Помоги проекту - поделись книгой:
Терморезание предложено советскими учеными. Суть его в том, что при высокой температуре все материалы становятся мягкими. Высокая температура на нашем станке получается с помощью диска трения. Диск этот, вращаясь, накаляет деталь, а затем из отверстий в диске выдвигаются зубья фрезы, которые и снимают стружку.
На этот раз для жаропрочной керамики нам пришлось сделать особые диски и особую фрезу из той же самой керамики. При терморезании диск и деталь можно делать из одинакового материала, так как, вращаясь, диск все время охлаждается.
Надо сказать также, что скорость диска не так уж далека от скорости ракеты. Если бы диск соскочил с оси и покатился бы по рельсам, за пять минут он добежал бы от Москвы до Ленинграда. Таким образом, для создания космических скоростей и в цехах нужны скорости почти космические.
Теперь изделия наших рук проверены, смонтированы, готовы к полету на Луну. Наши ученые могут лететь уверенно. Мы сделали все для того, чтобы корабль был надежным.
Корабль на старте
Монтаж закончен. В просторном ангаре пустынно и тихо. Снег завалил стеклянную крышу, при электрическом свете поблескивают полированные бока громадной металлической сигары. Это наш корабль «Луна-1». Его заостренный нос упирается в створчатые двери, как будто хочет пронзить их. Сейчас двери заперты, они распахнутся утром 25 ноября, и межпланетный корабль ринется вперед, к Луне.
Что представляет собой наш корабль? Это цельнометаллический моноплан, как говорят в авиации, то есть летательный аппарат с одним крылом. Общие размеры его внушительны. Наибольший диаметр в средней части — около 6 метров, длина — примерно 32 метра, это длина четырех троллейбусов. Если ракету поставить вертикально, нос ее окажется выше восьмиэтажного дома. Именно так она будет стоять на Луне, и тогда в телескопы можно будет различить ее тень.
Весь корабль цельнометаллический, он построен из новых сверхпрочных сплавов. Снаружи корпус отполирован и покрыт очень тонкой пленкой серебристой краски. Конечно, краска нужна не только для красоты — она защитит корабль и от чрезмерного нагревания и от чрезмерного охлаждения в мировом пространстве, а полировка уменьшит сопротивление воздуха.
Внешне «Луна-1» очень похожа на современные скоростные реактивные самолеты — такой же заостренный нос впереди, такое же тонкое стреловидное крыло, такой же фонарь кабины, не выступающий над корпусом, такая же гладкая поверхность, без малейших выступов. Это сходство понятно. И самолет и корабль «Луна-1» приспособлены для стремительного полета в воздухе. В межпланетном пространстве сопротивления нет совсем, там могут летать корабли любой формы, самой причудливой. Но для коротких минут полета сквозь земную атмосферу форма имеет огромное, решающее значение, так как от нее зависит сопротивление. Это важно и при взлете, и особенно, когда, возвращаясь с Луны, корабль врежется в атмосферу с огромной скоростью. Вспомните судьбу небесных камней, имеющих случайную, неправильную, неудобообтекаемую форму. Встречая большое сопротивление воздуха, эти камни раскаляются, оплавляются, а мелкие даже испаряются, не долетев до Земли. Многим наш корабль похож на самолеты, но с самолетами его все же не спутаешь — другие размеры, другое крыло, другое хвостовое оперение. Крыло у него необычно мало. Это объясняется двумя причинами. На самолете крыло должно создавать подъемную силу, достаточную, чтобы уравновесить полный вес самолета при горизонтальном полете Нашему кораблю крыло служит в основном при посадке, когда он будет плавно снижаться. При снижении подъемная сила крыла, само собой разумеется, должна быть меньше, чем вес корабля. А самое главное, ко времени посадки корабль будет почти пуст, топлива уже не останется, «Луна-1» будет весить в 9 раз меньше, чем при взлете. Понятно, почему крыло может быть таким небольшим.
Корпус корабля — это огромная полая сигара. Поперечные переборки разделяют ее на ряд отсеков. В носовом находится пассажирская кабина, в кормовом — атомный двигатель и механизмы управления. Все остальные отсеки между двигателем и кабиной заполнены водой.
Стенки корабля служат одновременно и стенками топливных баков. Крыло — тоже полое, с продольной перегородкой. Здесь хранится топливо для рулевых двигателей. Над перегородкой находится окислитель, под ней — горючее.
