Путешествие к далеким мирам

1

В 1956 году американский астроном Кейпер высказал мнение, что Плутон длительное время был спутником Нептуна и только потом стал планетой. Дальнейшие исследования проверят это предположение, встречающее серьезные возражения советских ученых.

2

Это делает Меркурий одновременно и самой «горячей» и самой «холодной» планетой солнечной системы. На стороне, обращенной к Солнцу, термометр покажет примерно 400 °C, а на обратной стороне, получающей тепло только от далеких звезд, — всего десятки градусов выше абсолютного нуля.

3

Одним из наиболее веских доказательств существования растительности на Марсе считается, в частности, то, что сильные песчаные бури на Марсе, подобные виденным во время великого противостояния Марса в 1956 году, не засыпают песком марсианские «моря». Это лишний раз подтверждает полученный другими методами вывод о том, что эти «моря» представляют собой очаги растительности.

4

При Астрономическом совете Академии наук СССР имеется Комиссия по межпланетным сообщениям. Эта междуведомственная комиссия призвана осуществлять координацию всех проводимых в СССР научно-теоретических работ в области организации и осуществления межпланетных сообщений. В нее входят крупнейшие ученые нашей страны. В 1956 году комиссия была принята в число членов Международной астронавтической федерации (IAF). В настоящее время эта федерация насчитывает 30 членов в виде астронавтических обществ из 25 стран, а число индивидуальных членов превысило 30 000 человек. На очередном конгрессе Федерации, состоявшемся в 1959 году, ее президентом избран представитель Советского Союза академик Л. И. Седов.

В Москве, при Центральном аэроклубе ДОСААФ СССР имени В. П. Чкалова, организована секция астронавтики, объединяющая ученых, инженеров, врачей и других специалистов, а также студентов — энтузиастов астронавтики, с целью популяризации идей межпланетных сообщений и проведения дискуссий по проблемам астронавтики.

5

Главное, но, конечно, далеко не единственное. Именно масштаб трудностей, стоящих на пути в Космос, делал самую идею межпланетного полета в течение многих веков несбыточной мечтой. Вот что, например, писал в 1935 году профессор Чикагского университета в США Мултон: «Нужно заявить, что нет ни малейшей возможности межпланетного полета. Нет признаков энергии, необходимой для преодоления земного тяготения. Нет теории, которая вела бы нас в Космосе к другому миру. Нет средств перевозки больших количеств кислорода, воды и пищи, необходимых в столь длительном путешествии. Неизвестен способ посадки корабля на другой планете». Мы могли бы значительно расширить перечень проблем межпланетного полета. И все же теперь вряд ли имеется хоть один ученый на Земле, сомневающийся в возможности межпланетного полета!

6

Интересно в этой связи упомянуть о недавно высказанных советским ученым профессором К. П. Станюковичем мыслях относительно физической природы тяготения. Дальнейшее теоретическое и экспериментальное исследование проблемы позволит проверить эту гипотезу, по которой сила тяготения связана с состоянием внутриядерных частиц вещества и не является, таким образом, постоянной.

7

Принципиально для совершения межпланетного полета нет нужды в большой скорости. Можно обойтись и весьма малой скоростью с тем, чтобы с этой скоростью медленно, но неуклонно удаляться от Земли в глубь мирового пространства. Однако эта возможность является лишь теоретической и вряд ли когда-нибудь будет осуществлена. Следует также отметить, что в последнее время в зарубежной печати, да и в нашей тоже, появляются интригующие сообщения о возможности создания «невесомых» самолетов и межпланетных кораблей. Эти возможности будто бы появляются в связи с успехами новой науки, так называемой «электрогравитики», пытающейся установить природу сил тяготения и связать их с электромагнитными полями. Действительно, по выводам созданной Эйнштейном общей теории относительности такая связь существует и, в частности, при обнаружении теоретически предсказанной элементарной частицы — гравитона, который является по этой теории носителем «гравитации», как электрон является единицей электричества, могут быть открыты средства перехода гравитонов в другие элементарные частицы. Это, конечно, открыло бы возможность управления полем тяготения и, может быть, действительно привело бы к революции в авиации и астронавтике. Однако такие возможности пока еще не более как математические спекуляции, и ко всякого рода сообщениям об открытии веществ, являющихся «экраном» от сил тяготения, повторяющим несостоятельную с научной точки зрения уэллсовскую версию о существовании «кеворита» — вещества с такими именно свойствами, — следует относиться с большой осторожностью.

8

При этом мы по-прежнему не учитываем сопротивления воздуха, то есть считаем, что камень падает в пустоте, и, кроме того, рассматриваем проблему двух тел, то есть исходим из того, что кроме Земли и камня, других тел в природе не существует. Мы не учитываем также вращения Земли вокруг своей оси.

9

Мы имеем в виду вертикальный полет камня. Другие случаи будут рассмотрены в главе 16.

10

Это значение скорости приведено в романе «Из пушки на Луну» (16 576 метров в секунду); оно больше скорости отрыва в связи с необходимостью преодолеть воздушное сопротивление летящего снаряда, уменьшающее его скорость.

11

Первые работы по астронавтике на Западе были опубликованы гораздо позже, чем фундаментальный труд Циолковского «Исследование мировых пространств реактивными приборами» (1903): во Франции — через 10 лет, в США — через 16 лет, в Германии — через 20 лет.

12

Эти трубки были изготовлены из железа, и к ним прикреплялся стабилизатор — бамбуковый стержень длиной 3 метра. Вес этих ракет достигал 5 килограммов, а дальность их полета — более 1 километра.

13

Ракетными и называются двигатели, обладающие именно этим свойством. Двигатели, которые не могут работать без воздуха, потому что используют кислород воздуха для сжигания топлива, называются воздушно-реактивными. О них речь в следующей главе.

