В гондоле стратостата «Осоавиахим-1», поднявшегося на предельную высоту — 22 тыс. метров, экипаж его сидел скорчившись. Встать во весь рост в ней не мог бы даже человек низкого роста. Гондола была сделана такой маленькой потому, что каждый грамм ее веса был на учете. Каждый лишний грамм снижал предельную высоту, на которую мог подняться стратостат, а для достижения большей высоты он требовал дальнейшего увеличения и без того огромного шара с газом.
Еще острее стоит вопрос о весе космических кораблей всех видов, в том числе и искусственных спутников. Здесь каждый лишний грамм требует повышения начального веса топлива. И поэтому, по всей вероятности, кабина первого обитаемого искусственного спутника будет еще теснее, чем была кабина стратостата.
Скорчившись, поджав ноги к коленям, упираясь лбом в приборные доски, дыша на замерзающие пальцы, в которых уже не держится карандаш, будет работать первый ученый, ставший космическим путешественником. Если его пребывание в космосе будет рассчитано не на несколько часов, а на несколько суток, то и спать придется ему так же, в этом же пневматическом кресле, не разгибая ног и спины. Но, чувствуя немоту во всем теле и не имея возможности потянуться, этот человек будет дрожать от счастья, следя за показаниями приборов, наблюдая все новые и новые удивительные явления, подтверждающие или опровергающие начисто его первоначальные теоретические предположения. И свое неудобное тесное сидение он не променяет на самое удобное кресло в мире. А его счастью будут завидовать тысячи людей на всех континентах…
Этот обитаемый космический спутник будет не очень отличаться от описанной нами искусственной луны, населенной автоматами. Он будет, конечно, иметь несколько большую величину, герметически закрываться. В нем будет мягкое пневматическое кресло, которое смягчит большие ускорения при взлете. Кроме приборов для исследовательской работы, гелиоэлектростанций для зарядки аккумуляторов и радиостанций для связи, в нем будут еще размещены баллоны с кислородом для дыхания и устройства с химическими поглотителями углекислого газа. Заслонка от прямого действия солнечной радиации, — видимо, ее роль будет выполнять гелиоэлектростанция, — минимальный запас воды и пищи — вот и все, пожалуй, что будет предназначено для удобства человека в этом спутнике. Возможно, спутник будет состоять из двух частей, соединенных тросом и вращающихся вокруг общего центра. Это будет сделано для того, чтобы создать центробежную силу, заменяющую силу тяжести. В этом случае приборы астронавта будут снабжены гироскопом, обеспечивающим их постоянное положение в пространстве, несмотря на вращение всей системы.
Разрабатываются в настоящее время проекты искусственных спутников и большей величины. Так, уже упоминавшийся ученый Эрике считает возможным создание искусственного спутника с людьми в виде самолета с защитными устройствами от воздействия аэродинамического нагрева. Общий вес такого спутника около 5 тонн. Он рассчитан на один облет вокруг земного шара на высоте 150 километров.
По предположениям, первая искусственная луна, отработав положенный срок на круговых орбитах, сгорит при падении в более плотных слоях атмосферы. Конечно, ее можно было бы спасти, но… овчинка выделки не стоит. Для того чтобы снабдить ее устройствами, которые позволят не слишком быстро погасить скорость движения, а затем спокойно спуститься сквозь атмосферу, пришлось бы пожертвовать частью аппаратуры, чтобы сохранить невысокий общий вес, или, увеличив вес, соответственно увеличить и первоначальный вес ступеней ракеты. Конечно, хотелось бы сохранить для музея первую созданную человеком планету, но раз это очень дорого, пусть она погибнет. Она сделала свое дело.
А как же быть в тех случаях, когда искусственный спутник все-таки необходимо опустить на Землю? Например, обитаемый искусственный спутник с человеком?
Видимо, его придется снабдить выдвижными крыльями, управляя которыми он сможет держаться в верхних, более разреженных слоях атмосферы до тех пор, пока скорость его не снизится в несколько раз. Кроме того, его надо будет еще снабдить парашютом, который позволит ему благополучно приземлиться, затормозив падение в нижних слоях атмосферы. Может быть, придется снабдить его и реактивным двигателем для торможения скорости, а значит, и запасом горючего.
Но этот вопрос отнюдь нельзя в настоящее время считать уже решенным; торможение в атмосфере — дело отнюдь не такое простое, как кажется. Метеоры, вторгшиеся в атмосферу, нередко сгорают в ней без остатка. Очевидцы рассказывают, что «Фау-2» во время падения на Лондон светились слабым красным цветом. По расчетам, и космическая ракета должна накалиться в атмосфере до 700°. Для того чтобы уменьшить эту температуру торможения, надо растянуть его на возможно более продолжительное время. А это тоже очень непросто.
Только дальнейшие исследования теоретического и экспериментального характера в области аэродинамики сверхвысоких скоростей в газах сверхвысокого разрежения позволят дать окончательные рекомендации по этому вопросу. Итак, тормозные крылышки и устройство для помещения парашюта — вот что будет находиться снаружи первых обитаемых искусственных спутников.
