Антон Первушин Астронавты Гитлера
Идеи и ракеты Германа Оберта
жүктеу/скачать 4,33 Mb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- 2.3. Ракеты и ракетопланы Макса Валье
2.2. Идеи и ракеты Германа Оберта Герман Гансвиндт был на верном пути, но не оказал сколько‑нибудь значительного влияния на развитие ракетного дела. Право называться первым теоретиком ракетостроения и космонавтики получил другой человек — профессор Герман Оберт. В конце 1923 года издательство Ольденбурга в Мюнхене выпустило невзрачную на вид брошюру Оберта под названием «Ракета в межпланетное пространство» («Die Rakete zu den Planetenraumen»). Предисловие к брошюре начиналось так: «1. Современное состояние науки и технических знаний позволяет строить аппараты, которые могут подниматься за пределы земной атмосферы. 2. Дальнейшее усовершенствование этих аппаратов приведет к тому, что они будут развивать такие скорости, которые позволят им не падать обратно на Землю и даже преодолеть силу земного притяжения. 3. Эти аппараты можно будет строить таким образом, что они смогут нести людей. 4. В определенных условиях изготовление таких аппаратов может стать прибыльным делом. В своей книге я хочу доказать эти четыре положения…» Все эти положения, за исключением, пожалуй, последнего, были Обертом доказаны, но метод доказательства был понятен только математикам, астрономам и инженерам. Тем не менее, книга Оберта распространилась очень широко; первое издание было распродано в весьма короткий срок, а заказы, посылавшиеся в издательство, почти покрыли тираж второго издания (1925 год) еще до его появления в свет. С этого момента авторитет Германа Оберта как главного немецкого специалиста по космическим вопросам был неоспорим. Много позже Вернер фон Браун — создатель «оружия возмездия» Третьего рейха — не уставал подчеркивать, что он и его коллеги‑практики в Германии или в США, — всего лишь «жестянщики», а все основные конструктивные идеи ракетостроения этих стран принадлежат именно Оберту. Поговорим немного об этом выдающемся человеке. В июле 1869 года дед Оберта по материнской линии, Фридрих Крассер, известный врач, поэт и вольнодумец, заявил в кругу друзей, что через сто лет люди окажутся на Луне, а «наши внуки будут свидетелями этого свершения». Судьбе было угодно, чтобы это поэтическое предчувствие превратилось в точное предсказание. Ровно через сто лет, в июле 1969 года, космический корабль «Аполлон‑11» достиг Луны и посадочный модуль «Орел» высадил на ее поверхность первых людей — астронавтов Армстронга и Олдрина. Внук Крассера был приглашен в США присутствовать при старте этого корабля. Герман Оберт родился 25 июня 1894 года в румынском городке Германштадт (Медиаш), однако вскоре его родители переехали в Шессбург. После окончания начальной школы, в которой Герман Оберт показал хорошие способности к учебе, в 1904 году, в возрасте 10 лет он поступил в местную гимназию. Именно в гимназии будущий профессор по‑настоящему увлекся проблемами космонавтики. Как и для некоторых других пионеров космонавтики, импульсом к серьезному изучению вопроса о возможности космических полетов, для юного Германа послужил известный роман Жюля Верна «Из пушки на Луну», отличавшийся от многих других фантастических романов на ту же тему детальными описаниями гигантской пушки, которая должна была выстрелить снаряд к Луне и обилием строгих расчетов, с помощью которых автор обосновывал свои научные фантазии — все это придавало им особую убедительность. Предсказание деда могло стать реальностью, если Жюль Верн не ошибся в расчетах, и, по воспоминаниям самого Оберта, присущий ему «дух противоречия» заставил гимназиста приступить к проверке численных данных, приводившихся в романе. В романе Жюля Верна приводится скорость, которую нужно было развить снаряду, чтобы улететь от Земли — 11,2 км/с (вторая космическая скорость). Чтобы определить, не ошибся ли Жюль Верн, Оберт мог опереться только на школьную формулу свободного падения тела под действием постоянного гравитационного ускорения. Кроме того, он знал, что это ускорение изменяется обратно пропорционально квадрату расстояния до центра Земли. Вычислив значения этого ускорения для разных расстояний от центра Земли, Герман затем разделил весь путь на сравнительно короткие участки, внутри которых гравитационное ускорение могло считаться практически постоянным. Применяя к каждому такому участку формулу для свободного падения тела под действием силы притяжения и просуммировав все приращения скорости, он получил требуемое значение скорости отлета от Земли. Герман проделал эти вычисления дважды — для двух граничных значений гравитационных ускорений в каждом участке — наибольшего и наименьшего, справедливо предположив, что истинное значение требуемой скорости будет лежать между ними. Расчеты показали, что 11,2 км/с действительно лежит между двумя найденными значениями скоростей и, следовательно, Жюль Верн прав. Можно лишь удивляться остроумному ходу рассуждений шессбургского гимназиста, ведь фактически он использовал, не зная того, метод численного интегрирования. Анализируя роман дальше, Герман в конце концов натолкнулся на непреодолимое препятствие: им оказалось ускорение, которое снаряд должен испытывать во время разгона на сравнительно коротком участке — 275 метров. К тому времени Герман уже знал формулы для равноускоренного движения — оказалось, что если предположить разгон снаряда в стволе орудия равноускоренным, то он будет испытывать гигантские ускорения, а, согласно Ньютону, сила равна массе, умноженной на ускорение, и это позволяло определить силу, с которой пассажир, находящийся в снаряде, будет прижат к его дну. Вычисления дали невероятно большую силу «прижатия», которая в 23000 раз превышала вес человека. Было понятно, что при этом ускорении не только пассажир был бы раздавлен в лепешку, но и сам космический снаряд разрушился бы. Когда на уроках физики стали изучать электромагнитные силы, Герман попытался решить проблему, поместив разгоняемый электромагнитными силами снаряд в туннель, из которого выкачан воздух — так называемая «электромагнитная катапульта». Расчеты, которые помог сделать учитель физики, дали потребную длину туннеля в 11000 км! Герман пытался придумать и иные способы разгона, но всякий раз убеждался в их неосуществимости. В своих воспоминаниях он рассказывает о том, что таких неудачных в своей основе проектов придумал и просчитал не менее десятка. Поразительно, но во время этих поисков он долго не обращался к ракете, хотя такое решение лежало, казалось бы, на поверхности: ведь во