Рулевые двигатели расположены на концах крыла, в каждом из них есть два сопла, так что газы можно направить и вперед, и назад. Если газы вытекают назад, двигатели помогают разгонять корабль, в противном случае тормозят. Кроме того, двигатели могут наклоняться. Таким образом, можно изменить направление полета корабля, повернуть его вокруг центра тяжести и т. д.
Вместо обычного хвостового оперения самолета на корме нашего корабля находятся три огромных стабилизатора, расположенных под углом 120° друг к другу. Длина каждого 4 метра. Их основное назначение — обеспечить устойчивость корабля при полете в атмосфере. На стабилизаторах имеются рули управления для полета в воздухе, такие же, как на обычных самолетах. На вертикальном стабилизаторе находится руль поворота, на двух боковых — рули глубины. Эти рули служат только при полете в плотном воздухе — в верхних слоях атмосферы и вне ее они уже не годятся. Пока будет работать атомный двигатель, можно управлять полетом с помощью жаропрочных «газовых» рулей, помещенных в струе вытекающих газов. На всем остальном пути поворачивать; корабль можно только с помощью рулевых двигателей, помещенных на крыле.
В тех же стабилизаторах скрыты ноги-шасси. Они будут выдвинуты с помощью сжатого воздуха перед посадкой на Луну. Каждая нога выдвигается независимо и может быть закреплена в любом положении. Посадка на Луну с таким шасси — трудная и ответственная задача. Представьте себе, что случится, если шасси откажет, или еще хуже, если из-за ошибки при управлении корабль упадет на бок. Даже если он не разобьется при этом, наша судьба будет печальной — едва ли мы вчетвером сумеем поставить наш корабль «на ноги». Но у нас имеется немало различных устройств, с помощью которых посадка «на три точки» будет произведена на Луне безукоризненно. Во всяком случае, при испытаниях на Земле нам удавалось это много раз.
Передняя часть корабля занята пассажирской кабиной. Попасть в нее не так просто: нужно пройти через шлюз-тамбур, где помешается только один человек. Из тамбура выкачивается воздух — это необходимо для того, чтобы не терять драгоценного кислорода, когда мы захотим выйти наружу на Луне или же во время полета в космическом пространстве.
Когда человек входит в тамбур, двери его автоматически закрываются. Лишь после того как воздух выкачан, может быть открыта наружная дверь. Конечно, сейчас на Земле эта автоматика выключена, и обе двери тамбура, наружная и внутренняя, открываются одновременно.
Как же добраться до шлюза? На Луне, когда корабль будет стоять вертикально, дверь его окажется на высоте более 25 метров. Нам придется спускаться вниз по гибкой лестнице из пластмассы. На случай, если лестница оборвется, приготовлена запасная. Предусмотрено и такое маловероятное происшествие: допустим, лестница оборвется в тот момент, когда все люди будут снаружи. Эта неприятная случайность была бы для наших путешественников катастрофой — они погибли бы у подножья корабля. Чтобы этого не произошло, на корабле устроена узкая шахта со скобами, идущими от шлюза к люку на корме. При взлете эта шахта заполняется водой, которая будет использована в первую очередь. Продольный выступ для этой шахты будет служить килем при посадке корабля на Цимлянском море.
Все эти детали, важные и второстепенные, нам приходилось много раз обдумывать, обсуждать, рассчитывать, когда «Луна-1» конструировалась в нашем бюро. Прежде я этим занимался в должности конструктора, теперь я еще раз все проверяю уже в качестве бортового инженера.
Сложное у меня хозяйство! Ведь на нашем корабле установлено свыше трехсот электромоторов и моторчиков разной мощности: от сотни киловатт до сотых долей ватта. Всяких приборов, автоматов, счетно-решающих устройств и механизмов 2713. В приборах имеется 220 тысяч электронных и кристаллических ламп. Мне, как бортовому инженеру, приходится все время следить за тем, чтобы все это оборудование работало безупречно. На Земле приборы выверены. Как-то они покажут себя на Луне и в пути?
Но об этом я сделаю специальный доклад в декабре, когда мы возвратимся на Землю.
Утро 25 ноября
7 часов утра. Кончается ночь, последняя перед вылетом, самая беспокойная. Всю ночь в темно-синем сумраке сновали озабоченные фигуры, вспыхивали голубые огни в окнах ангара. Работы были закончены накануне, но инженеры не хотели уходить.
