Антон Первушин - Битва за звезды-1. Ракетные системы докосмической эры

Взрывная труба делает несколько оборотов вдоль «ракеты» параллельно ее продольной оси и затем несколько оборотов перпендикулярно к этой оси. Цель — уменьшить вертлявость «ракеты» или облегчить ее управляемость. Эти обороты быстродвижущегося газа заменяют массивные вращающиеся диски. Правое носовое изолированное, т. е. замкнутое со всех сторон, помещение заключает:

1. Газы и пары, необходимые для дыхания. 2. Приспособления для сохранения живых существ от упятеренной или удесятеренной силы тяжести. 3. Запасы для питания. 4. Приспособления для управления, несмотря на лежачее положение в воде. 5. Вещества, поглощающие углекислый газ, миазмы и вообще все вредные продукты дыхания».

Система управления ракетой осуществляется с помощью «газовых рулей» и выглядит следующим образом:

«Рули направления и поворота подобны аэропланным. Помещены они снаружи против выходного конца взрывной трубы. Они действуют в воздухе и в пустоте. Их уклонение, а вместе с тем и уклонение ракеты, происходит от давления стремительно мчащихся газов. Подобный же руль, но помещенный отдельно, может служить и регулятором вращения, т. е. он может заставить ракету вращаться в ту или другую сторону, слабее или сильнее, и остановить невольное вращение ракеты, происходящее от неправильного взрывания и давления воздуха. Его действие зависит от винтообразного скашивания пластинки руля, расположенного вдоль потока газов в трубе. Руль от скашивания принимает форму архимедова винта и тем заставляет вращаться продукты взрыва; это и служит причиною вращения ракеты вокруг ее длинной оси или остановки уже имеющегося вращения».

Любопытно описание старта и полета этой ракеты, приведенное Циолковским в работе «Космический корабль» (1924 год):

«Опишем ощущения путешественников, отправляющихся в космической ракете для блуждания кругом Земли, подобно ее Луне, также — наблюдения провожающих. Предполагается, что ракета благоустроена и хорошо исполняет свое назначение.

В ракете несколько футляров формы человека, по числу путешественников. Люди ложатся в них горизонтально по отношению к кажущейся тяжести и заливаются ничтожным количеством воды. Руки расположены тоже в жидкости, но свободнее, так что они могут управлять рукоятками приборов, расположенных также в воде. Приборы регулируют направление ракеты, состав ее воздуха, температуру, влажность, взрывание и проч.

В таком положении путешественники в течение 270 секунд взрывания немного могут заметить. Тяжесть их сильно ослаблена водой. Вода тепла. Холода нет. Окна закрыты плотно непрозрачными ставнями и видеть наружное, что вне ракеты, нельзя. Так бы должно быть.

<… >

Ракета сначала стоит на особых рельсах. Выбрана высокая местность в горах. Найден наклон почвы градусов в 20–30 к горизонту. Местность выровнена, проложены рельсы. На этих рельсах и поместили ракету.

Высота местности 5–6 кило[метров], плотность воздуха половина (0,5), рельсовый путь проложен верст на 100.

Ракета на рельсах в наклонном положении, пол с привинченными сиденьями — так же. Путешественники взошли в ракету, герметически (плотно) замкнулись. Положение крайне неудобно. Сидеть на креслах невозможно, стенки камеры везде наклонены. Значит и ходить нельзя. Можно только поместиться на легких веревочных сиденьях, вроде трапеций, что и сделали наши путешественники, изрядно повертевшись. В окна видны горы, здания, плывущие в темно-синем небе выше и ниже, облака, короче — обыкновенная картина горной местности. Началось взрывание. Оно оглушительно и нехорошо действует на нервы; но пусть наши герои будут ими крепки и не обратят на этот страшный вой никакого внимания.