14

Это не значит, что пороховые ракетные двигатели не играют никакой роли в астронавтике. В следующих главах будет рассказано о некоторых примерах их применения в настоящее время. Еще больше возможности применения этих двигателей в будущем, когда будут созданы твердые топлива, не уступающие по скорости истечения продуктов их сгорания жидким топливам; такие возможности имеются. Возможны также различные сочетания жидких и твердых топлив.

15

У земли, при обычной температуре воздуха. Эта скорость меняется прямо пропорционально корню квадратному из температуры воздуха и, следовательно, с увеличением высоты полета уменьшается.

16

Показательно для характеристики диапазона научных интересов Циолковского, что им предложен профиль крыла сверхзвукового самолета, так называемый двусторонний клин (рис. на стр. 39), который, возможно, в будущем найдет широкое применение — в частности, для крыла межпланетного корабля, совершающего планирующую посадку в земной атмосфере.

17

Интересно вспомнить в связи с этим, что в официальном документе английского правительства, относящемся к 1934 году (письмо основателю Английского межпланетного общества Клетору), было сказано буквально следующее: «…Научные исследования возможностей реактивных двигателей не дают указания, что они могут быть серьезными конкурентами винтомоторной силовой установке» (!).

18

Недостатком такого двигателя является то, что он не развивает тяги во время стоянки самолета и поэтому не может обеспечить его взлет; для этой цели на самолете должен быть установлен какой-нибудь дополнительный двигатель.

19

Следует подчеркнуть, что этот двигатель изобретен Циолковским раньше, чем были созданы первые воздушно-реактивные двигатели.

20

См. приложение.

21

Независимо от Циолковского эта идея была выдвинута также американцем Годдардом. По недавнему сообщению, идея составной ракеты была высказана впервые югославским ученым Казимиром Симиновичем, опубликовавшим ее в Голландии в 1650 году. Однако эта публикация оставалась до последнего времени неизвестной, и, кроме того, она не имела отношения к космическому полету. Циолковский предложил составную ракету для межпланетного полета впервые, это предложение было высказано в его работе «Вне Земли» (1895 г.).

22

Циолковский предлагал начинать работу с двигателя передней ракеты, чтобы поезд в полете растягивался силой тяги, а не сжимался.

23

Оптимальное число ступеней ракеты зависит от степени совершенства конструкции ракеты, характеристик двигателей и др. В частности, иногда взлетный вес трехступенчатой ракеты может оказаться даже меньшим, чем четырехступенчатой, не говоря уже о большем числе ступеней.

24

Об этом сообщал, например, журнал «Сайенс» (август, 1956 г.).

25

О действии различных видов излучения на человеческий организм подробно говорится в главе 22.

26

В этой связи интересно упомянуть о гипотезе американского ученого Чепмена, по которой земная атмосфера постепенно переходит в… солнечную. По мнению этого ученого, высказанному им в 1957 году, солнечная атмосфера простирается далеко за орбиту Земли. По расчетам, на этом расстоянии от Солнца его атмосфера имеет плотность порядка 1000 частиц на 1 куб. сантиметр и температуру более 200 000°. Эта гипотеза удовлетворительно объясняет некоторые до сих пор не объясненные явления, в частности тепловые потоки в ионосфере. Конечно, гипотеза должна поучить дальнейшее подтверждение, чтобы считать ее серьезной научной теорией.

27

На этой высоте давление и плотность воздуха в 10 миллионов раз меньше, чем на Земле.

28

Именно на этой высоте обнаруживаются так называемые светящиеся облака, которые, по теории советских ученых, созданной в 1951 году, состоят из мелких кристалликов льда, образующихся на этих высотах. Кстати сказать, только в 1958 году впервые удалось зафиксировать на Земле такие низкие температуры воздуха — в районе антарктической научной станции «Восток» 26 июля была измерена температура воздуха минус 87,4°, представляющая собой, по-видимому, абсолютный минимум температуры на земном шаре.

29

Спасительный слой озона, простирающийся от поверхности Земли до 60 километров вверх, на уровне моря имел бы толщину всего около 2–3 миллиметров. 60 процентов всего озона находится на высотах от 16 до 32 километров, а его максимальная концентрация соответствует высоте около 25 километров.

30

Исследования с помощью высотных ракет показали, что электрически заряженной является вся ионосфера, а не только отдельные ее слои. Указанным слоям соответствуют максимумы электронной концентрации.

31

В частности, по некоторым расчетам, тяга, которая может быть получена таким методом, совершенно недостаточна для полета самолета или межпланетного корабля. Однако эти расчеты не основываются на достаточно проверенных данных.

32

Интересно, что на этой высоте уже сильно сказывается уменьшение силы притяжения к Земле — вес здесь меньше земного примерно на 11 процентов. Хотя 400 километров — это только 0,1 процента пути до Луны, ракета, достигшая этой высоты, совершает уже примерно 6 процентов всей работы, необходимой для полета на Луну, — так сказывается уменьшение силы тяжести с высотой.

33

Скорость отрыва была превышена и американской ракетой «Пионер», запущенной в сторону Луны 3 марта 1959 года.

34

С помощью обычных реактивных самолетов с турбореактивными двигателями кругосветный беспосадочный полет также возможен, но только при обязательном условии неоднократной заправки топливом в полете с самолетов-заправщиков (см. главу 13).

35

Интересно отметить, что на Международном астронавтическом конгрессе в 1955 году американский ученый Эрике предложил создать искусственный спутник на высотах порядка 150 километров. В отличие от истинных спутников на этом, как его назвал Эрике, «сателлоиде» должен быть установлен двигатель, чтобы компенсировать уменьшение скорости, связанное с воздушным сопротивлением. Однако мощность двигателя должна быть очень небольшой — по расчету «сателлоид» сможет пролететь примерно 10 тысяч километров на 1 килограмм затраченного топлива. Такой «сателлоид» может иметь научное значение в связи с тем, что он будет совершать свой полет на высотах, которые самолетам еще недоступны. С его помощью могут быть получены сведения о верхних слоях атмосферы, очень важные для решения проблемы полета на больших высотах, для осуществления полетов высотных ракет, посадки межпланетных кораблей и др.