КОСМИЧЕСКИЙ ОСТРОВ
Все выше и выше будут забрасываться ракетами искусственные луны, все большей и большей величины они будут, все больше комфорта будут предоставлять своим пассажирам. И наконец, далеко за пределами атмосферы, на расстоянии нескольких тысяч километров от Земли, начнется строительство «вечного» искусственного спутника. Вечного потому, что если только не решат иначе его создатели, он никогда не сойдет со своей орбиты, вечно будет кружиться вокруг Земли.
Один из проектов обитаемого искусственного спутника предложил инженер Б. Ляпунов. Этот искусственный спутник будет собираться в космическом пространстве из остовов ракет, брошенных на эту орбиту с таким расчетом, чтобы они там встретились. Первые строители космического пространства в специальных костюмах, приспособленных для работы в пустоте, будут скреплять между собой эти летящие с огромной скоростью относительно Земли, но медленно плывущие друг относительно друга куски ракет. Бесспорно, этот спутник будет цельносварным, причем сварен он будет совершенно новым, не известным на Земле способом сварки — гелиосваркой. Вогнутые зеркала и легкие линзы, концентрирующие в одной точке потоки солнечных лучей, — вот сварочные аппараты космических сварщиков. А какие чистые, сверкающие неокисленным металлом швы — без малейших включений шлаков, пузырьков газа — будут получаться в космическом пространстве!
Один из проспектов космической гелиоэлектростанции. Зеркало 1 концентрирует солнечные лучи на парообразователе 2. Полученный в нем пар высокого давления поступает в паровую турбину 3, вращающую электрогенератор 4. Отработавший пар поступает в холодильник 5, конденсируется, и конденсат насосом 6 снова подается в парообразователь.
По всей вероятности, космические строители будут привязаны к строящемуся искусственному спутнику тонкими, но прочными нейлоновыми канатами. Тяжести этих «оков» они не почувствуют — там нет тяжести, — а помешать зазевавшемуся астронавту улететь навсегда в космическое пространство они смогут. Ведь каждый неудачный толчок, случайное движение могут там вызвать стремительный полет. И через несколько минут человек, если он не будет привязан к массивному корпусу спутника, превратится в крохотную звездочку, стремительно удаляющуюся в мировое пространство. Попробуйте найти в нем вот так случайно «упорхнувшего» человека!
Конечно, космические строители будут снабжены запасом портативных ракет, с помощью которых они смогут передвигаться в пространстве; их костюмы будут иметь приемно-передающие радиостанции, чтобы они могли в случае нужды позвать на помощь и дать пеленг для своего обнаружения. Они наденут ботинки с магнитными подошвами, которые позволят им твердо ступать по стальным деталям космического острова, хотя тяжелой стали там будет и не очень много. Но нейлоновые шнуры все равно не окажутся лишними.
Ракеты, ставшие искусственными спутниками Земли, — вот единственные детали будущего космического острова. Строители сварят их друг с другом так, что образуется огромное кольцо, висящее в космосе. Кольцу придадут вращательное движение, и на космическом острове появится искусственная тяжесть.
Ни один кусочек металла, ни один грамм вещества не пойдет в отходы на этом строительстве. С самого начала оно обзаведется своей энергетической базой — гелиоэлектростанцией. Зеркала ее — это разрезанные вдоль и разогнутые так, чтобы образовать параболоид, металлические корпуса ракет. Внутренние поверхности этих ракет, ставших зеркалами, ещё на Земле будут тщательно отполированы.
В фокусе параболоида космической гелиоэлектростанции находится паровой котел — медная трубка, в которой движется вода. Котел этот прямоточный, — пройдя вдоль всего зеркала вода целиком испаряется. Пар высокого давления поступает в находящуюся в тени зеркала паровую турбину, а из нее — в свернутую спиралью трубку — конденсатор. Сколь угодно глубокое охлаждение можно обеспечить в этом конденсаторе, отдающем тепло теплоизлучением непосредственно космическому пространству, имеющему температуру, близкую к абсолютному нулю. Величина конденсатора рассчитана таким образом, что в нем поддерживаются температура около 4° выше нуля и давление в несколько сотых долей атмосферы.
Сконденсировавшуюся воду насос — обычный центробежный насос высокого давления, приводимый в движение от вала паровой турбины, — подает снова в паровой котел. И цикл начинается сначала. Вода забирает тепло солнечных лучей и отдает его лопаткам турбины, а затем снова возвращается за порцией тепла.
Возможно, что теплоносителем, рабочим телом в космической паротурбинной установке, будет и не вода. Ученые подберут такое рабочее тело, которое сможет лучше использовать громадную разницу температурных перепадов между освещенным концентрированными солнечными лучами «паровым котлом» и затененным конденсатором, по существу погруженным в холод космического пространства. Между тем крайняя нижняя температура, при которой еще можно работать с водой, чрезвычайно высока — 0°!
