Один из создателей известной ракеты «Фау-2», работающий ныне в США, Вернер фон Браун, опубликовал проект трехступенчатой ракеты, которая, по его мнению, могла бы обеспечить грузопассажирские сообщения со строящимся искусственным спутником. Общая высота всех ступеней этой ракеты составляет 80 метров, диаметр самой широкой нижней части — 20 метров, а общий вес будет равен примерно 6400 тоннам. Таким образом, этот космический корабль по своим начальным размерам и весу напоминает небольшой крейсер.
В качестве горючего для двигателей в этой ракете предполагается использовать азотную кислоту и гидразин, подаваемые в камеры сгорания насосами высокой производительности. В настоящее время гидразин и азотная кислота являются самым энергичным известным нам химическим топливом и поэтому наиболее пригодным для космических ракет.
Насосы для подачи гидразина и азотной кислоты в камеры сгорания приводятся в движение турбинами, работающими на перекиси водорода. Значит, кроме основного запаса горючего, для работы реактивных двигателей ракета должна будет захватить и баллоны с перекисью водорода.
Моторная группа первой ступени ракеты, по замыслу Брауна, coстоит из 39 главных моторов и 12 моторов для управления. Общая тяга всех этих двигателей составит 12 800 тонн, то есть в первый же момент вдвое превзойдет вес космического корабля. В течение 84 секунд выгорит 4800 тонн горючего, что составляет 75 процентов веса всей ракеты. Опустошенная первая ступень отцепится от космического корабля и на парашюте спустится на Землю. В работу включится моторная группа второй ступени, состоящая из 22 основных двигателей и 12 двигателей для управления. Когда топливо в ней выгорит, она так же отцепится и спустится на Землю.
Отцепляющиеся ступени ракет не должны пропасть, их предполагается использовать не для одного полета. Поэтому спуск их будет осуществляться на парашютах, а в момент приземления для торможения скорости предполагается зажигать пороховые ракеты.
Третья и последняя ступень ракеты имеет всего пять жидкостных ракетных двигателей. В носовой ее части расположено помещение для команды, грузов, приборов управления и кабина управления. Две пары стреловидных крыльев, снабженных рулями управления и элеронами, предназначаются для планирования и спуска при возвращении на Землю.
Разработаны и другие проекты составных ракет для сообщения с искусственным спутником. Интересный проект большегрузной ракеты такого типа был доложен на 9-м съезде американского ракетного общества.
По этому проекту, ракета для связи с искусственным спутником — ее назвали «космическим паромом» — состоит из трех ступеней. Каждая из ступеней имеет свои треугольные крылья и убирающиеся шасси; каждой управляют собственные команды. Общая высота ракеты в собранном виде достигает 85,5 метра. Общий вес конструкции составляет 9000 тонн, из них на долю горючего приходится 7800 тонн. Вес последней, третьей ступени, которая достигнет орбиты искусственного спутника, отстоящего на 800 километров от поверхности Земли, вместе с людьми и грузами составляет 35 тонн.
Первая, самая крупная ступень обеспечивает подъем всего гигантского «космического парома» на высоту до 40 километров и сообщает ему скорость около 375 километров в час. Отцепившись, она опустится, как обыкновенный планер, примерно в 480 километрах к востоку от места взлета.
Вторая ступень доведет «паром» до высоты в 65 километров, так же отцепится и спланирует в 1600 километрах от места взлета.
Включится двигатель третьей ступени. Он и доведет «паром» до искусственного спутника. Высадив людей и разгрузившись, он вернется на Землю и приземлится на том же самом месте, с какого взлетел.
Предложенная конструкция составной ракеты также рассчитана не на один, а на ряд рейсов. Первая и вторая ступени, опустившиеся на землю далеко от исходного пункта взлета, вернутся к нему по воздуху. К их крыльям будут прицеплены реактивные или поршневые двигатели, часть баков будет заправлена горючим, и они, как обыкновенные самолеты, вернутся, ведомые своими экипажами, к месту старта. Здесь их соберут снова в трехступенчатую составную ракету, заправят горючим, и «паром» будет готов для новой космической переправы.
