Ярослав Голованов - Дорога на космодром
Франц Улинский придумал, по сути, то же самое, только вместо пыжа у него был газ. Газ под давлением вырывался из сопла, расширялся и создавал реактивную тягу, – все правильно. Но тут газ попадал в трубку низкого давления, которая вела к турбокомпрессору, приводимому в движение за счет электрической энергии, идущей от солнечных батарей. Компрессор сжимал газ, и все повторялось. Вернее, ничего не повторялось, поскольку такой двигатель улететь никуда не мог.
Но в куче заблуждений Улинского было жемчужное зерно истины: солнечные батареи. Во втором проекте полученная ими энергия шла на создание мощного электромагнитного поля, в котором разгонялись электроны. Покидая космический корабль с огромной, околосветовой скоростью, они создавали реактивную тягу. Тут все правильно: перед нами прообраз ионного ракетного двигателя. Однако и этот аппарат Улинского вряд ли полетел бы, но уже не по принципиальным, а по чисто техническим соображениям. Все дело в том, что ныне широко применяемые в космонавтике солнечные батареи, или, говоря «по-ученому», фотоэлектрические преобразователи, имеют слишком малую удельную мощность, чтобы покрыть те колоссальные энергетические затраты, которые требуются для питания ионного двигателя. Еще на заре космонавтики возник вопрос о предельно возможной скорости движения ракеты. Как вы знаете, максимальная теоретически возможная скорость – это скорость света в пустоте: 300 тысяч километров в секунду. Как, каким образом приблизиться к этому пределу? Ведь только тогда можно говорить серьезно о космических полетах за пределами Солнечной системы. Логика рассуждений была довольно проста: если луч света – самое быстрое, что есть в природе, то, стало быть, этот луч и должен нести межзвездный аппарат. Так возникла идея ракеты будущего – фотонной ракеты. Из сопла ионного двигателя вылетают все-таки материальные частицы. Пусть их масса ничтожна, но в принципе, теоретически они вес все-таки имеют. Фотонный двигатель испускает фотоны – кванты света. Вроде бы это тоже частица: фотон имеет массу, энергию, импульс. Но наряду с этим его определяют такие величины, которыми материальные предметы мы не характеризуем: частота, длина волны. Фотон – некий гибрид частицы и волны. Он должен находиться в постоянном движении с постоянной скоростью, равной скорости света. Неподвижный фотон перестает существовать: согласно теории Эйнштейна, масса покоя фотона равна нулю.
Трудно себе представить? Конечно, трудно. Даже невозможно. Помните слова Льва Давидовича Ландау, которые я приводил в первой книге? Представить просто нельзя, можно только понять. Я не буду рассказывать о возможных конструкциях фотонных ракет и тех трудностях, которые должны будут преодолеть создатели звездолетов. Ведь наша книга не столько о машинах, сколько о людях. И если зашел у нас разговор о фотонных ракетах – самых быстрых космических кораблях, которые построил человек пока в своем воображении, быстрее которых по сегодняшним нашим представлениям и знаниям создать невозможно, мы должны вспомнить еще одного замечательного энтузиаста космических полетов – немецкого ученого и инженера Ейгена Зенгера.
Ейген ЗЕНГЕР (1905-1964) – немецкий ученый и инженер, энтузиаст космических полетов. Много лет отдал разработке проекта межконтинентального реактивного самолета и конструированию новых жидкостных ракетных двигателей. Автор книг «Техника полета ракет» и «К механике фотонных ракет». В последней из них Е. Зенгер рассмотрел полет ракеты с фотонным двигателем на основании теории относительности.
Историки ракетной техники справедливо относят Зенгера ко второму поколению пионеров космонавтики, которые идут следом за К. Циолковским, Ф. Цандером, Г. Обертом, Р. Годдардом и Р. Эсно-Пельтри. Он был действительно моложе всех; в 1905 году, когда он родился в маленьком богемском городке Преснице, они уже работали, уже вышла в свет работа Циолковского «Исследование мировых пространств реактивными приборами» – главная книга теоретической космонавтики. Образование Зенгер получил в городе Граце и поначалу хотел стать строителем, но тут-то как раз и попалась ему в руки книжка Г. Оберта «Ракета в межпланетное пространство». Ейген сразу забыл о строительстве. Более всего интересовала его теперь аэронавтика, механика, астрономия. В отличие от Оберта (которым он восхищался) и Годдарда – «чистых ракетчиков», считавших, что ракетная техника – совершенно самостоятельная область и только ракета, конструкция ни на что другое не похожая, может вывести человечество в космос, Зенгер и некоторые его единомышленники, главным образом немецкие и австрийские инженеры Макс Валье, Гвидо Пирке, Франц Гефт, считали космонавтику логическим продолжением авиации. Он стремился к плавному переходу от аэроплана к высотному самолету стратосферы и далее – к заатмосферной технике: «космической лодке», орбитальной станции, космическому кораблю, – это его программа 1929 года.
