Циолковский

Схема принципа действия ракеты

Внутри этого снаряда заключены в больших количествах разделенные перегородкой водород и кислород, которые находятся в жидком состоянии.

Передняя часть ракеты служит помещением для людей. Здесь же расположены различные аппараты и приборы, предназначенные для научных наблюдений, а также для управления ракетой.

Водород и кислород, нагнетаемые особыми приборами в камеру взрывания, а затем в трубу, сделанную, как и камера взрывания, из тугоплавкого металла, смешиваются и, химически соединяясь, образуют водяной пар[10]. Этот процесс совершается при очень высокой температуре.

Водяной пар, имея весьма высокое давление, с огромной скоростью устремляется в широкий конец трубы и дальше за ее пределы. Сила отдачи сообщает ракете поступательное движение вперед, ракета начинает перемещаться со все возрастающей скоростью. Для этого требуется, конечно, чтобы смешение водорода и кислорода, а следовательно, и образование водяного пара, происходили непрерывно.

Наружная оболочка ракеты Циолковского имеет три слоя металла. Первый, внешний слой представляет собой тонкую оболочку из очень тугоплавкого металла. Второй слой — менее тугоплавкий, но зато обладает незначительной теплопроводностью и малой плотностью. Третий, внутренний слой оболочки также металлический. В этом слое сделаны герметически закрывающиеся двери и окна из кварца и стекла.

Тугоплавкий металл для оболочки ракеты необходим потому, что при полете с большой скоростью в атмосфере, вследствие сильного трения встречной массы воздуха о поверхность ракеты, оболочка, если она будет изготовлена из обыкновенного металла, быстро нагреваясь, расплавится.

Через средний слой постоянно пропускается имеющий низкую температуру газ, который охлаждает, главным образом, накаливающийся добела внешний слой оболочки.

Для управления ракетой устроены два взаимно-перпендикулярных руля, расположенные у выходного отверстия трубы, то-есгь на пути вырывающихся из нее разреженных и охлажденных газов, которые, встречая препятствие, меняют свое направление, благодаря чему осуществляется поворот ракеты в ту или другую сторону. Ракета может двигаться с любой скоростью, в зависимости от отношения массы смешиваемых водорода и кислорода к массе самой ракеты.

Циолковским составлено так называемое «уравнение ракеты», в котором выражается математическая зависимость между количеством потребленного горючего, скоростью выбрасываемых газов и скоростью полета ракеты.

Согласно вычислениям Циолковского, эта зависимость при переходе на язык цифр будет следующая: «Когда запас взрывчатых веществ равен массе снаряда, то скорость его (3920 метров в секунду) вдвое более той, которая нужна, чтобы камню, пущенному с поверхности луны, удалиться от нее навсегда. При отношении массы взрывчатого вещества к массе снаряда, равном 3, скорость снаряда (7880 метров в секунду) будет почти достаточна, чтобы он мог обращаться за пределами атмосферы вокруг земли, подобно ее спутнику. При отношении 7 снаряд (скорость 11800 метров в секунду) удаляется от земли навеки и делается спутником солнца (самостоятельной планетой), братом земли. При большем количестве взрывчатых веществ возможно достижение астероидов[11] и даже больших планет».

По расчетам Константина Эдуардовича получается, что если расход взрывчатых веществ в 1 секунду равен 4 килограммам, а полный вес ракеты составляет 1 тонну, то запас горючего в 800 килограммов будет израсходован в течение 31/3 минуты. За это время ракета, взяв старт под углом к горизонту примерно в 30°, сможет вылететь за пределы атмосферы.

Из всего сказанного очевидно, что всякую ракету можно назвать «летающей пушкой», устройство которой позволяет ей перемещаться как в воздухе, так и в пустоте.

Условия полета ракеты в воздушной среде и в межпланетном пространстве, где совершенно нет воздуха и каких-либо других газов, будут в корне отличаться друг от друга.