Третья ступень этой космической ракеты, получившая круговую скорость, может стать и составным звеном, деталью при постройке космического спутника.
Аналогичные проекты есть и в других странах. Все это свидетельствует о том, что при известных затратах идея создания даже крупного искусственного спутника Земли является, с точки зрения современной техники, абсолютно реальной и осуществимой.
ЛАБОРАТОРИЯ В КОСМОСЕ
Космос… Это же «пустота». Ничего там нет… И зачем стремиться в эту пустоту? Разве на Земле так уж плохо?
Так рассуждают некоторые малознающие люди.
Но на вопрос о том, что нам сразу же дает завоевание космоса, ответить следует.
Прежде всего космос — это не пустота. Космическое пространство содержит, хотя и очень разреженные, облака пыли и газа. Кроме того, оно пронизано лучами солнечной и звездной радиации, гравитационными, электрическими и магнитными полями.
Первыми в космос полетят ученые. Их привлекают необыкновенные условия, которые они там смогут создать для своих опытов.
Прежде всего — невесомость. Биологи будут ставить опыты с растениями и животными, металлурги — изучать кристаллические структуры металлов, застывающих без воздействия тяжести, физики — взаимодействие невесомых сред, например газа и жидкости.
Космические лучи. Ученые поднимают многотонные приборы для исследования космических лучей на вершины высочайших гор. Советские ученые А. И. Алиханов и А. И. Алиханян ведут исследование космических лучей на горе Арагац в Армении на высоте 3250 метров над уровнем моря. Приборы для изучения космических частиц поднимают шары-зонды и высотные ракеты. И все-таки ни один ученый в мире не исследовал еще космических лучей в их натуральном, не искаженном атмосферой виде. Разгадка тайн космических лучей значительно двинула бы вперед наши знания о природе микромира элементарных частиц. Только в космическом пространстве ученые получат возможность изучать космические лучи в их первозданном виде.
Солнце. Его деятельность слишком много значит для жизни на Земле, чтобы нас не интересовали тайны его излучения. Между тем до нас оно доходит далеко не полным; сквозь атмосферу проникает меньшая половина спектра. Изучить полный спектр Солнца, его изменение, влияние этих изменений на погоду на Земле, на магнитные бури, на движение атмосферы — все это можно будет сделать только с внеземной лаборатории.
Ответить на вопрос, удобно ли вести наблюдения с Земли, могут астрономы. С их точки зрения, на Земле работать совсем не так уж хорошо, как кажется с первого взгляда. Во-первых, астрономов очень не устраивает непрозрачность атмосферы для многих видов излучения. Если бы эти лучи достигали дна воздушного океана, астрономы заставили бы их рассказать еще очень многое о Вселенной. Во-вторых, астрономов не устраивают постоянные волнения в атмосфере: из-за них дрожит и расплывается, теряет четкость диск планеты, видимой в телескоп. И, прильнув к окуляру, астроном проклинает земные условия наблюдения. Он мечтает о космической обсерватории. О, как много нового открыл бы он во Вселенной, если бы смог работать там, вне Земли, вне атмосферы!
Температуры. В лабораториях ученых работают сутками сложные, дорогие, энергоемкие аппараты, создавая в крохотном объеме температуру, близкую к абсолютному нулю. Покрываются толстым слоем льда и инея трубопроводы, 100-градусным морозом пышет от стеклянных и металлических стенок, и, наконец, в пробирках появляются первые капли прозрачной легкой жидкости — сжиженного водорода или гелия. А дальше вниз по шкале температур путь еще тяжелее. И в результате на несколько минут в объеме пробирки создается температура всего на несколько десятых градуса выше абсолютного нуля.
Температура космического пространства — лаборатории неограниченной величины — всего приблизительно на 4° выше абсолютного нуля. Чтобы получить такую температуру, надо только заслониться от лучей Солнца рядом экранов. Сколько новых тайн природы откроет физик, обладая неограниченной возможностью использовать столь низкие температуры!