36

Как находится эта величина, рассказано в Приложении (стр.308–309).

37

Точнее, скорость ракеты была бы все же меньше скорости Луны, так как Луна обладает по сравнению с ней неизмеримо большей массой (это вытекает из уточненного третьего закона Кеплера).

38

Такая орбита спутника была предложена Циолковским.

39

Интересно отметить, что, по одному из предложений, в точке либрации, находящейся на прямой с центрами Земли и Луны и расположенной по ту сторону Луны на расстоянии около 65 тысяч километров от ее центра, целесообразно устроить космическую радиообсерваторию. Огромный радиотелескоп, расположенный на такой обсерватории, был бы полностью экранирован Луной от различных радиошумов, возникающих на Земле, и в результате работы электрических и радиоустановок и вследствие явлений в земной атмосфере. По другому предложению, в аналогичной внешней точке либрации в системе Солнце — Земля (на прямой за Землей) выгодно было бы разместить обсерваторию с мощным обычным оптическим телескопом. Это объясняется тем, что при всех преимуществах космической обсерватории, связанных с возможностью создания телескопов большого размера (об этом подробнее смотри в следующей главе), недостатком такой обсерватории является необходимость в защите телескопа от действия солнечного и земного излучения. Без такой защиты колебания температуры телескопа вызовут его деформации, а проникающий свет не позволит осуществлять фотографирование с большими выдержками. В указанной точке либрации телескоп будет защищен от этого нежелательного влияния, так как будет находиться в зоне постоянного «солнечного затмения». Правда, как показывает расчет, затмение будет только частичным, и идеальной в этом смысле была бы аналогичная точка за Марсом.

40

Иногда ее называют также характеристической скоростью, чтобы показать, что именно она характеризует необходимый запас топлива на ракете.

41

Запуск спутника «Авангард» удалось осуществить только 17 марта 1958 года, да и то в облегченном варианте — спутник в этом случае представлял собой шар диаметром около 15 сантиметров и весом примерно 1,5 килограмма. Это был второй успешный запуск искусственного спутника в США. Первый спутник был запущен 31 января 1958 года. Он получил название «Эксплорер» («Исследователь») и представлял собой отрезок трубы диаметром примерно 150 миллиметров, длиной около двух метров и весом примерно 14 килограммов, причем на долю оборудования приходилось только 8 килограммов. Запуск этого спутника был осуществлен с помощью четырехступенчатой ракеты «Юпитер С». Первой ступенью служила модифицированная ракета с жидкостным двигателем «Редстоун», а остальные три ступени имели пороховые ракетные двигатели снаряда «Сержант». На второй ступени ракеты их было 2, на третьей — 3 и на четвертой — 1.

42

Последний спутник США «Эксплорер» имеет угол орбиты 51°, а запущенный 14 апреля 1959 года спутник «Дискаверер» — орбиту, проходящую вблизи полюсов.

43

Высота перигея будет также уменьшаться, но в десятки раз медленнее.

44

Миниатюрный американский спутник «Авангард» достиг максимальной высоты около 4000 километров.

45

В действительности они не неподвижны (см. ниже).

46

Интересно, что возможны такие дни, когда спутник не виден нигде на земном шаре. Такое «исчезновение» спутника отмечено, в частности, в период с 29 января по 2 февраля 1958 года, когда ни с одной точки земной поверхности не был виден второй советский спутник. Это было связано с тем, что в эти дни орбита спутника проходила в зоне сумерек, то есть у самой плоскости, делящей земной шар на две части — дневную и ночную. С дневной стороны спутник не был виден на фоне яркого неба, с ночной — спутник был повернут к наблюдателям своей неосвещенной стороной.

47

На третьем советском спутнике были установлены приборы для непосредственного измерения плотности атмосферы.

48

Торможение в атмосфере, связанное с ее сопротивлением, зависит от так называемой поперечной нагрузки движущегося тела — отношения его веса к площади поперечного сечения. Чем меньше поперечная нагрузка, то есть чем меньше вес, приходящийся на единицу поперечного сечения, тем сильнее торможение. Поперечная нагрузка ракеты-носителя значительно меньше, чем у спутника.

49

Подробнее об этих опасностях межпланетного полета будет рассказано в следующих главах книги.

50

Каково это увеличение, можно судить по тому, что наибольший из телескопов, установленный в обсерватории на горе Паломар, в Калифорнии, и имеющий зеркало диаметром примерно 5 метров, позволяет увидеть горящую свечу на расстоянии 16 тысяч километров, а сфотографировать ее с втрое большего расстояния.

51

По другой гипотезе, Плутон был в прошлом спутником Нептуна.

52

В последние годы астрономы научились видеть и фотографировать солнечную корону не только во время затмения. Для этого применяется особый аппарат — коронограф, основанный либо на принципе борьбы с рассеянием света, либо на принципе использования очень узкого участка спектра. Однако наблюдение короны вне атмосферы будет неизмеримо более ценным хотя бы потому, что внешнюю корону и до сих пор удается наблюдать только во время полного солнечного затмения.

53

Конечно, космические радиоизлучатели имеют огромную мощность, неизмеримо большую, чем мощность всех земных радиостанций, вместе взятых. Но к нам на Землю эти радиолучи доходят уже очень слабыми — ведь они излучаются во все стороны и проходят огромное расстояние. Общая мощность всего достигающего Земли радиоизлучения равна примерно 1 ватту. Понятно, почему для изучения радиоизлучения Вселенной приходится строить огромные радиотелескопы, обладающие высокой чувствительностью, — ведь мощность регистрируемых ими радиосигналов по крайней мере в пятьдесят раз меньше, чем собственный шумовой фон усилителя. Это значит, что радиоастрономии приходится решать примерно такую же задачу, какая стояла бы перед человеком, которому нужно было бы расслышать шепот другого человека, стоящего в большой толпе разговаривающих людей. Поэтому приходится устраивать огромные, диаметром до 75 метров, зеркала, собирающие радиолучи Вселенной и концентрирующие их на расположенной в центре зеркала антенне — принимаемые сигналы усиливаются при этом в десятки тысяч раз.