До старта оставалось несколько часов. Как же лишний раз не осмотреть, не пройтись вокруг ракеты с ультразвуковым дефектоскопом, с контрольной лампочкой, не заглянуть еще разок в кабину, не проверить герметичность, не посидеть в креслах космических путешественников!
В 2 часа ночи поднялся ветер, над Казбеком закружился снег. Взволнованный начальник вокзала Савельев немедленно вызвал Центральный институт прогнозов: почему не предупредили, почему просмотрели. Тяжелый снег крадет драгоценные метры скорости. Мало того, сам полет сквозь снег или, еще хуже, ледяную крупу небезопасен, когда корабль летит вдвое быстрее звука.
Работники института успокаивали: бури не будет, ветер уляжется. И, действительно, ветер к утру утих, облака разошлись, проглянуло сереющее небо, на его фоне обрисовались холодные голубые вершины.
8 часов 30 минут. Раскрываются двери ангара, провожающие выходят на «перрон». Перед нами громадная остроносая ракета, в ее серебристых боках отражаются многочисленные лампы.
Среди провожающих инженеры и рабочие-монтажники, представители общественности, ученые-специалисты. Последними прибывают главные виновники торжества — космические путешественники: профессор Сизов, инженер Тамарин, штурман Соколов, доктор Акопян. Все хотят обнять их, пожать руки, пожелать счастливого пути. Путешественники прощаются и проходят в раздевалку.
9 часов 20 минут. Появляются какие-то странные фигуры. В скафандрах с круглыми шлемами и прозрачными забралами члены экипажа кажутся среди нас, одетых в пальто и шляпы, существами иного мира, поистине лунными жителями.
Космические путешественники спускаются с перрона по лесенке — под ракету и один за другим скрываются за овальной дверцей. Вот они уже внутри, перешли из шлюза в кабину. За прозрачными щитками фонаря видны их тени.
Подождав несколько минут, начальник межпланетного вокзала Савельев наклоняется к микрофону и отдает команду: «Приготовиться к старту».
Мы покидаем перрон ангара, оставаться там небезопасно.
Сейчас все провожающие находятся в укрытии, конечно у окон. Перед нашими глазами и ангар и вся эстакада.
Стены ангара заиндевели, сквозь них плохо видно, что происходит внутри. Смутно темнеет силуэт корабля. Смотрим на часы, ждем. Остается 8… 7… 6 минут… три минуты… две… Всего одна!
И вот вспышка света. Ангар озаряется изнутри. Языки пламени вырвались из двигателей стартовой платформы. Ракета срывается с места. Она набирает скорость сразу, быстрее, чем самолет. Мчится по эстакаде все стремительнее. Мы видим не ракету, а светлое пятно, скользящее по эстакаде. Это похоже на диспетчерские схемы, где скользящее пятнышко обозначает движущийся поезд. Пятно несется вверх по склону, минует заснеженные луга, гряду скал, все выше и выше, вот оно поравнялось с языком ледника, приближается к вершине. Глаз уже теряет его в сверкании снега.
Где космический корабль? На горе или уже над горой? Высоко-высоко над снежной вершиной мелькает светящееся пятнышко. Да, это ракета. За ней тянется хвост из белых хлопьев… Над Казбеком растет пушистый столб с заостренной вершиной, он становится все выше и тоньше. На самом верху ею невидимая стальная иголка вонзается в небо.
Смотрю на часы. Прошло всего лишь 40 секунд.
10 часов 05 минут. Ветер изгибает размытый белый след. Пушистые хлопья медленно тают в бледно-голубом небе. Ракета давно скрылась из виду. Счастливого пути!
ЧАСТЬ ВТОРАЯ
МЕЖДУ ЗЕМЛЕЙ И ЛУНОЙ
Земля — Луна и обратно
Мы начали штурманскую подготовку задолго до старта. Все приборы были проверены на земле, в воздухе и в вакууме, при перегрузке и при полной потере веса. Астрономы подготовили для нас расчеты пути, составили специальные небесные карты, подробные таблицы и графики. Сейчас, заглянув в график полета, я могу сообщить вам, в какой точке мы должны находиться в любую секунду полета, какая у нас будет в этот момент скорость, в каком направлении мы должны двигаться, по каким звездам ориентироваться К счастью, в межпланетном пространстве всегда ясная погода, всегда видны Земля, Луна, Солнце и звезды, и мы не рискуем заблудиться. Как видите, у межпланетного штурмана есть и кое-какие преимущества.