Ракета покатилась по рельсам, путешественники почувствовали толчок и горизонт, как им показалось, повернулся на 60°. Он стал для них почти отвесной горой. Пол же ракеты сделался почти горизонтальным. Висячие кресла наклонились и приняли параллельное стенкам направление. Тяжесть увеличилась чуть не вдвое, и люди с ужасом завалились в кресла. Подняться с них они могли только при крайнем напряжении сил, но пока не было в этом надобности. <… >

Не прошло и двух минут, как ракета соскочила с рельсов и неслась свободно и далеко от почвы. Движение ее путники не могли заметить, но им казалось, что громадный опрокинутый горизонт проваливается со всеми своими горами, озерами и городами куда-то вниз и вместе с тем отдаляется от ракеты. <… >

Небо темнело. Стали видны планеты и более крупные звезды, несмотря на полный блеск Солнца. Оно также сияло сильнее. Месяц, едва ранее заметный, стал золотиться и сиять, как будто вымытый. Небо давно было совершенно безоблачно, облака же наклонным пологом покрывали местами такой же наклонный горизонт и мешали кое-где видеть опрокинутую землю и море. <…>

Шум в ушах угомонился, ракета как будто стояла, но они знали, что она мчится теперь вокруг Земли, как ее новая Луна, со скоростью 6–7 верст в секунду. Она вне атмосферы, за 3–4 тысячи верст от поверхности Земли. Остановиться сама собой не может; она — спутник Земли».

Следующую свою ракету 1915 года Константин Циолковский описывает так:

«Труба А и камера В из прочного тугоплавкого металла покрыты внутри еще более тугоплавким материалом, например вольфрамом. С и Д — насосы, накачивающие жидкий кислород и водород в камеру взрывания. Ракета еще имеет вторую, наружную, тугоплавкую оболочку. Между обеими оболочками есть промежуток, в который устремляется испаряющийся жидкий кислород в виде очень холодного газа. Он препятствует чрезмерному нагреванию обеих оболочек от трения при быстром движении ракеты в атмосфере. Жидкий кислород и такой же водород разделены друг от друга непроницаемой оболочкой (на чертеже не изображена). J — труба, отводящая испаренный холодный кислород в промежуток между двумя оболочками; он вытекает наружу через отверстия К — К. У отверстия трубы имеется не показанный на чертеже руль из двух взаимно перпендикулярных плоскостей для управления ракетой. Вырывающиеся разреженные и охлажденные газы благодаря этим рулям изменяют направление своего движения и таким образом поворачивают ракету».

В более поздний период жизни Циолковский в своих исследованиях в области межпланетных сообщений основное внимание уделял двум проблемам — достижению космических скоростей и нахождению оптимального топлива для ракеты. Работая над разрешением первой проблемы, Циолковский уже в 1926 году пришел к выводу, что ракета сможет достигнуть космических скоростей лишь в том случае, если получит сравнительно высокую начальную скорость без затраты своего собственного запаса топлива. Проанализировав возможные способы сообщения ракете предварительной скорости, Циолковский пришел к выводу, что «самый простой и дешевый в этом случае прием — ракетный, реактивный». Исходя из этого, он предложил применить для достижения космических скоростей двухступенчатую ракету, первая ступень которой (по терминологии Циолковского — «земная ракета») должна была двигаться по Земле и в плотных слоях атмосферы.

Циолковским был также произведен расчет запаса топлива, массы конструкции, скорости и других параметров каждой ступени.

Дальнейшее развитие теория многоступенчатых ракет получила в книге Циолковского «Космические ракетные поезда» (1929 годы) и в одной из глав рукописи «Основы построения газовых машин, моторов и летательных приборов», которая при жизни ученого так и не была опубликована.

Циолковский предложил два способа достижения космических скоростей: при помощи ракетного поезда и при помощи эскадрильи ракет. Оба способа имели много общего и заключались в том, что в полет отправлялось несколько ракет, из которых конечной цели достигала только одна. Остальные же ракеты играли роль ускорителей и после израсходования топлива возвращались на Землю.

Однако при первом способе (космический ракетный поезд) ракеты соединялись последовательно, одна за другой, и работала только одна головная ракета. После израсходования топлива головная ракета отделялась от ракетного поезда, после чего начинала работать вторая ракета, ставшая теперь головной, и так далее.

При втором способе (эскадрилья ракет) ракеты соединялись параллельно и работали все одновременно, но использовали топливо не целиком, а лишь наполовину. После этого топливо одной части ракет сливалось в полупустые баки другой части ракет, которые продолжали дальнейший путь с полным запасом горючего. Пустые же ракеты отделялись от эскадрильи и возвращались на Землю. Процесс переливания продолжался до тех пор, пока от эскадрильи не оставалась одна ракета.

Рассмотрим проект ракетного поезда, предложенный Циолковским.