54

Об отражательной способности земной поверхности удается судить только по так называемому пепельному свету Луны, когда она освещена отраженным светом Земли во время новолуния.

55

Например, со спутника, находящегося на высоте 35 800 километров, то есть имеющего период обращения, равный земным суткам, можно видеть земную поверхность площадью около 50 миллионов квадратных километров, причем угол зрения составит при этом всего 17°.

56

Земному наблюдателю кажется, что Солнце делает один оборот за 27 дней, но в действительности он длится лишь 25 дней — это объясняется тем, что Земля сама движется вокруг Солнца в том же направлении. Эта скорость вращения относится к экваториальной части Солнца. Вблизи солнечных полюсов оно гораздо медленнее.

57

Развивая эти идеи Циолковского, Цандер еще в 1915–1917 годах построил оранжерею астронавтического типа и выращивал в ней овощи. В последнее время широко обсуждаются возможности использования на искусственных спутниках различных водорослей. В частности, наиболее многообещающими кажутся обладающие многими замечательными свойствами водоросли хлорелла. Это — необычное растение, оно не имеет стебля, корней, листьев, цветов и семян, то есть всего того, что является характерным для обычных растений. Хлорелла проводит всю свою жизнь в воде, она имеет микроскопические размеры — в 1 куб. сантиметре воды находится до 40 миллионов этих невидимых простым глазом растений. Хлорелла производит рекордное количество кислорода, поглощая соответствующее количество углекислоты. Специальные исследования показали, что для поглощения всей углекислоты, выделяемой одним человеком, и снабжения его кислородом достаточно всего 2,3 килограмма хлореллы. Вместе с тем хлорелла содержит в себе многие весьма ценные питательные продукты, так что это замечательное растение является не только фабрикой кислорода и химической установкой для поглощения углекислоты, но и кухней для приготовления пищи! Следует отметить, что большей частью кислорода в земной атмосфере мы также обязаны именно водорослям.

Однако надо иметь в виду и то, что растения могут, как это показали недавние исследования (журнал «Авиейшн Уик», сентябрь, 1957 г.), оказаться и ядовитыми и представить серьезную опасность для астронавтов при длительном их пребывании на корабле. Оказывается, поврежденные растения вместо кислорода могут выделять… угарный газ! Этот же газ содержат и мертвые растения. Астронавты должны проявлять осторожность.

58

Эта идея также принадлежит Циолковскому. Интересно, что костюмы, весьма похожие на будущие межпланетные скафандры, уже применяются в авиации для летчиков высотных самолетов. Их цель — спасти жизнь летчика при аварии герметической кабины самолета. Если давление в кабине внезапно падает, то костюм автоматически надувается. Это позволяет летчику снизить самолет до безопасных высот.

59

При вертикальном взлете скорость ракеты в этом случае будет увеличиваться не в 4 раза, как в случае свободного падения, а только в 3 раза — ведь ускорению, которое приобретает ракета под действием двигателя, противодействует ускорение свободного падения.

Поэтому, например, если стрелка акселерометра показывает в полете 1, то это значит, что ракета просто неподвижно висит в воздухе. Об этом влиянии земного притяжения подробнее рассказывается в главе 17.

60

Не случайно на Всесоюзной промышленной выставке в Москве у стенда, где демонстрировалась копия первого советского искусственного спутника и модель, воспроизводящая его полет вокруг Земли, был выставлен любопытный экспонат. Небольшим электродвигателем в обтекаемом корпусе вращался пропеллер, когда на связанную с двигателем проводами пластинку падал свет электрической лампочки. Это был прообраз будущей полупроводниковой силовой установки межпланетного корабля (в данном случае это была кремниевая полупроводниковая электрическая батарея). Весьма симптоматично, что на Брюссельской выставке 1958 года советские ученые показали модель большого населенного искусственного спутника Земли, снабженного полупроводниковой солнечной силовой установкой.

61

Диаметр Солнца почти вдвое больше диаметра лунной орбиты, так что эта орбита находилась бы глубоко в недрах Солнца, если бы Земля оказалась в его центре.

62

Изменение силы притяжения к Солнцу в полете Земля — Луна будет менее 1 процента; оно должно быть учтено только при точных расчетах. Правда, относительное расположение Луны и Солнца играет более значительную роль при полетах автоматических ракет — воздействие Солнца может затруднить и так сложную задачу точного направления ракеты к Луне. Вот почему наиболее выгодным является полет ракеты в момент новолуния, когда силы притяжения Луны и Солнца направлены практически по одной прямой. Однако, как известно, уже в первом полете советской космической ракеты этим преимуществом не воспользовались.

63

Из них второй спутник Нептуна, Нереида, был обнаружен только в 1949 году и двенадцатый спутник Юпитера — в 1951 году. Возможно, имеются еще не открытые спутники.

64

По абсолютной величине спутник Нептуна — Тритон, спутник Сатурна — Титан и спутники Юпитера — Ио, Ганимед и Каллисто больше, чем Луна.

65

Диаметр Тритона определен еще неточно.

66

Конечно, действует и сила притяжения к Солнцу, но мы ею сейчас пренебрегаем.

67

Пока сила притяжения к Земле больше, чем к Луне, корабль, если бы он был неподвижным, упал бы все-таки, конечно, на Землю.

68

Эта картина, конечно, очень упрощена — мы пренебрегли притяжением Солнца и вращением Луны вокруг Земли. В действительности на корабль, находящийся в критической точке, будет действовать притяжение Солнца вдвое большее, чем притяжение Земли и Луны, и он не останется в этой точке, а начнет падать на Солнце. В результате этого корабль выйдет из критической точки и упадет на Землю или на Луну, в зависимости от их положения относительно Солнца. Кроме того, нужно учесть силы инерции (центробежную и Кориолисову), действующие на путешественника вследствие вращения Луны вокруг Земли. Истинными критическими точками являются точки либрации, о которых упоминалось в главе 11.