Основные наши трудности связаны с экономией топлива. Ради экономии мы проделываем почти весь путь с выключенным двигателем. Из 100 часов полета до Луны и обратно двигатель будет работать минут 15. Остальное время корабль должен лететь за счет скорости, приобретенной при разгоне, или же за счет притяжения Земли и Луны. Сразу после взлета начинается так называемый активный участок траектории. Активным именуется он потому, что только па этом участке работает двигатель, разгоняя корабль. Здесь у нас два врага — притяжение Земли и сопротивление воздуха. Чтобы уменьшить затрату топлива на преодоление воздушного сопротивления, следовало бы взлетать отвесно вверх, пересекая атмосферу по кратчайшему пути. Но тогда притяжение Земли будет тормозить всего сильнее, уменьшая скорость корабля и тем самым увеличивая продолжительность работы двигателя. Чтобы притяжение не мешало набирать скорость, следует лететь не вертикально вверх, а горизонтально, огибая земной шар. Преодолевая это противоречие, мы вынуждены были остановиться на промежуточном, компромиссном решении. «Луна-1» поднимется круто вверх, затем опишет сложную кривую, постепенно переходя на горизонтальный полет. На высоте 100 километров, где сопротивление воздуха уже невелико, корабль полетит почти параллельно земной поверхности, с запада на восток, чтобы использовать скорость вращения Земли вокруг оси. Набрав необходимую скорость, мы выключим двигатель.
Какова же эта необходимая скорость? Выбирая ее, мы руководствовались следующими соображениями. Скорость отрыва от Земли равна 11,2 километра в секунду. При такой скорости, если не принимать во внимание сопротивления воздуха, тела покидали бы земной шар и улетали в бесконечность. Нам не нужно лететь в бесконечность, мы хотим добраться только до Луны, поэтому нам достаточна скорость 11,1 километра в секунду (экономия получилась не такая большая, как можно было бы подумать). Но так как мы выключаем двигатель не на поверхности Земли, а на высоте в несколько сот километров, эту величину можно еще уменьшить: ведь чем дальше от центра Земли, тем меньше сила тяжести и соответственно меньше скорость отрыва. В нашем полете необходима скорость 10,7 километра в секунду.
Покинув Землю с этой наименьшей возможной скоростью, мы долетели бы до Луны через 115 часов, то есть почти через 5 суток. Но мы позволили себе немножко увеличить скорость, приблизительно на 1 процент. И это скромное увеличение сократило продолжительность полета до 50 часов. Мы прибудем на Луну 27 ноября в 12 часов по московскому времени.
Почему ничтожная прибавка скорости так резко изменила продолжительность полета? Объяснить это можно так: разгоняя корабль до скорости отрыва, мы сообщаем ему огромную энергию. Но почти вся эта энергия тратится на борьбу с притяжением в первые часы. Поблизости от Земли скорость велика, но велика и тормозящая сила земного тяготения. Из-за этого скорость быстро падает, большую часть пути корабль проходит сравнительно медленно. При стопятнадцатичасовом полете средняя скорость корабля — около одного километра в секунду, а наименьшая — 300 метров в секунду, то есть на некоторых участках пути корабль движется медленнее, чем летали реактивные самолеты лет двадцать назад. Наш корабль можно сравнить с пловцом, который переправился через бурную реку, истратил в борьбе с течением все силы и на берег в изнеможении ползет на четвереньках. Понятно, что добавочная энергия, небольшая по сравнению с той, которая необходима для того, чтобы победить притяжение Земли, может резко увеличить среднюю скорость корабля. Кроме того, при этом становится короче и путь корабля.
Итак, мы набрали нужную начальную скорость, двигатель выключен. Как теперь полетит корабль? Если бы на нас не действовали никакие силы, мы по инерции мчались бы по прямой. Но притяжение Земли искривит наш путь, превратит его в параболу, огибающую Землю В результате мы отправляемся на Луну в тот момент, когда на Кавказе она не видна. Мы увидим нашу цель, только пройдя часть пути.
За время путешествия, а оно будет длиться 50 часов, Луна, обращаясь вокруг Земли, сама проделает немалый путь — около 180 000 километров — и для земного наблюдателя передвинется из созвездия Рыб в созвездие Овна. Поэтому и мы направимся не к Луне, а к созвездию Овна.
