаборатории, склады продовольствия. В одном из отсеков оборудован вокзал. Сюда через специальный шлюз прибывают с Земли астрономы, техники, медики, — представители самых различных профессий.

Жизнь на спутнике так сложна и многообразна, что здесь для всех найдется работа.

На вокзале мы видим группу студентов астронавтического факультета МГУ. Они провели на спутнике учебную практику и сейчас возвращаются домой.

В соседнем отсеке — товарная станция. Здесь принимают грузы, прибывшие с Земли. Взамен их рейсовые ракеты получат тщательно упакованные ящики с материалами научных исследований, использованной или поломанной аппаратурой и всем тем, что нужно доставить на Землю.

Интересно энергетическое хозяйство спутника. На спутнике самым дешевым, самым выгодным видом энергии является солнечная энергия. С помощью установок, в которых главной частью будут полупроводниковые преобразователи энергии, солнечный свет даст обитателям спутника электрический ток.

Как и на Земле, солнечная энергия служит здесь основным источником жизни. Она заставляет работать разнообразные машины, она снабжает спутник чистым воздухом, водой, электрическим светом, она обеспечивает обитателям спутника спокойную, комфортабельную обстановку.

Блестят электрическими огнями окна спутника. Внутри эфирного жилища кипит жизнь, ведется напряженная работа.

Чем же занимаются обитатели первой заатмосферной станции?