69

По-прежнему нужно иметь в виду, что рассматривается упрощенная картина. В действительности скорость ракеты должна быть большей.

70

На рисунке (стр. 163) для простоты рассматривается полет по прямой, соединяющей центры Земли и Луны (подобно рисунку на стр. 160), и движение Луны по орбите не учитывается.

71

Более осторожная оценка, учитывающая, в частности, и торможение двигателем при посадке на Землю, дает даже бóльшую величину идеальной скорости, равную примерно 25 километрам в секунду. Иногда называют и еще бóльшие величины — порядка 30–32 километров в секунду.

72

Чтобы исключить всякую возможность «прозевать» момент столкновения ракеты с Луной, например из-за облачности, а также с целью создания постоянного указателя места падения ракеты, будет целесообразно наряду с порохом снабдить ракету зарядом гипса или толченого стекла. Белое пятно, которое будет образовано таким образом на темной поверхности Луны, будет всегда отлично видно с Земли.

73

Этот вопрос, как и другие, связанные с траекториями полета межпланетных кораблей, будет подробнее рассмотрен в главе 15.

74

Конечно, в действительности при скорости отрыва корабль в бесконечность не умчится из-за притяжения Луны и Солнца. Истинная скорость должна быть соответственно больше. Здесь учитывается только притяжение Земли.

75

Открыто более 6000 астероидов, но только около 1600 занесено в каталоги, потому что для этого требуется вычисление орбиты астероида.

76

Эта точка зрения была высказана, в частности, советскими учеными С. В. Орловым, А. Н. Заварицким и другими. С. В. Орлов назвал эту погибшую планету Фаэтоном, по имени мифического сына древнегреческого бога Солнца, который разбился, не сумев сдержать огненных коней, когда попытался проехать по небу на колеснице своего отца. По всей вероятности, планета разрушилась в результате столкновения с другим массивным небесным телом (считают даже, что первоначально было несколько исходных планет) сначала на несколько крупных частей, из которых после многих взаимных столкновений образовались все астероиды и метеориты. В последнее время эта гипотеза получила убедительное подтверждение: исследование ядерных превращений, происходящих в массе метеоритов, показало, что «возраст» планеты (или планет), из которой образовались метеориты, равен примерно 4 миллиардам лет, что соответствует «возрасту» Земли и, вероятно, всей солнечной системы; «возраст» же самих метеоритов составляет всего 300–400 миллионов лет — вот когда произошла космическая катастрофа, приведшая к возникновению астероидов и метеоритов. По другому предположению, астероиды могут быть остатками кометы.

77

Эту мысль высказывал, еще Циолковский. В частности, некоторые астероиды могут быть использованы для совершения «экскурсии» по солнечной системе. Таким астероидом может служить, например, Гидальго, открытый в 1920 году, затем потерянный и снова открытый советским астрономом Г. Н. Неуйминым в 1934 году. Гидальго имеет самую большую орбиту из всех астероидов — в афелии он оказывается в 10 раз дальше от Солнца, чем Земля (почти достигает орбиты Сатурна), а в перигелии приближается к орбите Марса и отстоит от Солнца всего в 1,5 раза дальше Земли. Весь путь по орбите Гидальго совершает за 14 лет.

78

Аполлон прошел около Венеры на расстоянии 200 тысяч километров — рекордном по своей малой величине; он был вдвое ближе к Венере, чем Луна к Земле.

79

В 1948 и 1949 годах были открыты четыре астероида, которые прошли так близко от Земли, что оставили на фотопластинках след, как от метеора. Эти астероиды настолько малы, что их нельзя увидеть даже в самые сильные телескопы и удается обнаружить лишь тогда, когда они близко проходят от Земли. Можно полагать, что число подобных крошечных планеток, движущихся у самой земной орбиты, очень велико. В частности, в августе 1951 года так был открыт один из наименьших и ближайших к Земле астероидов, получивший название Географ; его диаметр равен примерно 1,5 километра. В 1969 году он должен пройти снова на расстоянии около 6 миллионов километров от Земли, чем рассчитывают воспользоваться для уточнения «географии» солнечной системы, то есть расстояний в ней. Очевидно, что увидеть новый искусственный астероид — советскую космическую ракету, вероятно, никогда не удастся: слишком она мала.

80

Общее число астероидов, имеющих размеры не меньше 1–1,5 километра, очевидно, не превосходит 100 тысяч.

81

Предполагается наличие десятого спутника Сатурна, получившего уже даже название — Темис. Однако его существование вызывает сомнение.

82

Так называемая Проксима (что по-латыни означает «Ближайшая») Центавра — небольшая красноватая звездочка — находится рядом с яркой звездой альфа Центавра, которая раньше, до открытия Проксимы, и считалась ближайшей к Земле (Проксима на 1 процент ближе).

83

Наиболее отдаленные звездные миры, видимые в телескопы, находятся на расстоянии около двух миллиардов световых лет.

84

По примерным расчетам академика В. Г. Фесенкова, только одна из сотен тысяч звезд может иметь планеты, на которых существует жизнь на той или иной стадии развития. Это значит, что в нашей Галактике могут быть сотни тысяч таких звезд. Общее же их число во Вселенной бесконечно.

85

Установлено, что, помимо разреженной космической пыли, в межзвездном пространстве плавают атомы водорода, гелия, кальция, натрия, титана, а также другие атомы и даже молекулы.

86

Фобос и Деймос — по-древнегречески «страх» и «ужас». Этими грозными названиями оба безобидных спутника обязаны греческой мифологии, согласно которой бог войны Марс имел двух спутников с такими именами.

87

Путешественники, оказавшиеся на Марсе, могли бы видеть необычное астрономическое явление: небольшую Луну, восходящую на западе и заходящую на востоке дважды за ночь. Не менее их заинтересовала бы, вероятно, и двойная звезда Земля — Луна.