втором романе Жюля Верна «Вокруг Луны» космический снаряд тормозился с помощью ракет. Лишь постепенно, по мере того как он убеждался в бесперспективности всех других средств, он стал приходить к мысли, что ракетный способ разгона единственно осуществимый. В автобиографии Оберт пишет: «…я не могу утверждать, что эта идея была мне симпатична. Меня беспокоили взрывоопасность и плохое соотношение между массой топлива и полезной нагрузкой. Однако я не видел иного пути». Придя к мысли, что пушки и другие разгонные устройства малоэффективны, Герман начал размышлять об устройстве ракет. Первый набросок относится к 1909 году. Это должна была быть ракета, способная поднять несколько человек. В качестве топлива для этой ракеты Герман предполагал использовать увлаженную нитроклетчатку (пироксилин), заряды этого взрывчатого вещества сжигались в аппарате, напоминающим пулемет, а выхлоп газов осуществлялся через сопла, устройство которых он заимствовал у водяных турбин Пельтона. Работая над ракетами, юный Оберт вынужден был пользоваться какими‑то разумными формулами. Уже в гимназии ему были известны первые физико‑математические соотношения, касающиеся полета ракет. И кажется он пользовался одним из вариантов соотношения, известного сегодня как «формула Циолковского». На самом деле формула, полученная Циолковским и описывающая разгон ракеты в зависимости от количества израсходованного топлива, настолько элементарна, что ее способен вывести любой человек, знакомый с азами высшей математики. Этим, в частности, объясняется и то, что все пионеры космонавтики (Годдард, Оберт, Эсно‑Пельтри, Цандер, Кондратюк) легко получали ее независимо друг от друга и от Циолковского. Более того, сравнительно недавно историки науки обнаружили, что получение формулы Циолковского было рутинной задачей, предлагавшейся студентам Кембриджского университета — она входила в учебник, изданный впервые в 1856 году (последнее издание 1900 года). Поэтому можно смело утверждать, что сотни (или даже тысячи!) студентов в течение более сорока лет выводили «формулу Циолковского» задолго до него. Гений Циолковского (как и других пионеров космонавтики) заключается вовсе не в том, что им выведена некая простая формула. Ее знали давно и многие, но Константин Эдуардович первым показал, что эта формула открывает путь в космос. Мог ли гимназист Оберт знать эту формулу? Скорее всего, да, ведь он много занимался самообразованием, в том числе изучал книгу «Математика для всех», доводившую читателя до дифференциальных уравнений. Расчеты необходимого для разгона ракеты топлива привели Германа в уныние. Единственным способом спасти ситуацию было увеличение скорости истечения газов из сопла ракетного двигателя, ведь полученная при разгоне скорость была пропорциональна скорости истечения. Выход подсказал случай. В руки молодого человека попал очередной научно‑фантастический роман Ганса Доминика. В этом романе описывались самые невероятные устройства, и, в частности, упоминался двигатель, работающий на сжигании водорода в кислороде. При ознакомлении с соответствующей литературой Герману стало ясно, что эти два компонента выделяют при химической реакции огромное количество энергии. Но чтобы взять достаточно большое количество этих газов на борт ракеты, надо будет сжать их до очень больших давлений или сделать жидкими. Так родилась идея жидкостной ракеты. Набросок такой ракеты, придуманной юным Германом, относится к 1912 году. В первой книге Оберта «Ракета в межпланетное пространство» говорится о том, что в 1912 году им была разработана жидкостная ракета, в которой в качестве топлива использовалась комбинация жидкого кислорода и спирта. Запомните эту комбинацию. Через тридцать лет десятки заводов по всей Европе будут гнать спирт для тринадцатитонных ракет, нацеленных на Лондон… По окончании гимназии возник вопрос о дальнейшем образовании Германа. Мать считала, что он должен был бы избрать профессию, связанную с математикой и физикой, отец, наоборот, считал, что его сын должен продолжать семейную традицию — стать врачом. В конце концов верх взяла точка зрения отца, и Герман Оберт в Мюнхен изучать медицину. В Германии Оберт не только успешно изучал медицину, но одновременно посещал лекции известного физика Зоммерфельда и механика Эмдена, занимался математикой и астрономией. Однако вскоре занятия пришлось оставить — началась Первая мировая война. Как гражданин Австро‑Венгрии он должен был покинуть Германию, вернуться на родину, где и был призван в армию. Оберт попал в пехоту, был отправлен на Восточный фронт и в феврале 1915 года ранен. В конце концов он был направлен в госпиталь, находившийся в городе его детства. После выздоровления его оставили при военном госпитале города Шессбурга в качестве санитара‑фельдфебеля. Оберт не забыл своего давнего увлечения. В 1917 году он разработал проект ракеты, произведя все необходимые расчеты. Проект предусматривал создание огромной по тем временам ракеты — высотой в 25 метров (это высота 8‑этажного дома) и диаметром 5 метров. Внешне она походила на баллистические ракеты сегодняшнего дня. В головной части ракеты помещался заряд взрывчатого вещества массой 10 тонн. Там же Оберт разместил автоматическое устройство для управления полетом, сконструированное на использовании одного свободного гироскопа, ось которого располагалась параллельно оси симметрии ракеты и, кроме того, в заданном направлении движения ракеты. Для управления угловым положением ракеты сигналы, снимавшиеся с гироскопа, преобразовывались в команды поворота рулей, установленных в хвостовой части ракеты. В ракете 1917 года Оберт отказался от старой идеи использовать в качестве топлива водород и кислород. Дело в том, что эта смесь дает при сгорании столь высокую температуру, что охлаждение камеры сгорания и сопла становилось целой проблемой. Переход к топливам, выделяющим при реакции горения меньше тепла, упрощало задачу охлаждения ракетного двигателя. Правда, при этом уменьшалась и скорость истечения продуктов сгорания из сопла, что снижало эффективность двигателя, однако Оберт не планировал использовать свою ракету для достижения космических скоростей, видя в ней боевую ракету небольшой дальности полета. Соображения такого рода дали Оберту основания выбрать в качестве окислителя жидкий воздух, а в качестве горючего — этиловый спирт (с возможностью снижения его калорийности добавлением воды). Теплоизолированный бак с жидким воздухом помещался над баком со спиртом. Подача топлива в камеры сгорания двигателей осуществлялась специальными насосами. Для приведения в действие насосов и небольшой динамомашины (обеспечивающей бортовое питание электроэнергией) на ракете устанавливался газогенератор, работавший на тех же компонентах, что и основные ракетные двигатели. Этот же газ использовался для наддува баков с целью придания их тонкостенным конструкциям необходимой устойчивости. Для охлаждения камеры сгорания двигателей предполагалось использовать охлажденный спирт, который затем, уже подогретым, поступал в камеру сгорания — в итоге тепло, ушедшее через стенки камеры в охлаждающую жидкость, не терялось, а возвращалось в цикл. Когда Оберт рассказал об этой разработке главному врачу госпиталя, тот посоветовал ему послать проект не в Вену (сомневаясь в достаточности технических знаний у австрийских офицеров), а в Германию. С этой целью при содействии главного врача, молодому изобретателю удалось посетить германского консула в одном из близлежащих городов. Несколько месяцев соответствующие службы Германии не подавали признаков жизни. Но в 1918 году Оберт получил поразительный ответ: некий майор, который ведавший ракетными делами в кайзеровской армии (говоря точнее — осветительными и сигнальными ракетами), написал в своем заключении что, как показывает опыт, ракеты не в состоянии преодолевать расстояния, превышающие семи километров. Полученный официальный отзыв, безусловно, разочаровал Оберта, но ничуть не ослабил его стремления продолжать работы на продвижение идеи космического полета. Война закончилась, надо было продолжать прерванную учебу, но теперь Герман Оберт твердо решил оставить медицинскую карьеру, а посвятить себя тому, что было ему необходимо для создания космической ракеты — математике, физике и технике. В феврале 1919 года он поступил в местный Клаузенбургский университет, однако когда начался процесс открытия границ, он решил, что более основательные знания смог бы получить в Мюнхене. Несмотря на тяжелое положение, в котором пребывала Германия после Первой мировой войны и признания требований Версальского мирного договора, университеты продолжали работать. Оберт поступил сразу в два высших учебных заведения — Университет и Высшую техническую школу. Однако встречен был крайне недружелюбно. Уже через шесть недель ему, как иностранцу, запретили жить в Мюнхене, а потом и в Баварии. Он переехал в Геттинген, который находился не на территории Баварии и порядки в котором были более либеральными. Летом 1920 года Оберт описал проект водородно‑кислородной ракеты, в котором развивал идеи, заложенные в проекте баллистической ракеты 1917 года. Теперь, правда, это снова была космическая ракета, предназначенная для одоления сил земного тяготения. Она состояла из двух ступеней: при этом первая ступень использовала в качестве топлива пару спирт‑кислород, а вторая — водород‑кислород. Это был первый в мире проект двухступенчатой космической ракеты, в основе которого лежали продуманные и подробные расчеты. Семейные обстоятельства вынудили Оберта в третий раз поменять учебы — он перевелся в Гейдельбергский университет. После их отъезда Оберт с удвоенной энергией принялся за расчеты и проектирование ракеты, предназначенной для подъема на высоту 2000 километров и ставшей известна как «Модель Б». Эта ракета во многом походила на разрабатывавшуюся в Гетгингене, но была существенно улучшенным вариантом последней. В это же время Оберт приступил и к проектированию «Модели Е». Эта ракета должна была поднять в космос людей — ее иногда называли «лунной ракетой». Молодой ученый и изобретатель хотел с помощью этого проекта доказать возможность пилотируемого полета к другим небесным телам не с помощью общих рассуждений, а опираясь на детально проработанный технический проект. Осенью 1921 года Оберт собрал воедино свои теоретические исследования и проектные разработки, представив их в качестве диссертации для получения ученой степени. Однако здесь повторилось то же самое что и в Гетгингене — слишком разнороден был материал, помещенный в диссертации. Известный астроном Макс Вольф назвал работу полной замечательных идей, но не астрономией, он посоветовал Оберту издать ее в виде книги и написал на нее положительный отзыв. Оберт решил последовать совету Вольфа и предложил рукопись ряду издательств. Несмотря на отзыв всемирно известного астронома, никто не хотел ее издавать. И лишь в октябре 1922 года издательство Ольденбурга в Мюнхене согласилось выпустить книгу, но за «авторский счет». Для завершения обучения Оберт снова поступил в Клаузенбургский университет, и в мае 1923 года успешно сдал все положенные выпускные экзамены. В июне 1923 года появилась первая книга Оберта, которая называлась «Ракета в межпланетное пространство» («Die Rakete zu den Planetenraumen»). Она была разбита на три части: первая — общая теория ракеты, вторая — описание конструкции ракеты и третья — проблемы биологии, безопасности, перспективы использования ракет. Таким образом, в весьма сжатом изложении было дано всестороннее обоснование будущей ракетно‑космической техники. Книга Оберта 1923 года оказалась первой в мировой литературе, в которой с такой полнотой и научной добросовестностью была показана техническая реальность создания больших жидкостных ракет и обсуждены возможные ближайшие цели их практического использования. Особый интерес вызывали детально проработанные чертежи ракет — ничего похожего в те годы у других пионеров космонавтики не было. Рискнув своим добрым именем, издатель Ольденбург не ошибся: уже в 1925 году ему пришлось выпускать второе издание. Книга 1923 года вызвала огромный интерес у читающей публики. Все увидели, что космонавтика — это не только область профессиональных интересов писателей‑фантастов, но и вид деятельности, в которой могут проявить свои способности инженеры и промышленники. Издание книги воодушевило тех, кто независимо от Оберта занимался подобными вопросами — например, Вальтера Гомана, который не решался публиковать свои исследования раньше. В Германии возник своего рода «ракетный бум». В Советском Союзе книга Оберта тоже привлекла внимание. 2 октября 1923 года в газете «Известия» появилась рецензия на нее. Появление сообщения о вышедшей книге вызвало возмущение у Константина Циолковского, поскольку в рецензии ничего не говорилось о его работах и его приоритете. Поэтому в 1924 году Циолковский выпустил в виде отдельной брошюры второе издание своей работы 1903 года. ВЫ итоге книга Оберта послужила толчком не только для подтверждения приоритета Циолковского, ни и сыграла большую роль в возникновении повышенного интереса к ракетно‑космической тематике в Советской России. Следующая книга Германа Оберта под названием «Пути осуществления космического полета» увидела свет в 1929 году. В ней немецкий ученый обобщил и скрупулезно проанализировал свои предыдущие и новые разработки в области ракетостроения. Эти две книги стали основой для дальнейшего развития идей о межпланетных полетах как в Германии, так и в других странах Европы. В них, помимо общей теории ракетных двигателей, содержалось подробное описание трех типов ракет и проекта орбитальной станции. Первый тип ракет, названный «Modell B» («Модель Б»), служил носителями научных приборов для исследования верхних слоев атмосферы. Простейшая из «регистрирующих» ракет (сегодня их бы назвали «геофизическими») имела обтекаемый корпус из листовой меди. В верхнем отсеке ракеты помещался жидкий кислород, а под ним — горючее: бензин, бензол, спирт, нефть или жидкий водород. Кислород течет по специальной трубе, смешиваясь в камере сгорания с парами горючего, где происходит воспламенение смеси. Жидкое горючее через большое количество отверстий вбрызгивается в камеру сгорания. Образующиеся продукты горения через горло с дюзой вырываются наружу. Для автоматического нагнетания кислород находится под давлением от 18 до 21 атмосферы, горючее — от 20 до 23 атмосфер. Поэтому стенки баков должны быть прочными, а значит, тяжелыми. Подобная ракета, согласно расчетам самого Оберта, вряд ли могла подняться выше 100 километров. Следующая «регистрирующая» ракета имела уже более сложную конструкцию. Она состояла из двух ракет: большой «спиртовой» и малой «водородной». Малая, помещаемая внутри большой, имела собственную дюзу и камеру сгорания. В качестве полезного груза она несла в себе регистрирующие приборы и парашют. Вокруг дюзы были установлены стабилизаторы, остающиеся в сложенном положении, пока работает большая ракета. Когда горючее в последней истощится, ее верхушка открывается, и под действием тяги собственного двигателя вылетает малая ракета. Кроме того, Оберт предложил еще и третий вариант «регистрирующей» ракеты — представляющий собой модификацию двухступенчатого варианта, снабженную вспомогательной третьей ступенью, осуществляющую разгон на первом «стартовом» участке траектории. Все три варианта «Modell В» должны были стартовать не с земли, а с высоты в 5500 метров над уровнем моря, куда их должны были поднимать два специальных дирижабля. Стоимость «регистрирующей» ракеты, изготовленной по проекту «Modell В», Оберт оценивал в 10 — 20 000 «довоенных» немецких марок. Оценить сегодня, много это или мало, нам затруднительно, но сам ученый считал эту стоимость вполне приемлемой. Следующий приведенный в книге проект заслуживал куда большего внимания. Космический корабль, получивший название «Modell E» («Модель Е»), приобрел такую известность, что его аэродинамический профиль вплоть до середины 1980‑х годов чаще всего изображали художники, иллюстрирующие фантастические произведения о космических полетах. Благодаря этому корабль Германа Оберта стал неотъемлемой частью европейской культуры, и теперь даже школьники, рисуя в тетрадях эскизы ракет, представляют нам нечто, похожее на схему 1923 года. Кроме прочего, этот характерный профиль увековечен на медали имени Германа Оберта, присуждаемой немецким «Обществом по исследованию космоса» за фундаментальные исследования в области космонавтики. Что же представляет собой «Modell Е»? Это ракета с одной большой дюзой и широким основанием, к которому прикреплены четыре опоры‑стабилизатора. Она состоит из двух частей: первая разгонная ступень работает на спирте и жидком кислороде, а вторая при том же окислителе использовала жидкий водород. В верхней части второй ступени размещена каюта с иллюминаторами, позволяющими вести астрономические наблюдения — Оберт называет ее «аквариумом ля земных жителей». Входной люк расположен в самом носу ракеты, и в каюту можно попасть только по специальной вертикальной шахте, проходящей сквозь специальный отсек, в котором упакован тормозной парашют. Высота всей ракеты, рассчитанной на двух пассажиров, оценивается Обертом как «примерно соответствующая высоте четырехэтажного дома». Общий вес заправленной ракеты перед стартом — 288 т. Чтобы преодолеть земное притяжение и сопротивление земной атмосферы, ракета Оберта, согласно его собственным расчетам, должна была лететь 332 секунды при ускорении 30 м/с2 . По истечении этого времени она достигнет высоты 1653 километров и скорости 9960 м/с. Возвращение пассажирской кабины на Землю Оберт планировал осуществлять посредством парашюта, либо при помощи специальных несущих поверхностей и хвостовых стабилизаторов, позволяющих реализовать планирующий спуск. Оберт предсказывал, что при полете в межпланетном пространстве ракета будет неравномерно нагреваться солнечными лучами. Чтобы избежать чрезмерного перегрева пассажирской кабины, он предложил довольно необычное решение. Во‑первых, он указал, что пассажирская кабина должна быть сделана из толстого листового алюминия без специальной теплоизоляции. Во‑вторых, в этой кабине необходимо проделать как можно больше «окон», закрытых прозрачными кварцевыми пластинками. В‑третьих, внешняя оболочка кабины должна быть окрашена таким образом, чтобы она хорошо отражала свет, а одна из сторон — обклеена черной бумагой или шелком. И наконец, в‑четвертых, кабина должна быть отделена от ракеты (соединяясь с ней лишь электрической проводкой), а парашют и головной обтекатель раскрыты так, чтобы им можно было придать в пустоте любое положение. Внутри такой пассажирской кабины тепло должно было передаваться конвекцией воздуха по всем направлениям. Оберт собирался регулировать температуру в ней, обращая к Солнцу большую или меньшую часть «черной» или «светлой» поверхности, а так же меняя взаимное положение элементов корабля (собственно водородная ракета, фрагменты обтекателя, кабина и парашют), убирая что‑то в тень, а что‑то выставляя под солнечные лучи. Оберт предусмотрел и костюмы для безвоздушного пространства. По этому поводу он писал: «На летящей ракете при выключенном двигателе опорное ускорение отсутствует и пассажиры могут в специальных костюмах выходить из пассажирской кабины и „парить“ рядом с ракетой. Костюмы должны выдерживать внутреннее давление в 1 атмосферу. Мы бы предложили изготовлять их из тонкого отражающего листового металла по принципу современных глубоководных водолазных костюмов. Вместо рук мы бы сделали крюки, на ногах также полезно было бы иметь крюки, чтобы зацепляться за выступы ракеты, за ее канаты и за кольца, специально для этой цели вделанные в стенки ракеты. Нам кажется непрактичным давать человеку, находящемуся вне ракеты, воздух через шланг из пассажирской кабины, целесообразнее подавать ему сжатый или жидкий воздух из специального баллона. Выдыхаемый воздух должен поступать во второй сосуд, который может растягиваться. Спиральные пружины поддерживают его при атмосферном давлении. Время от времени этот сосуд можно опорожнять, открывая краны, а возникающая при этом небольшая сила отдачи позволит человеку при свободном полете до некоторой степени управлять своими движениями. Человек, вылезающий из камеры, должен быть обязательно привязан к ракете канатом. В этот канат могут быть вплетены также телефонные провода, так как безвоздушное пространство, как известно, не передает звук, а весьма желательно, чтобы человек, находящийся вне кабины, мог разговаривать с людьми в ракете. <…> Чтобы человек мог вылезать из пассажирской кабины без большой потери воздуха, в камере должна быть труба, которую можно герметически закрывать с обеих сторон. Эта труба послужит также для входа в пассажирскую кабину перед стартом». Помимо «Modell Е» немецкий ученый рассматривал еще один вариант двойной ракеты (ступень спирт‑кислород и ступень водород‑кислород), в которой для увеличения тяги вместо одной дюзы использовалось четыре. Эти дюзы должны были располагаться симметрично на корме космического корабля. Кроме различных модификаций «Modell В» и «Modell Е», Герман Оберт довольно много страниц посвятил проекту так называемого «электрического космического корабля». В качестве движителя для своей версии электрического корабля Оберт планировал использовать «электрофорную машину». Речь здесь идет об особой разновидности паровых машин, которые приводятся в действие солнечным светом. В свою очередь эти паровые машины будут приводить в действие электрогенераторы, создающие направленный и сильный поток положительно заряженных частиц, преобразуемый в тягу. Поток может быть получен либо посредством солевого анода с противолежащей платиновой решеткой накаливания, либо посредством полого электрода, наполненного кислородом или парами натрия. Оберт указывает, что предпочтительнее все же использовать хлор, кислород, натрий и минеральные соли, так как их можно добывать из лунных пород или астероидов, делая там промежуточные остановки в ходе межпланетного путешествия. Простейшая схема электрического космического корабля выглядит следующим образом. Пассажирская капсула космического корабля соединена изолированными кабелями с шестью двигателями. Пилот может произвольно менять положение двигателей относительно друг друга и кабины. На космическом корабле и на отдельных двигателях находятся по два электрода. Для создания в корабле искусственной силы тяжести к кабине также присоединены два «гравитационных отсека», то есть груза, закрепленных на длинных штангах и приведенных во вращение относительно одной из осей корабля. Оберт также мечтал о том времени, когда межпланетные сообщения будут будничным делом, и тогда станет возможным собирать на основе электрофорных машин промежуточные «заправочные» станции. Посылая на большие расстояния «электрические лучи», подобные станции могли бы снабжать энергией небольшие ракетные самолеты весом в 10 т, снаряженные особым сетчатым каркасом, обтянутым металлической фольгой и улавливающим эти лучи. «Заправочные» электрические корабли можно было бы разместить на орбитах всех планет Солнечной системы, что еще упростило бы межпланетные сообщения, так как пассажирские ракеты более не нуждались бы в больших запасах топлива при космических полетах. Подобно другим пионерам космонавтики, Герман Оберт также предлагал создать из отдельных ракет‑модулей огромную станцию на околоземной орбите. Такие модули весом от 300 до 400 тонн (и стоимостью в миллион дойч‑марок по курсу довоенного времени) могли быть выведены на круговую орбиту вокруг Земли, «наподобие маленькой луны». Две такие ракеты можно связать канатом в несколько километров длиной и привести их во вращение друг относительно друга для создания во внутренних помещениях искусственной силы тяжести. Оберт полагал, что, располагая орбитальной станцией, можно решать следующие задачи. Во‑первых, посредством оптических приборов с модулей‑ракет можно было бы разглядеть на Земле достаточно мелкие объекты, а с помощью специальных зеркал посылать световые сигналы, обмениваясь информацией с труднодоступными районами — здесь Оберт придумал разведывательную станцию. Во‑вторых, благодаря тому, что люди, находящиеся на такой станции могут наблюдать и фотографировать малоизученные страны, они будут способствовать делу «исследования Земли и ее народов» — здесь Оберт придумал геофизическую станцию. В‑третьих, станцию можно использовать как передатчик информации между войсками, колониями и метрополиями в случае начала большой войны, когда обычная связь затруднена — здесь Оберт придумал ретрансляционную станцию. В‑четвертых, с помощью станции можно осуществлять наблюдение за айсбергами и предупреждать о них корабли, помогать операциям по спасению потерпевших кораблекрушение — здесь Оберт придумал глобальную систему спутниковой навигации и позиционирования. Далее Оберт предлагает собрать на станции гигантское зеркало. Такое зеркало, состоящее из отдельных пластин, удерживаемых сеткой, должно вращаться вокруг Земли в плоскости, перпендикулярной плоскости земной орбиты; причем сетка должна быть наклонена под углом 45° к направлению падения солнечных лучей. Оберт полагал, что, регулируя положение отдельных ячеек сетки, можно всю отражаемую зеркалом солнечную энергию концентрировать на отдельных точках на Земле. «Можно было бы, — пишет он, — освободить от льда путь на Шпицберген или к северным сибирским портам, если подвергуть лед действию концентрированных солнечных лучей. Если бы даже зеркало имело в диаметре только 100 км, оно могло бы посредством отраженной им энергии сделать обитаемыми большие пространства на Севере; в наших широтах оно могло бы предотвратить опасные весной снежные бури, обвалы, а осенью и весной помешать ночным морозам губить урожаи фруктов и овощей…» Оберт полагал, что на постройку зеркала диаметром в 100 километров понадобилось бы 15 лет и 3 миллиарда дойч‑марок золотом. Далее он пишет: «Поскольку подобное зеркало, к сожалению, могло бы иметь также и очень важное стратегическое значение (взрывать военные заводы, вызывать вихри и грозы, уничтожать марширующие войска и их обозы, сжигать целые города и, вообще, производить большие разрушения), то не исключено, что одна из культурных стран уже в обозримом времени могла бы приступить к осуществлению этого проекта — тем более, что и в мирное время большая часть вложенного капитала окупила бы себя». Все‑таки время и место накладывали свой отпечаток на образ мыслей немецкого ученого. Он жил в обстановке, когда вся страна мечтала о реванше, а потому денег на любые масштабные прожекты можно было просить только у «спрятанного» от взора иностранных комиссий военного министерства. Много позже Герман Оберт будет оправдываться за свои «военные фантазии», однако свой вклад во Вторую мировую войну он сделал еще в начале 1920‑х годов. 2.3. Ракеты и ракетопланы Макса Валье Итак, продуманные и технически детализированные работы Германа Оберта произвели фурор в Европе. В республиканской Германии и дружественной Австрии за пять лет после первого издания «Ракеты в межпланетное пространство» вышло более восьмидесяти книг по ракетно‑космической технике научно‑популярного, а не научно‑фантастического содержания. Потому не приходится удивляться тому, что именно среди немецкоязычных инженеров нашлось довольно много тех, кто захотел связать себя с разработкой и созданием ракетных двигателей и космических ракет. Среди этих энтузиастов был и Макс Валье. Макс Валье (по другой транскрипции — Макс Вальер) родился 9 февраля 1895 года в городе Боцене (южный Тироль, Австрия). Он учился в гимназии Ордена францисканцев, которую окончил в 1913 году, и к тому времени уже считался искусным механиком. А кроме того был замечен на поприще журналистики и публиковал свои материалы в двух периодических изданиях (дебют состоялся в ноябре 1910 года). С 1911 по 1913 годы наряду с занятиями в гимназии Валье руководил частной астрономической обсерваторией и попутно приобретал практические навыки в области техники, работая в мастерских точной механики, в литейных и металлообрабатывающих цехах. В 1913 году он поступил в Инсбрукский университет, избрав своими специальностями астрономию, математику и физику. Написанный в следующем году фантастический роман о полете на Луну показывает, что уже тогда интерес молодого человека вызывала проблема межпланетных сообщений. В 1915 году Валье призвали в армию, и он участвовал в Первой мировой войне в качестве метеоролога газового батальона. В 1917 году он возглавил метеорологическую службу в обсерватории, а в 1918 году состоял техническим офицером в воздухоплавательном австрийском батальоне. В этот период Макс нередко совершал по заданиям командования высотные полеты. На основе опыта у него сложилось твердое убеждение в том, что летательные аппараты, движимые пропеллерами, навсегда останутся непригодными для достижения крайних высот, и что на аппаратах, поднимающихся в стратосферу, двигатель должен быть только ракетным. Прорыв в небо едва не стоил Максу Валье жизни: в 1918 году он упал с высоты в четыре километра, но отделался, к счастью, лишь переломом ребер. Судьба берегла этого отчаянного юношу, чтобы убить его позже — в расцвете лет, на подъеме деятельности. После войны Валье живет, как и многие другие австрийцы, в очень стесненных обстоятельствах, но продолжает обучение сначала в Венском, затем — в Инсбрукском и, наконец, в Мюнхенском университетах. Чтобы как‑то свести концы с концами, он пишет самые различные сочинения, пока в 1924 году не выпускает первую часть ставшей знаменитой научно‑популярной книги «Прорыв в мировое пространство. Техническая возможность» («Der VorstoЯ in den Weltraum. Eine technische Mцglichkeit»), где, в частности, пропагандирует проект Германа Оберта и излагает свои собственные идеи о межпланетных сообщениях. Эта книга выдержала ряд переизданий, и в 1928 году появилась уже пятая ее версия под названием «Ракетное движение» («Raketenfahrt»). В своей книге Валье, делая критический обзор различных способов метания аппарата в космос с помощью пушки и центробежной машины, доказывает преимущество ракет на жидком топливе, и, основываясь на работах Оберта, дает свое видение эволюции ракетной техники. Проект Макса Валье, по собственному утверждению изобретателя, озвученному в книге, разделен на четыре подпроекта (или этапа, если говорить в терминах эволюции). Первый этап предусматривал широчайшее научное исследование реактивного действия всех известных типов ракет, их изготовление и запуск с целью определения точных характеристик, предельных возможностей. На втором этапе предполагалось применить принцип ракетного движения на транспортных средствах специальной конструкции, то есть снабдить пороховыми ракетами велосипеды, автомобили, дрезины, лодки. Следующий этап должен был ознаменоваться установкой ракет на самолет. Попутно Валье планировал запустить работы по сооружению ракетного мотора на жидких компонентах. В дальнейшем необходимо было повышать мощность и коэффициент полезного действия ракетного мотора до такого уровня, при котором становилось возможным побить рекорды высоты подъема и скорости полета того времени. Иными словами, на этом, четвертом, этапе предполагалась постройка ракетного самолета для полетов в стратосферу (ракетоплана, стратоплана), который в процессе дальнейшей модернизации мог бы подняться до границы атмосферы, по факту ее преодоления став космическим кораблем. Первый проект, описанный в книге, представляет собой обычный для того времени аэроплан с винтом, большими крыльями и двумя ракетами‑ускорителями, закрепленными под ними. Второй аэроплан имеет четыре ракетных двигателя. Третий уже лишен винта, крылья имеют меньшую площадь, но недостаток подъемной силы компенсируется шестью ракетными двигателями. Далее фантазия Валье движется по накатанной колее, умножая элементы конструкции и превращая обычный аэроплан в настоящего ракетного монстра. Вот перед нами реактивный аэроплан с двумя фюзеляжами и восемнадцатью ракетными двигателями (!). А вот наконец и конечный продукт — двухступенчатый межпланетный корабль, космическая ступень которого точь‑в‑точь походит на ракету Оберта, а стартовая представляет собой доведенный до полной неузнаваемости аэроплан с толстыми короткими крыльями и ракетными ускорителями. Чтобы сложный материал лучше усваивался неподготовленным читателем, популяризатор снабдил свой труд огромным количеством впечатляющих иллюстраций. Некоторые из них вызвали ехидные замечания со стороны других энтузиастов ракетостроения, углядевших явные ошибки и по этой причине называвших книгу «нелепой». Тем не менее, работы Валье заслуживают внимания хотя бы потому, что написаны более простым и доходчивым языком, нежели книги Германа Оберта, а это позволило расширить круг людей, хоть что‑то понимающих в вопросах космонавтики. Ниже я собираюсь процитировать некоторые фрагменты, и вы убедитесь в этом. Валье болезненно отреагировал на критику и в поздних изданиях попытался оправдаться в том смысле, что проекты его ракет и ракетопланов пока не запатентованы, а потому в иллюстрации сознательно внесены искажения, чтобы злобные плагиаторы не могли использовать оригинальные элементы конструкций в своих собственных разработках. Более того, Валье прямо заявил, что не хочет «заглядывать в будущее» дальше, чем того требует придуманная им программа разработки стратоплана, — космический корабль, который мог бы достигнуть Луны и ближайших планет, подождет. Мол, и так уже многочисленные сообщения о том, что некто Макс Валье готовит полет на Луну, повредили его «научной репутации» и «серьезному отношению к исследовательской работе», а посему — хватит, будем ставить перед собой реальные задачи, не забывая, впрочем, о главном… Здесь Валье наверняка лукавил. Будучи с младых ногтей привязан к журналистике и фантастике, он прекрасно понимал, что публика во все времена жаждала чего‑то необычного, претендующего на сенсационность, и если энтузиасты космонавтики хотят, чтобы их любимое детище выросло наконец, перейдя из стадии теоретических изысканий в плоскость практики, чтобы им дали на это серьезные деньги, следует всячески продвигать идеи и лозунги, способные потрясти и захватить. А что может по‑настоящему потрясти воображение? Только — близкая перспектива полета людей (немцев) на Луну, к Марсу и дальше, к звездам. Однако число энтузиастов должно прирастать не только из обычного населения, но и за счет элиты общества (государственных чиновников, академиков, высокопоставленных офицеров, банкиров, владельцев заводов, газет, пароходов), которая реально способна поддержать новую отрасль твердой валютой. Потому Валье, пойдя на уступки критикам и отказавшись от «фантазий», все же продолжал снабжать свои книги красочными описаниями космической экспансии, но созданными на основе «предположений», выдвинутых Германом Обертом и американским изобретателем Робертом Годдардом. Освоение космоса, согласно реконструкции Валье, должно начаться с запуска серии небольших «разведочных» ракет, снабженных приборами, которые позволили бы изучить физическую структуру и химический состав атмосферы на высотах до 10 000 километров. Еще более увеличивая скорость и высоту полета, добавляя разгонные ступени, нужно научиться отправлять ракеты в межпланетное пространство по безвозвратным траекториям. Эти ракеты, разумеется, нужно снабдить «самодействующими приспособлениями, дающими время от времени яркие вспышки, для того чтобы мы с Земли могли следить за полетом такой ракеты» — подобная методика, по мнению Валье, позволила бы сделать важные выводы об «особенностях мирового пространства». Одной из таких разведывательных ракет Валье предполагал попасть в Луну. Ее падение на естественный спутник Земли должно сопровождаться вспышкой бенгальского огня, которая послужила бы явным доказательством успеха. «Нечто чудесное будет твориться в те ночи! — писал Валье в своей книге. — Астрономы, глядя в мощные телескопы, будут следить за последними отблесками уносящейся по своей орбите ракеты, пока, наконец, на диске Луны не блеснет вспышка, возвещающая победу человеческого разума и человеческой техники над бездной пустого пространства…» Когда обстрелы Луны станут настолько обычным делом, что промах будет восприниматься скорее юмористически, чем трагически, будет произведена попытка послать вокруг Луны большую ракету, на которой установят «самодействующие фотографические или, быть может, даже кинематографические аппараты» для того, чтобы зафиксировать на пленке обратную сторону Луны. «В то время как эти опыты производились бы шаг за шагом, — пишет Валье дальше, — само собой разумеется, не были бы забыты и опыты с большими пассажирскими ракетами. Понятно, их сперва строили бы для достижения небольших высот и незначительных конечных скоростей, чтобы люди могли постепенно привыкнуть к наблюдающимся в это время явлениям и к испытываемым при этом ощущениям. Можно было бы также предварительно определять на специальных центрифугах или соответственным образом устроенных каруселях способность будущих путешественников по мировому пространству переносить большие ускорения, а также, быть может, путем соответственной тренировки, значительно увеличить эту способность. <…> Правда, такого рода путешествия отнюдь еще не были бы удобны или физически приятны для отважных пионеров мирового пространства, их предпринявших. Даже в гигантских ракетах, описанных в книге профессора Оберта, каюта для наблюдателей еще очень тесна. Удивительное должно быть ощущение, впервые освободившись от собственного веса, витать в этом тесном помещении подобно бестелесному духу! Небесцельно поэтому профессор Оберт помещает на всех стенках, а также на полу кабины кожаные петли (похожие на те, которые мы видим в трамваях). Пользуясь ими, путешественники смогут притягиваться в нужные им положения. Понятия «верх» и «низ» потеряют всякое значение. <…> Наблюдатели, одевшись в особые водолазные костюмы, смогут из своей кабины вылезать через двойную дверку в свободное мировое пространство, оставаясь связанными с ракетой канатом. Весь вопрос в данном отношении заключается только в том, представит ли такой костюм достаточную защиту от холода. Обыкновенный водолазный костюм будет для этого во всяком случае недостаточным, если в мировом пространстве действительно холоднее минус 250° С, как это сейчас общепризнанно. Быть может, для этой цели удастся изобрести особый костюм, устроенный подобно нашим термосам, который почти полностью предохранял бы одевшего его от излучения теплоты во внешнее пространство; для этого, например, мог бы пригодиться обыкновенный водолазный костюм с зеркальной наружной поверхностью. <…> Наиболее опасной частью таких пробных полетов пассажирских ракет во всяком случае будет являться посадка. Однако и она тоже будет осуществима. Вполне понятно, что без целого ряда подготовительных опытов подъемов пассажирских ракет совершено не будет. И наконец, разве любой из пионеров воздухоплавания вначале столь ненадежных летательных машин не ставил на карту своей жизни? Если мы не рискнем жизнью, то мы не явимся победителями жизни — так говорит немецкая пословица…» (Не удержусь от реплики в сторону. Подобная готовность — рискнуть жизнью во имя прогресса — отмечалась у многих участников космических программ 1960‑х годов. Однако и в СССР, и в США эта готовность наталкивалось на непоколебимую уверенность руководства, что «камикадзе» в отрасли быть не должно ни при каких обстоятельствах. На исходе же Второй мировой войны, когда Третий рейх уже рушился, а нацистская верхушка хваталось за самые безумные идеи, словно утопающий за соломинку, самопожертвование воспринималось как необходимый элемент жизненного уклада, а значит, теоретически ничто не мешало запустить на орбиту астронавта‑смертника. Другое дело, что было поздно заниматься подобными проектами, даже если они сулили некоторую тактическую выгоду, — ошибки в стратегии толкали Германию в пропасть, и никакие герои, никакие жертвы не могли оттянуть момент ее падения. Более подробно мы поговорим об этом ниже, а пока вернемся к работам Валье.) В последних главах своей книги мюнхенский популяризатор описывает поэтапное освоение Луны. Не буду пересказывать эти фрагменты своими словами, поскольку опасаюсь, что при этом будет утрачен неповторимый «аромат времени», который содержат не только оригинальные тексты, но и переводы. Цитирую по русскому изданию 1936 года: «Когда опыты в обоих указанных направлениях (ракеты без людей, попадающие в Луну с одной стороны, и пассажирские ракеты, поднимающиеся на многие тысячи километров и благополучно спускающиеся, с другой) продвинутся уже достаточно далеко, тогда настанет день, когда на Луну взовьется первый огромный пассажирский ракетный корабль пространства. Правда, сначала будет предпринят только облет вокруг Луны. Дело в том, что совершенно не одно и то же — приблизившись к Луне на 50 км от ее поверхности, облететь ее в качестве «луны Луны» с тем, чтобы затем вновь вернуться на Землю, или же высадиться на Луне. Так как Луна не может обладать заметной воздушной оболочкой, то не приходится рассчитывать на тормозящее действие парашюта; поэтому вся сила падения полностью должна быть уничтожена обратным толчком извергаемых ракетой газов, что обусловливает необходимость безукоризненно хорошей управляемости ракеты и большого запаса горючего. Если в первый раз путешественники и не рискнут произвести высадки, то она этим несомненно будет только отсрочена, потому что, если удастся приблизиться к Луне на несколько десятков километров, то позднейшие отважные путешественники уже наверное не захотят пропустить случая спуститься на самую поверхность Луны. Этим самым будет совершен первый большой шаг к покорению мироздания. <…> Люди, прилетевшие на Луну в первой пассажирской ракете, прежде всего должны были бы попытаться где‑нибудь отыскать на ней лед. (Существование на Луне льда в настоящее время допускается некоторыми исследователями.) А лед ведь является не чем иным, как замерзшей водой, т.е. соединением водорода с кислородом. Если удастся найти лед, то оба пионера, высадившиеся на лунную поверхность, тотчас же просигнализируют об этом вспышками на Землю, после чего оттуда поднимется вторая ракета с одним только пилотом (для того, чтобы можно было захватить с собой возможно больше полезного груза). До прибытия ее первые два человека на Луне выгрузят все содержимое своей ракеты и отыщут вблизи льда место, подходящее для того, чтобы на нем обосноваться. Разумеется, все работы из‑за недостатка воздуха придется производить в водолазных костюмах. День прилета на Луну будет выбран так, чтобы в той местности в это время как раз восходило Солнце. Так как день на Луне продолжается 14 земных суток, то светлого времени будет достаточно для того, чтобы успеть кое‑что сделать. Пока еще тесная каюта ракеты должна служить жилым помещением, но в это время уже возникает небольшая силовая установка, энергией солнечных лучей превращающая лед в воду и затем разлагающая ее электрическим током; таким образом из воды будут получаться жидкие кислород и водород. За это время на Луну прибудет вторая ракета. Она привезет с собой необходимые части для того, чтобы построить на Луне небольшой домик, стены которого, разумеется, должны быть воздухонепроницаемыми; для входа и выхода будут служить двойные двери. Затем внутри этого дома будет составлен воздух такой же, как и у нас на Земле, так что в нем «лунные жители» смогут снимать с себя водолазные костюмы и двигаться по‑земному. Если одной вспомогательной ракеты с материалами окажется мало, то придется послать их несколько. Ввиду огромной затраты энергии, необходимой для доставки на Луну каждого килограмма груза, лунная колония должна будет позаботиться о том, чтобы в ближайшее же время сделаться независимой от Земли по крайней мере в отношении потребления воздуха. Вскоре после этого силовая установка должна быть настолько расширена, чтобы использованной до захода Солнца энергии хватило для производства необходимого количества кислорода для дома и для наполнения водолазных костюмов. Кроме того за счет этой же энергии должно быть нагрето значительное количество воды для отопления дома в течение всей лунной ночи. Весь этот дом должен быть построен по принципу наших термосов, для того чтобы потеря тепла путем лучеиспускания была возможно меньшей. Сверх того солнечный двигатель должен вырабатывать также жидкие водород и кислород как горючее для возвращения ракеты на Землю. Когда дело продвинется настолько далеко, все люди за исключением двух вернутся с пустыми ракетами на Землю, откуда последние, наполненные новым грузом, полетят опять на Луну, потом опять обратно и т. д., вплоть до тех пор, пока на Луну не будет перенесено все необходимое для создания на ней постоянной станции и для расширения силовой установки. С течением времени по частям туда же будет доставлена оболочка большого межпланетного корабля вселенной, который вслед за этим будет собран в безвоздушном пространстве и снабжен горючим, добытым на Луне. В этом корабле, находящемся в весьма благоприятных технических условиях, уже можно будет решиться пуститься в путешествие на Марс, произвести посадку на одном из его спутников, пробыв на нем несколько недель, подробно изучить поверхность Марса, а главным образом исследовать, насколько спутники этой планеты пригодны для создания такой же станции, как и на Луне. В соответствии с результатами, добытыми этим первым исследовательским путешествием, некоторое время спустя после этого отлетит второй корабль пространства, с тем чтобы соорудить на Фобосе или Деймосе станции для использования солнечной энергии по образцу лунной. При этом инженерами будет учтен опыт работы лунной станции. В это же время исследовательский корабль пространства сможет произвести намеченные выше полеты на Венеру и на Меркурий, без высадки на поверхность этих планет…» жүктеу/скачать 4,33 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|