А рядом, сконцентрировав линзой или вогнутым зеркалом солнечные лучи, он получит температуру в несколько тысяч градусов. Возможность таких контрастов температур — еще один важный путь для исследователя.
— Так что же? Внеземная станция нужна только ученым? Только для того, чтобы было написано еще несколько толстых книг, пересыпанных формулами, не понятными для подавляющего большинства людей?
Да, первыми завоюют космос ученые. Они всегда бывают первыми разведчиками страны неведомого. Это ученые первыми поднялись в небо на воздушном шаре, а теперь мы пользуемся услугами авиации. Это ученые в своих пробирках намешали химических специй, чтобы мы ходили сейчас одетыми в шелковой одежде, доступной так недавно лишь королям и вельможам. Это ученые первыми накрутили проволочек и катушек, чтобы мы могли слышать и видеть у себя в комнате по радио и телевидению весь мир.
Сегодняшнее открытие ученого, зашифрованное в рогатых математических формулах и специальных символах, кажущееся, на первый взгляд, таким отвлеченным и сугубо теоретическим, завтра дает невиданный толчок развитию техники, а послезавтра облегчает наш труд, дает нам новые удобства в жизни, сделает ее ярче, полнее.
Интересов одной только науки достаточно для того, чтобы эту цель — создание внеземной лаборатории на искусственном спутнике — считать не только окупающимся, а прямо-таки чрезвычайно выгодным предприятием.
Но интересы не только завтрашнего, а и сегодняшнего дня заставляют нас стремиться в космическое пространство.
Атмосфера Земли, на дне которой мы живем, простирается на высоту выше 1000 километров. И все же она представляет собой единое взаимосвязное целое. То, что происходит в ее верхних слоях, определяет происходящее в нижних. Как улучшатся прогнозы погоды, когда метеорологи получат возможность узнавать о состоянии верхних слоев атмосферы, наблюдаемой с искусственного спутника! А не понимающих важности точного прогноза для транспорта, для сельского хозяйства, для строительства, наверное, уже не осталось.
В атмосфере Земли движутся в настоящее время не только высотные ракеты, но и самолеты — пассажирские, почтовые, грузовые. С каждым годом растут скорости движения самолетов, а вместе с тем растет и сопротивление воздуха их полету. И наконец, наступает такой момент, когда колоссальное увеличение мощности двигателей, сжигание огромных количеств топлива почти не вызывает повышения скорости самолета. Сопротивление воздуха съедает весь прирост скорости.
— Достигнут звуковой барьер, — говорят ученые…
Где же выход? Как преодолеть звуковой барьер?
На высоте 5 километров плотность воздуха в 1,6 раза ниже, чем у поверхности Земли, а на высоте 20 километров она меньше, чем у Земли, в 15,6 раза! Но и там сопротивление воздуха еще очень велико. Поэтому дальнейшего резкого повышения скоростей самолетов вероятнее всего ожидать с завоеванием больших высот полета, с переносом воздушных трасс в ионосферу. Но это можно будет осуществить, только изучив существующие там условия. А ведь ионосфера — это преддверие космического пространства. И удобнее всего изучать ее будет именно с искусственного спутника.
Космос — это место, из которого одним взглядом можно окинуть целую половину земного шара. А это не так уж неважно не только для метеорологов, наблюдающих за движениями облачных масс. Специалисты по телевидению утверждают, что если бы удалось установить в космосе на искусственном спутнике телерадиопередаточную станцию, они обеспечили бы высококачественный прием телепрограммы на целой половине земного шара. А с помощью трех таких станций они берутся охватить весь земной шар. Это ли не заманчиво!
Космос — это неисчерпаемые запасы энергии, забираемой, так сказать, из первоисточника — прямо от Солнца. И может быть, вслед за учеными первыми с прямыми практическими целями в космос двинутся энергетики — строители гелиоэлектростанций.
Но ведь организация такой внеземной лаборатории — это еще и очередной шаг для завоевания других планет.
«Наука достигла такого состояния, когда реальна посылка стратоплана на Луну…»