Пролетев около девяти десятых пути, мы прибудем в ту зону, где притяжение Луны сильнее земного До сих пор скорость все уменьшалась, теперь она снова будет расти. Мы начнем падать на Луну с высоты около 40 000 километров. Падая с такой высоты, наш корабль рухнул бы на Луну со скоростью около 2,9 километра в секунду — ведь атмосферы, способной задержать падение, на Луне нет. Конечно, такое снижение нельзя назвать посадкой, скорее это стрельба прямой наводкой. Подобный спуск неминуемо кончился бы катастрофой. Следовательно, падение нужно затормозить. Подлетая к Луне, мы с помощью рулевых двигателей повернем корабль кормой вперед и включим основной двигатель, который постепенно погасит скорость. Посадка на Луну должна быть очень плавной.
Что рассказать вам об обратном пути? На Луне взлетные эстакады для нас не приготовлены. Придется стартовать с шасси. Но так как лунное притяжение в 6 раз меньше земного, покинуть наш спутник гораздо легче, чем Землю. Когда мы наберем скорость 1,5 километра в секунду, на высоте 50 километров двигатель будет выключен — при такой скорости мы превратимся в искусственного спутника Луны. Летя с выключенным двигателем на постоянной высоте, мы совершим полный оборот вокруг Луны и посмотрим ее обратную сторону, большая часть которой в это время будет освещена Солнцем. Правда, автоматическая ракета уже сняла на пленку «тыл» Луны, но с более далекого расстояния. Да и вообще, как не воспользоваться случаем и не взглянуть на Луну с «запрещенной» стороны!
Когда путешествие вокруг Луны закончится, двигатель снова будет включен на короткое время, корабль устремится к Земле. Обратный полет будет совершен по аналогичному пути и продлится столько же времени. Как только корабль удалится от Луны на такое расстояние, что земное притяжение превысит лунное, он начнет падать на Землю, при этом скорость его будет непрерывно увеличиваться.
Посадка на Землю — один из самых сложных и опасных этапов нашего путешествия. На высоте около 1000 километров мы повернем корабль кормой к Земле и включим двигатель, чтобы затормозить падение, уменьшить скорость от 11 до 7 километров в секунду. Затем корабль снова повернется носом к Земле, и оставшаяся скорость будет погашена сопротивлением воздуха. Для этого придется, между прочим, совершить кругосветное путешествие. Таким образом, весь земной шар будет нашим аэродромом, и над этим «аэродромом» мы сделаем круг перед посадкой. Мы учитываем, что наш аэродром вращается вокруг своей оси с запада на восток, значит, если мы подлетим к Цимлянскому морю с запада, наша скорость по отношению к этому морю будет меньше и легче будет ее погасить. Тренируясь, я несколько раз сажал на Цимлянское море скоростные заатмосферные ракеты, думаю, что не промахнусь и на этот раз.
Сквозь атмосферу
Корабль «Луна-1» оторвался от Земли и начал свой полет к далекой цели. Много трудностей придется преодолеть кораблю на его пути длиной около четырехсот тысяч километров. И одной из первых трудностей будет преодоление земной атмосферы.
Атмосфера играет исключительно важную роль в нашей жизни. Без атмосферы мир был бы безжизненным, безмолвным, почти одноцветным, мертвым, таким, какой откроется нашим путешественникам на Луне.
Но перед экипажем межпланетного корабля атмосфера предстанет иной — опасным и коварным противником, таящим неожиданные козни. Вот почему астронавтика так заинтересована в детальном изучении атмосферы, в знании ее свойств на всем протяжении, до высот в сотни и даже тысячи километров.
Пожалуй, главное свойство атмосферы, с которым приходится считаться астронавтике, — сопротивление всякому движущемуся телу, значит и космическому кораблю. Что это — плохо или хорошо?
И плохо, и хорошо. Плохо — когда корабль взлетает, покидая Землю. На преодоление воздушного сопротивления кораблю придется затрачивать энергию, расходуя драгоценное топливо. Можно ли подсчитать дополнительный расход топлива, связанный с преодолением сопротивления атмосферы? К сожалению, только приблизительно. Полет в нижних слоях атмосферы, в плотном воздухе, изучен уже достаточно хорошо. Иначе обстоит дело на больших высотах, где воздух чрезвычайно разрежен и условия полета принципиально отличаются от хорошо изученных условий полета на малых высотах. Поэтому и не удается пока точно рассчитать сопротивление, которое окажет атмосфера взлетающему межпланетному кораблю. Примерные расчеты, подтвержденные данными автоматических ракет, показывают, что это сопротивление «съест» столько добавочного топлива, что его хватило бы на увеличение конечной скорости корабля почти на 1 километр в секунду.