88

Точная модель колец Сатурна представляла бы собой диск, вырезанный из тончайшей бумаги и имеющий диаметр 30 метров. Действительно, диаметр колец Сатурна в 2,3 раза превышает диаметр самой планеты: он равен 275 тысячам километров, тогда как их толщина не превышает 15 километров. По некоторым последним данным, кольца Сатурна состоят из… снега!

89

Как уже упоминалось выше, 3 марта 1959 года в США был запущен космический снаряд «Пионер» с помощью четырехступенчатой ракетной системы «Юнона». Вес приборов на космическом снаряде «Пионер» равен всего 5,9 килограмма. Он прошел на расстоянии около 60 ООО километров от Луны и также превратился в искусственный астероид.

90

Эклиптика — плоскость, в которой Земля обращается вокруг Солнца. Почти точно в этой плоскости обращается вокруг Солнца и первая искусственная планета.

91

Не путать с полетом в «свободном пространстве» Циолковского, в котором не действует сила тяжести.

92

Небесная механика, то есть теория движения небесных тел, представляет собой, конечно, задачу многих тел. Однако ввиду того, что математика еще не смогла разрешить даже простейшую задачу такого рода — задачу трех тел, — в основу небесной механики положена задача двух тел, а влияние остальных тел учитывается в виде соответствующих сил. Межпланетный полет представляет собой также проблему небесной механики.

93

На этом расстоянии притяжение к Земле становится настолько малым, что им можно пренебречь.

94

Это упрощенная картина. В действительности дело обстоит гораздо сложнее. Вертикальный полет практически не может быть реализован.

95

На экваторе 11,18. на полюсах 11,21 километра в секунду. В связи с отклонением формы Земли от шара у полюса притяжение к Земле больше, так как расстояние до центра Земли меньше. Кроме того, на экваторе сила тяжести уменьшается под действием центробежной силы, вызываемой вращением Земли вокруг оси. На полюсе эта сила отсутствует вообще.

96

Обычно считают, что снаряд падает по параболе, однако это не так. Движение по параболе происходило бы в том случае, если бы Земля была плоской. Изогните эту «плоскую» Землю в шар — и парабола превратится в эллипс. При относительно небольшой дальности полета снарядов эта разница почти неощутима, но, когда дистанция стрельбы увеличивается, ею пренебрегать нельзя.

97

Именно так двигались первые советские искусственные спутники Земли. Перигей орбиты спутников находился в северном, а апогей — в южном полушариях.

98

Параболическая траектория практически никогда не осуществляется и имеет в основном теоретический интерес, как переходная от замкнутых траекторий, эллиптических, к разомкнутым — гиперболическим. Чтобы траектория была параболической, нужно выдержать абсолютно точное значение параболической скорости. Чуть меньшая скорость сделает траекторию эллиптической, чуть большая — гиперболической. На сравнительно небольших расстояниях эти траектории практически неразличимы и сливаются в одну. Это же относится, как отмечалось выше, к круговым орбитам — небольшое отклонение скорости от круговой превращает круговую орбиту в эллиптическую.

99

Величина освобождающей скорости получается следующим образом. Кинетическая энергия корабля при взлете с Земли пропорциональна сумме квадрата скорости отрыва, то есть 11,2² = 126, и квадрата необходимой дополнительной скорости, то есть 12,3² = 154. Вследствие этого освобождающая скорость равна √126 + 154 = √280 = 16,7 километра в секунду.

100

√ 11,2² + 71,9² = 72,8. Практически во всех случаях полет межпланетного корабля вокруг Солнца должен происходить в том же направлении, что и движение планет. Так же совершает свой полет и советская космическая ракета. Обратное направление, конечно, принципиально возможно, но практически вряд ли осуществимо, так как связано с очень уж большим расходом топлива. Кстати сказать, и любой межпланетный полет в пределах нашей солнечной системы также возможен благодаря тому счастливому для астронавтики обстоятельству, что все планеты движутся вокруг Солнца в одном и том же направлении; грустно было бы, если бы это было не так!

101

Так называемый сидерический, или звездный, период обращения Марса равен 687 суткам; синодический, или солнечный, период обращения — 780 суткам.

102

Великие противостояния чередуются через 15 или 17 лет.

103

Общего решения этой задачи еще не получено.

104

Вспомним, что на преодоление земного тяготения корабль расходует определенную кинетическую энергию, а кинетическая энергия пропорциональна квадрату скорости. Значит, на преодоление земного тяготения должна быть израсходована кинетическая энергия, пропорциональная квадрату скорости отрыва, то есть 11,2² = 126. Вне поля земного тяготения кинетическая энергия корабля в нашем случае должна быть пропорциональна 2,9² = 8,4. Следовательно, кинетическая энергия корабля при взлете должна быть пропорциональна сумме 126 + 8,4 = 134,4, а его взлетная скорость, очевидно, должна быть равна √134,4 или 11,6 километра в секунду. Это значит, кстати сказать, что траекторией полета корабля в поле земного тяготения будет гипербола. Такой именно и была траектория полета первой советской космической ракеты, запущенной 2 января 1959 года; ее скорость была больше параболической.

105

Для использования скорости вращения Земли вокруг своей оси. При взлете с полюса он может быть осуществлен в любое время суток.

106

√2,4² + 11,2² = 11,5.

107

Насколько велика чувствительность приборов управления, применяющихся в настоящее время в реактивной технике, можно видеть на примере гироскопов, спроектированных для установки на второй ступени упоминавшейся выше ракеты «Авангард». Эти гироскопы реагируют на такие отклонения от заданного курса ракеты, скорость которых в 3000 раз меньше скорости… часовой стрелки!

108

Помимо этих часов, на корабле, вероятно, надо будет иметь часы совершенно другого рода — показывающие время на той планете, к которой совершается полет. Интересно, что в США уже созданы часы, показывающие «планетное» время. Так, например, часы могут показать, что сейчас на Марсе четверть двадцать пятого, день — 53 марта; ничего удивительного в этом не будет: сутки на Марсе равны примерно 24 часам 37 минутам, месяц — 56 дням.