Преданность своим научно-техническим принципам Зенгер сохранял всю жизнь. И хотя все успехи практической космонавтики связаны именно с ракетами «в чистом виде» – Зенгер знал об этом: он умер в феврале 1964 года, – он продолжал работать как раз на стыке авиации и космонавтики. В январе 1964 года в авиационном журнале «Флюгвельт» Зенгер обращается к европейским государствам с призывом объединиться и начать общую работу над проектом пилотируемого транспортного космического самолета. В набросках его программы отдана дань авиации: этот самолет будет совершать межконтинентальные перелеты. И космонавтике: он сможет доставлять экипаж на орбитальную станцию. В день своей смерти Зенгер продолжает работу над программой этого самолета – прообраза космических кораблей многоразового использования, которые сегодня входят в космонавтику. И пророческими оказались слова молодого Зенгера, записанные давным-давно в его венском дневнике: «А мои серебряные птицы все же будут летать!»
В этой короткой фразе – весь Зенгер. Его отличает от многих его коллег умение видеть сегодняшний день в перспективе грядущих событий. Он любил и умел мечтать. «Всматриваясь в завтра, – писал Зенгер, – мы видим, как химические ракеты сооружают «внешние земные станции», мы видим термоядерные атомные ракеты, движущиеся на межпланетных путях, и, наконец, ракеты с фотонно-ракетными приводами и прямоточными фотонно-реактивными приводами, проникающие в крайние дали космоса на поиски наших братьев во Вселенной. Для этих задач не хватит сил отдельной нации; нам нужны лучшие ученые, лучшие инженеры, лучшие пилоты и вся рабочая сила всех людей; нам нужно человечество, созревшее для межзвездного пространства».
Зенгер – автор еще одного классического труда теоретической космонавтики, книги «К механике фотонных ракет», в которой он рассмотрел такой полет на основании теории относительности.
Будущее техники в понимании Зенгера тесно связано с социальным совершенствованием человечества. Его книга «К механике фотонных ракет» проникнута верой в силу человеческого разума и труда. Он понимает, что только всеобщий мир на планете является непременным условием всякого человеческого прогресса, и выступает поборником всеобщего и полного разоружения. Даже в предисловии своей сугубо научной, переполненной математическими и физическими абстракциями книги о фотонных ракетах он пишет о том, что «…быстрое усовершенствование оружия невероятной разрушительной силы показывает все большую бессмысленность его действительного применения для войны. В недалеком будущем все человечество должно будет признать, что война не только морально, но и технически бессмысленна».
Подчас случались удивительные вещи: человек строил дорогу на космодром, а сам даже и не подозревал, что участвует в этом строительстве, что вообще имеет какое-то отношение к межпланетным путешествиям. Во всяком случае, Ваня Мещерский, когда он в 1878 году оканчивал с золотой медалью Архангельскую гимназию, даже слова такого не знал – «космос». И потом, когда уже был он студентом Петербургского университета, и после, когда сам стал преподавать в университете, а затем во вновь организованном Политехническом институте, никогда не думал о заатмосферных полетах. По его мнению, существовало в мире нечто гораздо более интересное – теоретическая механика, наука, описывающая всевозможные движения всевозможных тел, а поскольку все в мире движется – описывающая весь мир!
В 1897 году, когда Циолковский в Калуге вывел основную формулу движения ракеты, 38-летний Мещерский в Петербурге защищал магистерскую диссертацию на тему «Динамика точки переменной массы». (Кстати, ничего об этом не зная, Циолковский сам «для себя» вывел уравнение движения точки переменной массы и опубликовал это частное решение уравнения Мещерского в 1903 году.) И до наших дней ничего более обстоятельного и полного на эту тему не написано: Мещерский открыл в механике целый раздел, как открывают остров в океане, – тут что-то прибавить трудно. Известный советский механик, много сделавший для космонавтики, профессор А. А. Космодемьянский писал об этой работе Мещерского: «Прозревать будущее развитие науки на десятилетия вперед, даже в какой-нибудь узкой области, дано немногим. Настаивать на необходимости новых путей развития теоретической механики в течение сорока лет, не получая до конца жизни решающих подтверждений важности своих теоретических работ, было очень трудно».