С валом паровой турбины соединен вал электрогенератора. Вырабатываемый в нем электрический ток поступит в распоряжение строителей искусственного спутника. Гелиоэлектростанция будет довольно устойчиво висеть в пространстве. Устойчивость ей придает наличие быстровращающегося ротора паровой турбины и электрогенератора — своеобразного могучего гироскопа.
В устройстве ротора турбоагрегата для космической гелиоэнергоустановки будет одна интересная деталь. Не весь ротор будет вертеться в одну сторону. Вал ротора будет разделен на две части, обладающие строго одинаковым моментом инерции и вращающиеся навстречу друг другу. Если инженеры не предусмотрят этого, вся гелиоэлектростанция придет во вращательное движение — ведь под ней нет фундамента, которому она сможет передать реактивный момент, как это происходит у «земных» паровых турбин.
Конечно, все оборудование гелиоэлектростанции — турбины, электрогенератор, холодильник — будут изготовлять на Земле, а в космосе только монтировать.
Невдалеке будет смонтирован и гигантский телескоп искусственного спутника. Его зеркало диаметром в несколько десятков метров сделают из тончайшего металла. И астрономы не боятся, что оно прогнется или изменит свою форму, как изменяют свою форму, прогибаясь под собственной тяжестью, линзы крупных телескопов на Земле. В космосе тяжести нет. А вот поворачивать это зеркало, действительно, надо будет очень осторожно, иначе его изомнут инерционные усилия. Только из-за этого придется снабдить сверкающий параболоид космического телескопа с выпуклой стороны тонкими ребрами жесткости.
Еще больше по размерам будет космический радиотелескоп. Его сеть из упругой тонкой проволоки займет площадь в несколько десятков тысяч квадратных метров.
Астрономы, физики уже усядутся за выполнение программ своих научных работ, когда строители еще далеко не закончат отделки основных помещений космического острова. Через каждые несколько часов будут прибывать с Земли все новые грузовые ракеты. Из их корпусов сварят второй ряд кольца. Одновременно в середине смонтируют космопорт и оранжерею. В центре кольца встанет большая труба. Прилетающие на космический остров пассажирские ракеты будут влетать в эту центральную трубу, ось которой будет всегда ориентирована строго в одном направлении пространства. В стенках этой трубы устроят гигантские шлюзы, в которые могут быть помещены космические корабли до 100 метров длиной. Это будут как бы стоянки космических кораблей, их ремонтные базы.
Остальную часть пространства внутри кольца космического острова займет оранжерея. Ее «нижнее» дно сделают также из листов обшивок ракет, а переднюю, обращенную к Солнцу сторону закроют пластмассовой прозрачной крышкой диаметром примерно в 250 метров. Расчеты этой крышки на прочность доставят в свое время немало хлопот инженерам. Хотя давление воздуха в оранжерее предполагается поддерживать и значительно ниже атмосферного, общее давление его на огромную площадь этой прозрачной крышки получится огромным. Для прочности рамы передней прозрачной стенки соединят металлическими тягами с дном оранжереи.
Проект искусственного спутника, собираемого из корпусов грузовых ракет, заброшенных с поверхности Земли на его траекторию. Собранные в гигантское кольцо, вращающееся вокруг своей оси, эти цилиндрические корпуса 1 являются складами, цистернами для горючего, жилыми помещениями и лабораториями. Центральная труба 2 служит космопортом для космических кораблей; помещения 3 рядом с ней используются как доки для ремонта и дозаправки космических кораблей. Под чешуйчатой поверхностью 4 из прозрачной пластмассы находится оранжерея. Рядом с искусственным спутником висят в пространстве гелиоэлектростанции 5. Количество вырабатываемой ими электроэнергии регулируется степенью поворота к лучам Солнца их зеркал (также сделанных из развернутых корпусов ракет). Здесь же находится гигантское зеркало 6 телескопа с обсерваторией 7. Для связи с Землей и космическими кораблями служат направленные антенны 8. Для выездов в пространство используются одно- и многоместные «космические велосипеды» 9.
Когда работы будут закончены, здесь буйно зазеленеет растительность. Резкое изменение условий жизни, видимо, вызовет и резкое изменение форм растений. Космические садоводы предполагают, что здесь будут выращиваться невиданных на Земле величины, вкуса и питательности плоды…
Но это в далеком будущем. Строителей же первого космического острова больше всего будет беспокоить качество сварных швов. Они должны обеспечивать полную герметичность. Иначе произойдет утечка воздуха, которая может кончиться катастрофой для всего населения космического острова.
И наконец, настанет момент, когда монтаж острова будет закончен. Прилетающие сюда ракеты станут привозить не детали острова, не материалы для монтажа, а горючее. Им заполнят баки космических ракет, органически вошедших в состав острова. Космический остров превратится в огромную летающую в пространстве… нефтебазу.
Привозящие горючее космические корабли уже не станут использовать как строительный материал, а будут возвращать на Землю. Десятки рейсов совершит каждый из них, и только когда совсем износятся его детали, будет он приобщен к общей массе космического острова и превратится в одну из его цистерн.
А в космодроме — центральной трубе космического острова — будут уже собираться аппараты для дальних космических рейсов.