109

Еще одно интересное использование явления смещения частоты излучения в астронавтике связано с возможностью проверить с его помощью некоторые выводы теории относительности, что имело бы принципиальное значение для науки. Такая возможность открывается в результате запуска искусственных спутников Земли. Заключается она в следующем. Если со спутника, особенно находящегося на значительной высоте над Землей, излучать радиоволны определенной длины и затем принимать их на Земле, то можно сравнить изучаемую и принимаемую частоты. Если правильны выводы теории относительности, то в поле земного тяготения частота радиоволн, движущихся к Земле, должна увеличиться на определенную величину, то есть должно наблюдаться смещение частоты, только в данном случае не «красное», а «фиолетовое». Совпадение измеренного смещения с предсказанным теорией относительности служило бы ее подтверждением. Другое такое подтверждение могло бы быть получено по измерениям вращения перигея орбиты искусственного спутника, которое также должно иметь место в соответствии с теорией относительности (это было проверено по отношению к орбите Меркурия).

110

Еще больший эффект дадут молекулярные усилители радиоволн, за создание которых А. М. Прохорову и Н. Г. Басову в 1959 году присуждена Ленинская премия. Они увеличат дальность приема по крайней мере в 10 раз.

111

Циолковскому же принадлежит и самая идея автоматического управления полетом ракеты. Им же изобретен и автопилот, получивший в настоящее время широкое применение в авиации.

112

При этом надо помнить, что раз вызванное этими двигателями вращение корабля будет продолжаться, пока его не прекратит толчок в обратном направлении.

113

Так называемый закон сохранения момента количества движения.

114

В частности, не приходилось бы затрачивать топливо на ускорение самого топлива и его подъем в поле тяготения — это уменьшило бы взлетный вес ракеты в несколько раз. Если бы не эта затрата топлива, то, вероятно, наиболее привлекательным межпланетным полетом был бы полет с постоянным ускорением, равным ускорению земного тяготения. При этом вес пассажиров все время оставался бы равным земному и они не ощущали бы никаких перегрузок. В то же время за сравнительно короткое время такого равноускоренного полета корабль достиг бы огромных скоростей и даже самые дальние полеты длились бы немного времени. Так, например, при полете на Луну первую половину пути скорость корабля непрерывно возрастала бы в течение примерно двух часов, причем корабль достиг бы скорости порядка 70 километров в секунду, а вторую половину пути происходило бы торможение, так что к моменту посадки на Луну скорость корабля была бы полностью погашена. Все путешествие длилось бы менее четырех часов. Такой же полет до Венеры длился бы 1,5 суток и даже до Плутона всего 18 дней! Конечно, с помощью химических топлив подобный полет совершить невозможно. Только с помощью атомной энергии, когда ее научатся полностью и эффективно использовать в реактивных двигателях, станут, вероятно, возможными подобные космические полеты. Пока же единственным способом преодолеть силу земного тяготения является скорость, которую нужно сообщить кораблю сразу при старте. Сделать это можно только с помощью мощных жидкостных ракетных двигателей.

115

Здесь принята, ради осторожности, потеря скорости 5 метров в секунду, хотя более вероятным будет принятое ниже значение в 2–3 метра в секунду.

116

Наблюдение за одним из метеоров, произведенное в Москве, показало, что его скорость за секунду полета на высоте 40 километров уменьшилась с 56 до 14 километров в секунду. Вот как велико аэродинамическое торможение даже при полете в очень разреженной атмосфере. Иногда оно достигает 100 километров в секунду за секунду.

117

Называются даже и меньшие цифры, до 1 про цента, которые кажутся, однако, все же слишком оптимистическими. При экспериментальных запусках наиболее высотных ракет эта потеря достигала 7 процентов.

118

Надо, конечно, иметь в виду, что скорость корабля, приближающегося к Земле, будет примерно в 5 раз меньше скорости испаряющихся метеоров и, следовательно, его воздушное сопротивление, даже при одинаковой форме, в 25 раз меньше. Кроме того, лобовое сопротивление метеоров, имеющих неправильную форму, конечно, и по этой причине во много раз больше.

119

Так как кинетическая энергия пропорциональна квадрату скорости движения, то аэродинамический нагрев также увеличивается с ростом скорости полета пропорционально ее квадрату.

120

Эти установки обычно делаются турбинного типа — воздух охлаждается в них, расширяясь в специальной турбине, которая делает иной раз более 100 тысяч оборотов в минуту. Применяются и такие рефрижераторные установки, в которых воздух охлаждается, передавая тепло испаряющемуся теплоносителю, обычно фреону, как это делается и в некоторых комнатных холодильниках.

121

Кинетическая энергия ракеты весом 20 тонн, движущейся со скоростью 10 километров в секунду, равноценна теплу, выделяющемуся при сгорании 20 тонн высокосортного бензина. Тонна на тонну! Это показывает, как трудно затормозить ракету, рас сеивая выделяющееся при этом тепло.

122

Приведено значение для абсолютно черного тела, поглощающего все лучи. Если имеется идеальное зеркало, отражающее все лучи, то давление удваивается.

123

Скалы вулканического происхождения, занимающие главную часть поверхности Луны, могут содержать в себе до 5 процентов воды. Вода обнаруживается и в метеоритах.

124

На полюсах Марса отмечались морозы до 100°.

125

Атмосфера Венеры открыта Ломоносовым в 1761 году. Этим гениальным открытием Ломоносов положил начало физическому планетоведению. Характерно, что Ломоносов рассматривал изучение природы планет и их спутников не как самоцель, а в связи с проблемами большого идеологического значения — в частности, проблемой обитаемости других небесных тел.