Но сопротивление атмосферы не всегда вредно для межпланетного корабля. Иногда оно может быть очень полезным. Речь идет о посадке корабля при его возвращении на Землю или же о посадке на какую-нибудь планету, имеющую атмосферу. Если торможение корабля осуществляется с помощью двигателя, придется расходовать драгоценное топливо. Если же использовать для торможения корабля сопротивление атмосферы, добавочного расхода топлива можно избежать или, по крайней мере, сильно его уменьшить. Правда, такая посадка с использованием торможения в атмосфере связана со значительными трудностями и даже опасностями Самая важная из них — нагрев корабля, летящего в атмосфере. Но от чего зависит такой нагрев? Только ли от сопротивления воздуха? Да, только, хотя космическому кораблю и придется пересекать такие слои атмосферы, где температура превышает сотни и даже тысячи градусов!
Нижний из этих слоев расположен на высотах в десятки километров. Здесь имеется довольно много озона. Озон, как известно, является близким родственником кислорода, но молекула озона состоит не из двух, а из трех атомов кислорода. Однако физические и химические свойства озона и кислорода во многом различны, в частности, озон задерживает часть солнечных лучей, которую кислород беспрепятственно пропускает. Именно эти лучи вредны для всего живого, так что слой озона является благодетельной защитной оболочкой для жизни на Земле. Поглощая лучи, озон нагревается, и температура воздуха становится выше нуля, хотя на меньших высотах царит мороз в 60°.
На еще больших высотах воздух насыщен электричеством. Это электричество появляется потому, что под действием самых мощных солнечных лучей молекулы и атомы превращаются в электрические заряженные частицы — ионы, отчего верхние слои атмосферы, начиная с высоты примерно 80 километров, называют ионосферой. Верхние слои атмосферы представляют собой как бы гигантский электрохимический завод — в них непрерывно происходят сложные процессы, связанные с образованием новых веществ.
В результате этих процессов температура воздуха повышается, достигая сотен и тысяч градусов.
Однако корабль в верхних слоях атмосферы даже не ощутит этой высокой температуры. Ведь то, что мы называем теплом, — это хаотическое движение молекул, а температура соответствует их средней скорости.
В ионосфере же воздух неимоверно разрежен, молекул и атомов там ничтожно мало, к хотя эти отдельные частички мчатся с огромной скоростью, они не в состоянии передать оболочке корабля сколько-нибудь заметного количества тепла.
Но вспомните о судьбе метеора — «сгорающего», испаряющегося в земной атмосфере небесного камня. Если корабль мчится с огромной космической скоростью в воздухе, то он, подобно метеору, прокладывая себе путь, расталкивает частицы воздуха. Когда частицы ударяются о корабль, их кинетическая энергия переходит в тепловую — оболочка корабля нагревается. Этот нагрев будет сильным только в том случае, если число ударяющихся частиц будет велико, то есть только при полете в плотном воздухе, на малых высотах. Вот почему уже давно скоростные самолеты стали забираться все выше над землей — внизу невозможен полет с большой скоростью в значительной мере из-за опасности нагрева.
Когда же космическому кораблю грозит эта опасность разогрева? Очевидно, не при взлете — ведь в этом случае он пересекает плотные слои атмосферы с относительно малой скоростью. Другое дело — посадка. Врывающийся с космической скоростью в плотные слои атмосферы корабль рискует повторить судьбу метеора, если не будут приняты специальные меры предосторожности. Значит, использовать сопротивление атмосферы для торможения корабля при посадке, о чем говорилось выше, можно, но сделать это нужно умело и осторожно.
Еще полезнее атмосфера была для предшественниц нашего межпланетного корабля — многоступенчатых автоматических ракет. На первой ступени в этих ракетах стоял воздушно-реактивный двигатель, рабочим веществом которого служит воздух. Таким образом, атмосфера давала некоторое количество рабочего вещества, что позволяло уменьшить взлетный вес ракеты.
В общем, мы уже достаточно хорошо знаем нашу земную атмосферу, чтобы уверенно направить корабль «Луна-1» в его далекий путь.