Самолет или дирижабль, перемещаясь в воздухе, постоянно встречает со стороны последнего сопротивление, величина которого зависит от формы корабля, его собственной скорости и от плотности окружающего воздуха.

Сопротивление воздуха, вызывая тормозящее действие, уменьшает скорость полета корабля и может свести ее к нулю, если прекратится работа моторов, приводящих во вращательное движение пропеллеры (воздушные винты).

Полет замедляется не только сопротивлением воздушной среды. На скорость самолета оказывает влияние и непрерывно действующая сила тяготения земли. Эта сила особенно ощутима в момент взлета (чем тяжелее самолет, тем труднее ему оторваться от земли) и тогда, когда корабль начинает быстро терять скорость.

В совсем других условиях будет находиться летательный аппарат, перемещающийся в межпланетном пространстве. Здесь, кроме отсутствия воздуха, почти не наблюдается действия силы тяготения какой-нибудь планеты. Полет аэроплана или дирижабля вне атмосферы, в пустоте, невозможен вследствие полного отсутствия какой бы то ни было опоры для его крыльев.

Если пренебречь относительно ничтожной силой тяготения солнца и ближайших планет, движение ракеты в мировом пространстве, совершающееся за счет действия силы инерции, есть движение прямолинейное и равномерное. Равномерным оно будет потому, что ракета в одни и те же промежутки времени пройдет одинаковое расстояние. Например, если за первый час полета она покроет 10 тысяч километров, то столько же ею будет пройдено и за второй, третий, четвертый и пятый час.

По мере удаления ракеты от земли напряжение земного тяготения хотя и будет непрерывно ослабевать, но, рассуждая строго теоретически, совсем исчезнуть не может нигде и никогда, так как это противоречило бы основному, открытому великим Ньютоном свойству всех без исключения тел — свойству их взаимного притяжения, сохраняемому ими в любом уголке вселенной.

Когда ракета покроет 9/10 расстояния, отделяющего землю от ее неизменного спутника, тогда, независимо от действия силы инерции, начнется ее падение на луну, потому что с этого момента сила тяготения луны будет преобладать над силой тяготения земного шара. Чтобы предупредить гибель ракеты при спуске, ее надо повернуть на 180°. Выбрасывание газов будет происходить в сторону луны.

Во время полета ракеты в межпланетном пространстве пассажиры ее совершенно не будут испытывать силы тяжести — ощущения, столь привычного на земле. Все предметы сделаются невесомыми по отношению друг к другу; к стенкам каюты они будут находиться в состоянии так называемого безразличного равновесия.

Пассажиру межпланетного корабля достаточно будет весьма небольшого усилия, чтобы поднять или оттолкнуть от себя любой предмет, сколь бы велик ни был его вес на земле. Все такие явления будут совершенно безвредны для человеческого организма, так как они непосредственно связаны с исчезновением силы тяжести.

О межпланетных перелетах в настоящее время мы можем только мечтать, витая в мире фантастики. Но эта мечта тем и замечательна, что строго научна, то-есть обещает в ближайшие века, а может быть даже и десятилетия, стать прекрасной действительностью.

Реактивный прибор — вот пока единственное наиболее доступное техническое средство, с помощью которого человечество достигнет луны, Марса, а возможно, и других относительно мало удаленных планет нашей солнечной системы. «Стать ногой на почву астероидов, поднять рукой камень с луны, наблюдать Марс на расстоянии нескольких десятков верст, высадиться на его спутника или даже на самую его поверхность, — что, повидимому, может быть фантастичнее!.. Однако, только с момента применения реактивных приборов начнется новая великая эра в астрономии: эпоха более пристального изучения неба» (К. Циолковский).

Известный популяризатор науки Вильгельм Бельше, в своей фантазии забегая далеко вперед, писал: «Человечество в течение биллионов лет может достигнуть такого развития, что расстояния для него перестанут существовать».