126

В последнее время советским ученым удалось выяснить некоторые новые факты, касающиеся Ве неры. В атмосфере Венеры установлено наличие азо та и кислорода, а также большое количество пыли. Зарегистрированы электрические разряды в атмосфе ре Венеры — там бушуют грозы! Наблюдались ин тенсивные полярные сияния в ночной атмосфере Венеры. Удалось также наблюдать явления зеркаль ных отражений на поверхности Венеры — может быть, это огромные водные пространства, океаны? Специальное фотографирование планеты показало наличие облачных поясов на Венере, напоминающих хорошо известные пояса Юпитера. Это является при знаком того, что Венера довольно быстро вращается вокруг своей оси. С помощью радионаблюдений за Венерой удалось определить, что период обращения планеты вокруг оси равен примерно 22 часам 17 ми нутам (с точностью до 10 минут). Радионаблюдения же позволили установить, что температура поверх ности Венеры нагрета не до 50°, как считалось ранее, а более чем до 100°.

127

Проблема создания искусственного климата в кабине корабля или на спутнике Земли является принципиально новой для техники. Наиболее близко к этой проблеме подходит аналогичная задача для подводных лодок; в какой-то мере может быть использован также опыт кондиционирования воздуха на некоторых новейших самолетах. Проблема эта чрезвычайно сложна. Представление об этой сложности дает, например, одно из выполненных недавно исследований, по которому в воздухе кабины может находиться примерно 30 (!) различных летучих ядовитых веществ, являющихся результатом химического обмена человеческого организма с окружающей средой, а также выделяющихся при работе установок и приборов на корабле. И все эти вещества должны, конечно, удаляться из воздуха. Это только один из примерев, иллюстрирующих необычную сложность проблемы.

128

Потеря зрения под действием перегрузки может быть связана не только с этим, но и с кровяным голоданием светочувствительных клеток глазного дна — без обильного снабжения кислородом эти клетки работать не могут.

129

Перегрузка этого порядка действует, в частности, на мотоциклиста, участвующего в известном аттракционе «Мотоциклетные гонки по вертикальной стене». При этом мотоцикл мчится по вертикальной стене цилиндрической шахты в горизонтальном положении. Обычно аттракцион длится несколько минут.

130

В одной из осуществленных за рубежом уста новок этого рода через 7 секунд после старта дости гается перегрузка, равная 40 («Экспрессинформация» ВИНТИ, октябрь, 1959 г.). В этой установке враще ние центрифуги осуществляется электродвигателем весом 180 тонн и мощностью 4000 лошадиных сил. В герметической гондоле, подвешенной к рычагу на шарнире, могут создаваться условия, соответствую щие различным скоростям и высотам полета.

131

Конечно, внутренние органы человеческого тела могут при этом все же перемещаться один относительно другого.

132

Некоторые ученые, правда, высказывают мнение, что при длительном пребывании в условиях невесомости тонус кровеносных сосудов, обычно воспринимающих также нагрузку и от веса крови, будет постепенно понижаться, что может вызвать со временем серьезные нарушения кровообращения.

133

Биологическое воздействие излучений изучается наукой, носящей название радиобиология.

134

Рентгеновы лучи образуются при торможении быстро летящих электронов электронной оболочкой атомов и молекул. Гамма-лучи испускаются ядрами атомов при некоторых ядерных превращениях.

135

Несмотря на малое число тяжелых частиц, они несут с собой около 16 процентов общей энергии космического излучения.

136

Несмотря на то что скорость, с которой этот метеорит ворвался в земную атмосферу, была сравнительно малой, примерно 14 километров в секунду, большая часть его рассеялась в воздухе. Поверхности Земли достигла лишь небольшая часть (около 10 процентов), массы метеорита, вес которого составлял примерно 150 тонн. Наиболее крупные осколки образовали в скалистых отрогах Сихотэ-Алиня примерно 110 воронок различных размеров.

137

Можно думать, что оба эти гигантские метеориты были небольшими астероидами, которые, вообще говоря, имеют одну общую природу с метеоритами.

138

Обычно возгорание метеоров происходит на высотах от 160 до 100 километров, а затухание — на высотах 60–40 километров.

139

Характерный случай, показывающий, насколько опасно столкновение при большой скорости, произошел с одним реактивным бомбардировщиком. Он столкнулся в полете с чайкой. В результате такого столкновения в крыле бомбардировщика образовалась дыра размером 150x200 миллиметров. Птица пробила толстый слой металла!

140

При современном уровне развития радиолокационной техники так можно обнаружить только очень крупный метеорит — целую «межпланетную гору». Обычные, даже довольно крупные метеориты будут обнаружены радиолокатором всего на расстоянии нескольких километров, что уже не имеет, конечно, никакого смысла. Лучших результатов можно добиться с помощью радиоволн чрезвычайно малой длины, в настоящее время не применяющихся.

141

Ф. А. Цандер предлагал воспользоваться для этой цели катодными лучами — потоком излучаемых кораблем электронов.

142

Точнее говоря, столько он весил бы на Земле. На Луне его вес будет в 6 раз меньше.

143

Возвращение кометы Галлея должно произойти в 1986 году.

144

По отдельным наблюдениям, некоторые небольшие кратеры на Луне — например, кратер Линнея, расположенный в Море Ясности, — на некоторое время исчезали, а потом появлялись вновь. Значит ли это, что они заволакивались какой-то дымкой, может быть, в связи с вулканической деятельностью, или заполнялись лавой, потом снова уходившей вглубь? Возможно. Наличие вулканической деятельности на Луне впервые доказано пулковским астрономом Н. А. Козыревым путем спектрального анализа снимков кратера Альфонса 3 ноября 1958 года.

145

Колебания температуры в околополярных районах гораздо меньше, чем у лунного экватора. Несмотря на отсутствие атмосферы, «климат» в разных районах Луны все-таки, оказывается, разный. Вот почему, в частности, площадка для расположения базы на Луне была избрана сравнительно близко к полюсу.

146

Кстати сказать, практическое совпадение высоты перигея свидетельствует о большом совершенстве систем выведения спутника на орбиту.