От тройного к нулевому весу
Жизнь на Земле возникла около миллиарда лет назад. С тех пор живые существа непрерывно совершенствовались, приспосабливаясь к земным условиям. Но к условиям межпланетным не приспособлены ни люди, ни животные. Изучить эти условия, облегчить человеку межпланетный полет, избавить его от опасностей — такова задача нашей лаборатории. Нам приходилось разрешать множество проблем, но здесь расскажу только об одной — о проблеме веса.
В земных условиях вес — нечто постоянное и надежное. В Баку вы нальете в цистерну 20 тонн нефти, в Москву доставите те же 20 тонн. Гиря, которая весит один килограмм во Львове, во Владивостоке будет весить столько же. Но за пределами Земли вес становится зыбким и непрочным.
Почему это происходит? Прежде всего разберемся, что такое вес.
Повсюду во вселенной действуют силы притяжения. Солнце притягивает Землю, Земля — Луну. Все предметы, находящиеся на земной поверхности, притягиваются к центру Земли — океаны, горы, дома, поезда, мы с вами… Но мы не падаем к центру Земли, этому препятствует твердая почва у нас под ногами. Притяжение прижимает нас к почве, к полу, к стулу, на котором мы сидим. Эта прижимающая сила и есть вес.
Вес может создаваться не только земным притяжением, но и другими силами. Когда поезд трогается с места и набирает скорость, нас прижимает к спинке сидения сила инерции. На крутом повороте мы чувствуем центробежную силу. Может случиться, что эти силы окажутся больше земного притяжения в несколько раз, тогда и человек будет весить в несколько раз больше, чем обычно.
С перегрузками имеют дело летчики. Когда, например, самолет выходит из пикирования на большой скорости и описывает над землей дугу, центробежная сила может создать тройную, четверную, даже восьмикратную перегрузку.
Такие перегрузки — вредное явление. Они разрушительно влияют на нервную и сердечнососудистую системы, на органы слуха и зрения. Даже тренированные летчики переносят их с трудом.
В межпланетном корабле перегрузки появляются при взлете, когда двигатель разгоняет ракету. Сила инерции прижимает пассажиров к полу, создавая добавочный вес. И чем больше ускорение, тем больше этот добавочный вес по сравнению с силой тяжести. Возникает перегрузка. Чтобы избежать ее, нужно набирать скорость плавно, постепенно. К необходимость экономии топлива требует, чтобы ускорение было как можно больше. Нужно было разрешить это противоречие.
Мы в своей лаборатории тщательно изучали перегрузки. Опыты показали, что они лучше всего переносятся, если человек лежит на спине, точнее, если перегрузка действует от груди к спине. При обратном направлении — от спины на живот — перегрузку следует уменьшить на треть. Сидящий человек переносит ее гораздо хуже, чем лежащий на спине: в три раза хуже, если перегрузка действует от головы к телу, и в пять раз хуже — от тела к голове.
Человек, лежащий на спине, без вреда для себя переносит трехкратную перегрузку в течение нескольких минут. Эту величину решено было взять за основу. Поэтому все расчеты двигателя и трассы построены так, чтобы перегрузка не превосходила трехкратной. Пока корабль будет двигаться с ускорением при работающих двигателях, пассажиры будут лежать в специальных противоперегрузочных креслах. В это время люди, которые на Земле весят 70–80 килограммов, в ракете потянули бы на пружинных весах втрое больше — почти четверть тонны.
Но вот двигатель выключен. Инерционные перегрузки исчезли. А земное тяготение? Тяготение действует на пассажиров, но оно не создает веса. Выше говорилось, что вес возникает тогда, когда притяжение прижимает нас к неподвижному препятствию, например к земной поверхности. Но ракета не является неподвижным препятствием — под влиянием притяжения она сама падает на Землю, а в конце полета — на Луну. Ведь всякий предмет, находящийся в поле тяготения какого-либо небесного тела, обязательно падает на него. А удаляется предмет, падая, или приближается — это зависит от его начальной скорости. Вместе с падающей ракетой падают и пассажиры. Притяжение есть, но нет прижимающей силы. И вес исчезает. Его не будет совсем, пока двигатель не начнет работать. Веса не будет двое суток. Как люди перенесут это?
С отсутствием веса люди встречаются очень редко. Практически вес может почти исчезнуть в стремительно опускающемся лифте ненадолго, на одну-две секунды. Это довольно неприятное ощущение. В самолете вес есть, потому что самолет опирается на воздух и не падает на землю. Вес ощущает и парашютист, потому что воздух придерживает его падение. Но в высотных скоростных ионосферных самолетах вес пропадает минут на 10–20, а то и больше. Эти самолеты при старте набирают скорость и высоту, а затем их двигатель выключается. И с этого момента вес исчезает совсем. Он появляется, когда в нижних плотных слоях атмосферы воздух начинает тормозить падение. По существу, такой полет — маленькое космическое путешествие, где и станция отправления и станция назначения находятся на Земле.
Как показали эти полеты, невесомость переносится в общем безболезненно, ибо работа основных органов человека — сердца, мозга, желудка, мускулов, желез — не зависит от тяжести. Но, конечно, незамеченной невесомость не проходит, и прежде всего она отражается на органах равновесия.
Равновесием у нас заведует вестибулярный аппарат, он находится во внутреннем ухе, в так называемом лабиринте. Лабиринт состоит из трех частей, в одной из них — слуховая улитка, в двух других помещается вестибулярный аппарат, состоящий из преддверия (по латыни «вестибулум») и полукружных каналов.
Этот аппарат помогает человеку ориентироваться в пространстве и поддерживать равновесие. Устроен он довольно сложно. Три полукружных канала расположены в трех взаимно перпендикулярных плоскостях. Все они заполнены тканевой жидкостью. При движении головы жидкость по инерции отстает от стенок и отклоняет чувствительные волоски в каналах. Но сила инерции не зависит от веса, значит, этот аппарат не может быть поврежден невесомостью. Иначе обстоит дело с чувствительным отолитовым аппаратом, находящимся в преддверии. Здесь имеются мешочки, заполненные той же тканевой жидкостью, в которой плавают отолиты — кристаллики углекислой извести. Отолиты чуть-чуть тяжелее жидкости и слегка надавливают на чувствительные клетки, докладывая о положении головы и тела в пространстве. Здесь, конечно, вес имеет значение. Когда вместе с человеком и отолиты потеряют вес, они будут попадать не на те клетки, доставлять в мозг неправильные донесения, утомлять и путать нервную систему. Уже в ионосферных ракетах у многих пассажиров появлялись головокружение, тошнота, одышка…
В полете на Луну, где невесомость продлится двое суток, может проявиться особая «межпланетная болезнь», очень похожая на морскую.
Морскую болезнь побеждают привычкой или лекарствами. Есть, кроме того, счастливые люди, не восприимчивые к качке. Можно ли тренировкой преодолеть межпланетную болезнь? Вопрос этот важен не столько для полета на Луну, сколько для будущих полетов на Марс и на Венеру, которые продлятся не два дня, а несколько месяцев. В крайнем случае придется создавать вес искусственно, вращая космический корабль. При этом появляется центробежная сила, прижимающая пассажиров к стенкам. Но такое решение технически сложно, громоздко и потому нежелательно. Полет на Луну покажет, есть ли в нем необходимость. Понятно, с каким нетерпением мы ждем результатов этого полета.
Первые десять минут
Привет вам из межпланетного пространства, дорогие земляки! Дорогие земляки… С особым чувством произносим это слово мы, покинувшие Землю 10 минут назад. 10 минут — и столько всего произошло! Попробую сейчас рассказать все по порядку.
10 минут назад мы были рядом с вами, у подножья Казбека. Одетые в скафандры, мы сидели в кабине, пристегнутые к мягким креслам, каждый на своем месте. Перед глазами у нас были щиты с лампочками — у Тамарина щиты огромные, со всеми приборами, относящимися к механизмам корабля, у меня — небольшой стенд. Глядя на него, я мог видеть, что температура у нас нормальная, воздух чистый, влажность достаточная и что у доктора Акопяна пульс учащенный. Впрочем, у всех остальных участников тоже пульс повысился. Пусть попробуют отрицать, что они не волновались. Их волнение было подмечено лампочками и записано самопишущими приборами на ленту.
И вдруг грохнуло, взревело, рвануло. Могучая сила бросила меня на кресло, придавила к нему, стиснула грудь. Несколько секунд, оглушенный, раздавленный, я ловил воздух ртом. Пожилые толстяки поймут меня. Помните вы, как тяжело было вашему сердцу, когда вы прибавили лишних 5 килограммов. А я в момент старта прибавил 140 кило сразу, потяжелел втрое.
Поделиться книгой: