Ракетный двигатель вчера, сегодня и завтра
Ракетный двигатель вчера, сегодня и завтра
Профессор Г. В. Петрович, к которому мы обратились с просьбой высказать свое мнение о перспективах развития ракетной техники, начал свой рассказ с полета Юрия Гагарина.
— День 12 апреля 1961 года навсегда войдет в историю завоевания космического пространства, — сказал он. — В этот день юный гигант, испытывая буйно растущие силы свои, в клочья порвал ненавистные оковы, привязывавшие человека прочнейшими цепями тяготения к черной глыбе Земли.
Много тысячелетий длилась ранняя юность человечества. «Колыбелью разума» назвал великий русский ученый нашу планету. И тут же добавил: «Но нельзя вечно жить в колыбели!» Именно в этот день человек вышел за пределы своей колыбели и взглянул со стороны на родную планету.
Да, в этот день человек впервые в своей истории лицом к лицу, а не сквозь зыбкую чадру атмосферы увидел Вселенную, в которой он живет и властелином которой ему предстоит быть.
Этот день стал нашим советским праздником, ибо великий подвиг этого дня принадлежит советскому народу. Но я убежден, что он еще будет утвержден как общий праздник всего человечества, потому что подвиг совершен советскими людьми от имени и во имя всех народов мира.
Накануне этого дня, незадолго до начала дерзкого полета, я пошел на ракетодром. Там находилась она, наша гордость — космическая ракета. В каждый ее аппарат была вложена бездна человеческой мысли, изобретательности, труда и любви. Она простиралась, окруженная многочисленными вспомогательными устройствами, иные из которых и сами по себе могут считаться шедеврами инженерной мысли. И я пошел к ней, потому что все мы, готовившие этот полет, тянулись к ней, предчувствуя ее близкий триумфальный взлет.
Автоматический лифт плавно поднял меня к кабине космического корабля. Через открытый люк я вошел в кабину и сел в комфортабельное кресло космонавта. Слева и справа от меня были удобно расположены органы управления кораблем. В глубине кабины, над смотровым иллюминатором находился глобус с индикатором положения космического корабля в полете. Пройдут часы, подумалось мне, и отсюда будет видна вся планета… Я был хорошо и по-доброму знаком с человеком, в кресле которого сидел, имя которого вскоре стало известно каждому. Было тихо все кругом… Я сидел и думал… И не хотелось уходить отсюда… Чувствовалось приближение великого события…
Не легко бывает иной раз найти исток даже могучей реки. Ключ в небольшом торфяном болотце близ села Волговерховье, окруженный деревянным срубом, лишь условно принимается за исток великой Волги. Может быть, еще труднее в глубине веков найти тот первый исток мысли, который стал ныне одним из самых мощных научных течений — ракетной техникой, космонавтикой, звездоплаванием.
Да, еще древние китайцы, изобретатели пороха, умели делать увеселительные ракеты, запускали огнезвездные фейерверки. Но разве эти потешные огни, которые развлекали и оплывших жиром китайских мандаринов, и темных, невежественных монархов феодальной Европы, которые трепетными огнями озаряли и юный, только что основанный неотвратимой волей Петра I город на Неве, — разве они — истоки современного звездоплавания?!
Историки науки, потрясенные, как и все мы, победами сегодняшней астронавтики, пытаясь подвести под ее здание фундамент, дотошнейшим образом выбрали все, что может пойти на сооружение этого фундамента. Они выбрали в гигантской россыпи фактов все блестки человеческой мысли, связанные с ракетной техникой, не менее тщательно, чем золотоискатель— крупицы золота в лавине песка. И что же осталось в лотке после этой тщательнейшей промывки? Легенда о древнем китайском изобретателе Ван Гу, пытавшемся совершить полет на ракетном аппарате, синхронность зажигания сорока семи пороховых ракет которого обеспечивали сорок семь слуг одновременным поднесением горящих фитилей? Французский поэт Сирано де Бержерак, триста лет назад среди многочисленных чисто фантастических способов полета на Луну упомянувший и ракеты? Герои романа Жюля Верна, сто лет назад придавшие с помощью пороховых ракет дополнительную скорость своему снаряду? Нет, конечно, все эти пусть блистательные для своего времени догадки — еще не истоки космонавтики.
Конечно, давно уже происходило накопление идей и знаний, которые вошли в фундамент ракетной техники. Ведь и знаменитая паровая турбина, изготовленная древнегреческим ученым Героном Александрийским 2100 лет назад, работала на принципе реактивной отдачи. Используется нами и теория реактивного движения водяной струи, созданная в начале XVIII века Даниилом Вернули и развитая в конце века Н. Е. Жуковским. Блестящими являются работы И. В. Мещерского по движению тел переменной массы, опубликованные на рубеже XIX–XX столетий. Эти и многие другие достижения человеческого ума — бесспорно, вклад в ракетную технику. Но все это еще даже не притоки могучей реки — это дожди, из капель которых должны будут возникнуть притоки.
Современная космонавтика родилась на рубеже нашего, XX века. Неугомонным и страстным трудом своим заложил все краеугольные камни ее фундамента один человек. Имя его — Константин Циолковский.
Обычно прежде или рядом с этим именем называют имя Николая Кибальчича. Я далек от того, чтобы не разделять общего восхищения благородством жизни и блеском таланта этого человека. Я убежден, что царские сатрапы совершили преступление перед человечеством, столь рано оборвав его жизнь. Но он не успел сделать того, что должен был и мог сделать. Вся тяжесть подвига упала на плечи Циолковского. Ему по праву и принадлежит за это признательная благодарность от нас, учеников, потомков, последователей.
Вклад Циолковского в космонавтику неизмеримо велик. Можно смело сказать: почти все, что делается сейчас нами в этой области, предвидел скромный провинциальный учитель еще на рубеже века. Несомненно, многое-многое из того, что он говорил, нам еще предстоит сделать. Да, взгляд его был так остр, что он видел не только нас, а и тех, которые придут за нами. Верны и его пророческие слова о том, что человечество «сначала робко проникнет за пределы атмосферы, а потом завоюет себе все околосолнечное пространство».
Циолковский первым создал теорию ракетного движения. Он вывел законы — основные, незыблемые на все времена принципиальной важности законы, по которым движется ракета. Он показал, что может быть достигнуто с помощью ракет. Сбылись и его слова, что вслед «за эрой аэропланов винтовых настанет эра аэропланов реактивных».
Мы используем в своей практической работе бесчисленные блистательные идеи Циолковского — и о торжестве жидкостных ракет над твердотопливными, и о создании искусственных спутников Земли… А ведь это все — фактически только первые шаги осуществления великого духовного наследия Циолковского.
Несомненно, имя Циолковского будет связано со всеми не только нынешними, но и последующими этапами развития ракетного дела на многие-многие не только годы и десятилетия, а и столетия, на весь обозреваемый период предстоящего развития человеческой культуры, науки, техники. Циолковский с исключительной прозорливостью показал, как человечество будет постепенно выходить за пределы земного шара, расселяясь в просторах солнечной системы и дальше, как будет происходить освоение человеком этого мирового пространства. План освоения космического пространства разработан им с исключительными подробностями. Зачастую можно просто удивляться, как он все точно предвидел, вплоть до поведения человека в условиях невесомости. Не случайно Юрий Гагарин, завершив свой полет, сообщил корреспондентам, что Циолковский описал все так, как оно и есть в действительности там, за голубой синевой неба. Можно только поражаться исключительной прозорливости этого гения нашей Родины и всего человечества…
Он предвидел все. И этот удивительный космический корабль «Восток», в котором воплощены развитые и усовершенствованные нами его идеи. И предстоящий взлет, когда корабль оживет, загрохочет всей фантастически огромной мощью своих двигателей и унесет первого космонавта Земли навстречу дружелюбно сияющим звездам…
О, если бы он мог не только предвидеть, но и видеть это!..
Циолковский успел сделать чрезвычайно много. Он был бесконечно щедр, он прямо-таки фонтанировал идеями. Конечно, и не будь его, ракетная техника, звездоплавание пошли бы по тому же самому пути… Но труднее и дольше был бы этот путь. Многим пришлось бы сложить свои жизни, чтобы получить тот же итог, который дала одна жизнь Циолковского.
Вспомните, например, Годара Это был талантливый ученый — и теоретик и экспериментатор. Он начал свои работы по ракетной технике много позже и, по-видимому, ничего не зная о работах Циолковского. И своими теоретическими исследованиями повторил лишь малую часть того, что сделал Циолковский. Он вывел основное уравнение движения ракеты — идентичное тому, что носит ныне имя Циолковского. Но у русского ученого — стройная, глубоко разработанная теория, а у американца — лишь ее первые шаги.
Интереснее экспериментальные работы Годара. Начал он их проводить с пороховыми ракетами. И лишь после знакомства с грудами Циолковского провел в двадцатых годах первую серию экспериментов с жидкостными ракетами. Это были очень примитивные двигатели — с камерой сгорания величиной с апельсин, летавшие всего на несколько десятков метров, да и то не всегда. Но он был первым в мире человеком, начавшим строить жидкостные двигатели… Шли двадцатые годы нашего века…
Это уже было время полного признания ценности работ Циолковского, и настала пора приступить к их практической реализации. В конце двадцатых годов экспериментальные работы начались практически одновременно и у нас, и в Германии. В Германии в центре этих работ стоял тогда Оберт — интересный и смелый ученый. В 1923 году он издал первый свой замечательный труд, посвященный теории и проектированию ракет. Это на двадцать лет позже того, когда был издан классический труд Циолковского по теории ракет. Оберт повторил основные законоположения, выведенные Циолковским. Некоторые стороны теории он развил и дополнил. Но это — отдельные частные проблемы, хотя и интересные, полезные, нужные.
Судьба его дальнейших работ мне кажется глубоко трагичной. Он не имел практической возможности вести экспериментальные исследования. У него не было на это денег. Попытка полурекламного характера создать маленькую ракету была предпринята по заказу кинофирмы «Уфа». По договору, заключенному Обертом с фирмой «Уфа», он обязывался в течение 99 лет считать хозяином всех сделанных ИхМ изобретений в области ракеткой техники эту фирму. В короткий срок, всего около года, он обязывался подготовить и осуществить полет ракеты. Ее запуск приурочивался к выпуску на экраны кинофильма этой фирмы «Женщина на Луне». Оберт, конечно, не успел и не смог выполнить этот пункт договора, финансирование было прекращено, и работа оказалась прерванной в конце 1929 года.
Но работы по ракетной технике в Германии и позже велись энергичнее, чем в других капиталистических странах. В годы второй мировой войны среди ученых выдвинулся Вернер Браун. Созданная под его руководством ракета ФАУ-2 оказала большое влияние на развитие ракетной техники. Полеты ФАУ-2 поразили воображение, дали толчок дальнейшим работам.
Основные идеи, реализованные в конструкции ФАУ-2, принадлежали Циолковскому. Вплоть до таких мелочей, как, например, графитовые рули для управления ракетой.
Конечно, немало было вложено творческой энергии и труда в создание этой машины. Известно давно, что можно создать строгую теорию и на ее основе стройный замечательный проект, но осуществление его потребует столько исследований, поисков, доработок, столько сил, столько творческой энергии, что считать человека, воплотившего идею в металл, простым исполнителем будет абсолютно неправильно.
Грустно другое… Грустно, что немцы, создав интересную машину, нашли ей только одно применение — убивать. Ни одной ракеты не запустили они с научной целью для исследования верхних слоев атмосферы! Понимаете — ни одной!
Конечно, это характеризует не немецкий народ, а направление мышления и интересов нацистской верхушки той проклятой всеми народами фашистской Германии!..
Весной 1929 года был создан и начал свою работу отдел электрических и жидкостных ракетных двигателей в Газодинамической лаборатории в Ленинграде. Тремя годами позже, весной 1932 года, в Москве была организована и развернула свою работу ГИРД — группа по изучению реактивного движения, недавно отпраздновавшая тридцатилетие со дня возникновения. Этим двум организациям — ГДЛ и ГИРД — суждено было заложить основы экспериментальных исследований и создать высококвалифицированные кадры, которым посчастливилось довести до реализации планы прорыва в космос. И чем дальше, тем больше становилось в нашей стране людей и центров, занимавшихся практической реализацией гениальных идей Циолковского.
Уже в 1930 году в Газодинамической лаборатории был сконструирован и вскоре построен первый советский жидкостный двигатель. Сопло этой машины имело критический диаметр в 20 миллиметров. В ней был использован ряд интересных технических решений. Так, остальные камеры сгорания и сопло были плакированы медью. Для обеспечения коррозионной стойкости были позолочены медные нипели форсунок, через которые в камеру сгорания впрыскивались окислители и горючее. На входах в форсунки были установлены дюралевые обратные клапаны с сетчатыми фильтрами. Для герметизации использовались двойные стальные ножевые кольцевые уплотнения. Зажигание осуществлялось с помощью смоченной спиртом ваты, которую укладывали в камеру сгорания и поджигали бикфордовым шнуром через сопло. Работал первый советский жидкостный ракетный двигатель (ЖРД) на толуоле, а в качестве окислителя применялись либо жидкая четырехокись азота, либо жидкий кислород.
Не могу и не буду останавливаться на деталях дальнейшей истории развития советской ракетной техники, но отмечу, что в основном она во все времена занимала ведущее положение. Да, немцы сконструировали и построили ФАУ-2. Но в годы, когда начиненные спрессованной в желто-зеленом камне тола смертью взлетали эти немецкие ракеты (которые не сыграли и не могли сыграть не только решающей, но и существенной роли в ходе войны), у нас, в Советском Союзе, исполнилось 9—10 лет существования жидкостных ракетных двигателей, обладавших лучшими показателями по такому основному параметру, как удельная тяга, снабженных химическим зажиганием, использовавших и эксплуатационно наиболее удобные высококипящие окислители и т. д. Вспомните, ведь еще до первых полетов ФАУ-2 совершили свой легендарный полет на первых в мире ракетных самолетах советские летчики Федоров и Бахчиванджи. И еще до первых полетов ФАУ-2 советские ученые дали в руки защитников нашей Родины легендарные «Катюши» и другое ракетное оружие, которое действительно, не в пример ФАУ-2, способствовало скорейшему разгрому немецких захватчиков.
Да, уже на полях сражений Великой Отечественной войны скрестилось ракетное оружие — наше и хваленой «технически развитой» фашистской Германии. И наше победило…
…Я сидел тогда в кресле первого в мире космонавта, и разрозненные картины прошлого мелькали передо мной. И почему-то именно тогда наиболее полно я представил себе этот крутой, как взлет ветви гиперболы, путь развития советской ракетной техники.
Первый советский ЖРД, о котором уже шла речь, развивал тягу до 20 килограммов. Он не смог бы поднять себя даже с самым минимальным запасом топлива. А сейчас в теле ракеты затаились двигатели — прямые потомки того первого ЖРД, общая максимальная мощность которых составляет 20 миллионов лошадиных сил. Это смешно, но я, помню, пытался тогда представить, сколько места занял бы табун лошадей, насчитывающий такое количество голов? Есть ли в нашей бескрайней стране столько лошадей?..
И этот скачок был осуществлен всего за тридцать лет — на глазах одного поколения! История техники не знает другого примера столь стремительного роста. Обычно удивляются и восхищаются темпами роста авиационной техники. Но развитие ракетной техники, техники звездоплавания, идет несравнимо быстрее.
Вернемся хотя бы к той же ФАУ-2. Эта ракета совсем недавно казалась гигантом. Ее длина—14 метров — вызывала восхищение. А сегодня… Я попытался мысленно поставить эту ракету где-нибудь здесь, на ракетодроме, Она выглядела бы очень скромной, даже мизерной рядом с нашими межконтинентальными и космическими ракетами. Она — нет, я говорю это не для красного словца — просто потерялась бы среди наших обслуживающих наземных агрегатов. А ведь разделяют ФАУ-2 и сегодняшние наши ракеты менее двух десятилетий!
По долгу службы и по любознательности ученого я внимательно слежу за всеми публикациями американской печати по вопросам, связанным с ракетной техникой. Я не собираюсь давать оценку того, на два года или на пять лет они от нас отстали. Я — инженер. И сравнивать буду как инженер. Наши ракеты выводят на орбиты искусственного спутника космические корабли весом до 6,5 тонны. Американские ученые пока могут вывести вес лишь в несколько раз меньший. Им не по силам пока ни осуществление фотографирования обратной стороны Луны, ни длительный полет космонавтов вне Земли. Если сравнить основные характеристики американских ракетных двигателей и наших, разрыв окажется еще значительнее.
Исключительные усилия и ежегодные многомиллиардные затраты американской нации на развитие ракетной науки и техники дадут свои плоды, и в течение шестидесятых годов США достигнут многого в сложном деле проникновения в космос. Для сохранения и впредь ведущей роли Советского Союза в этой области нам необходимо форсированно развивать ведущиеся научно-исследовательские и опытно-конструкторские разработки, не допуская ослабления внимания.
Нет, дело не только в совершенстве конструкции ракетных двигателей… Фундамент современной ракеты — вершинные достижения многих наук: металлургии и электроники, теплотехники и автоматики, ракетодинамики и газодинамики. Мне не хочется приуменьшать достижений американских ученых, их успехов и способностей. Но я убежден, что советские ученые обгоняют или уже обогнали американских в целом ряде главных направлений развития современной науки, а в некоторых отраслях всегда занимали ведущее положение. Именно в этом — секрет наших побед в космических полетах.
И я думал тогда о причинах этого. Да, у нас был, если можно так выразиться, большой «задел» в области ракетной техники. Американцы в свое время недостаточно оценили работы Годара, не дали им развития. Да, у нас были традиции, ведущие еще от Циолковского. Но это ли главное? Нет, конечно же, главное в другом. Главное — в нашем социалистическом общественном строе, который обеспечивает лучшие по сравнению с капиталистическим образом жизни условия для прогресса, для движения вперед всех областей человеческой жизни, в том числе и науки.
Смогут ли обогнать нас американцы? В 1957 году, когда взлетел в небо первый искусственный спутник Земли, они считали, что отстали от нас на один-два года. Прошли эти годы. Догнать не удалось… Америка пока самая богатая в мире страна. Она мобилизовала огромные ресурсы, чтобы догнать Советский Союз, но разрыв увеличился…
Ракеты во все времена их существования применялись не только для целей войны, но и для мирных дел. Не только увеселительный фейерверк, но и сигнал бедствия помогала подать ракета. Она позволяла бросить на палубу тонущего в бурю судна трос с берега. Сегодня младшие родственники ракетного двигателя — двигатели воздушно-реактивные — несут сквозь небо пассажирские самолеты. Широко применяется ракетный двигатель — единственно возможный — для исследования космического пространства. И еще щедрее будет он помогать людям в ближайшие годы.
Жизнь человеческую надо мерить не столько прожитыми годами, сколько сделанным за прожитые годы. Посмотрите, как ускорило темп жизни появление паровоза, телеграфа, аэроплана, радио… Девяносто лет назад гениальный фантаст Жюль Берн отправил своих героев в путешествие вокруг земного шара. Используя разнообразнейшие и самые скорые средства сообщения, они объехали нашу планету за 80 дней. Эта книга французского романиста мало фантастична, но все же совершить такое путешествие за 80 дней было тогда невозможно. Кругосветное путешествие занимало не меньше года. Сейчас — словно резко уменьшилась величина земного шара. На скоростном самолете вокруг него можно облететь буквально за сутки. А используя космические ракеты — и меньше чем за полтора часа.
Конечно же, люди, обладающие возможностью стремительного перемещения в пределах своей планеты, смогут уплотнить свою жизнь, смогут больше увидеть, сделать, успеть…
По-видимому, ракеты позволят еще ускорить пассажирское движение в пределах земного шара. Уверен, что уже в ближайшее время станет равноправным средством транспорта — наряду с железнодорожным, автомобильным и самолетным — пассажирский ракетный транспорт. И поездка из Москвы, скажем, в Австралию или Бразилию будет занимать не недели и месяцы, а считанные минуты.
Это позволит сделать всю нашу планету столь же доступной, сколь доступна для жителей сегодняшнего большого города любая его самая отдаленная улица. И можно будет утром позавтракать в Европе, выступить днем с лекцией в университете Новой Зеландии и вернуться вечером домой… И это не будет казаться удивительным, станет таким же реальным, как сегодня поездка на автомашине в дачный пригород… Конечно, и почта и некоторые грузовые перевозки будут осуществляться с той же скоростью…
Когда это произойдет? Можно ожидать, что лет через десять-пятна-дцать ракетный транспорт станет широко доступным, а вскоре затем и совершенно обычным.
…Я оглядел свою… нет, не свою, а первого космонавта кабину. О ней много говорили, опубликованы ее фотографии. Да, в ней значительно свободнее, чем в пилотской кабине самолета. Ее можно назвать прямо-таки комфортабельной. Могучие советские ракетные двигатели дали возможность конструкторам космического корабля «Восток» не стесняться ни габаритами, ни даже весом… Но это была все же первая в мире кабина космического корабля. Разве такими будут пассажирские салоны ракет, которые совсем скоро начнут бороздить небо над нашей планетой? Ракетчики сумеют обеспечить эти пассажирские межконтинентальные лайнеры соответствующей мощности двигателями!
Какими будут они, ракетные двигатели завтрашнего дня?
В ближайшие годы и десятилетия предстоит дальнейший расцвет жидкостных ракетных двигателей. Нет, далеко еще не исчерпаны возможности этого типа ракеты. Есть множество путей ее совершенствования. Получение сплавов металлов, имеющих большую прочность, меньший удельный вес, высокую жаростойкость, — вот один из далеко не пройденных путей. Создание еще более энергоемких топлив — второй такой путь. Конструктивное усовершенствование отдельных узлов и агрегатов — третий. И так далее, и так далее…
Первый советский жидкостный ракетный двигатель 1930 года рождения имел тягу в 20 килограммов. Не прошло и трех десятков лет, как в нашей стране родились ракетные двигательные установки с максимальной суммарной полезной мощностью в 20 миллионов лошадиных сил. Всего через несколько лет наверняка будут летать ракеты, суммарная мощность двигателей которых на одном борту будет достигать нескольких сот миллионов лошадиных сил. И можно не сомневаться, что еще до конца нашего столетия будут построены ракетные лайнеры с мощностью двигательных установок на борту свыше миллиарда лошадиных сил. Вот они, ближайшие перспективы жидкостного ракетного двигателя!
В литературе встречаются соображения о том, что жидкостный ракетный двигатель не позволяет осуществить глубокую разведку межпланетного пространства, не сможет донести земных астронавтов до Юпитера и Сатурна, Урана и Нептуна, что только создание новых типов ракетного двигателя позволит человечеству осуществить эти полеты.
Да, скорости полета, измеряемые десятками километров в секунду, о которых мы сегодня говорим с великим уважением и которые могут быть достигнуты с помощью жидкостных ракетных двигателей, действительно маловаты, если учесть колоссальные расстояния, разделяющие планеты нашей системы. И поэтому межпланетные полеты с такими скоростями будут занимать не дни и недели, а месяцы и годы… Но, мы уже вспоминали, ведь и кругосветное плаванье даже в конце прошлого века занимало годы. Так это в пределах нашей планеты, а здесь речь идет о солнечной системе! Можно будет на первых порах согласиться и на такую продолжительность межпланетных путешествий! Если можно было годы тратить на первые кругосветные путешествия, то почему не потратить несколько лет на путешествие межпланетное?!
Конечно, все развивается, и, когда пройдет некоторое время, будут созданы более эффективные двигатели для полета в космос и ракеты с жидкостными реактивными двигателями, развивающие скорость полета в несколько десятков километров в секунду, окажутся устаревшими тихоходами.
Когда обсуждают вопрос о двигателе, который придет на смену жидкостной ракете, в первую очередь называют атомную ракету. В печати многих стран опубликованы проекты целого ряда атомных ракетных двигателей. При создании таких двигателей необходимо учесть опасность для обслуживающего персонала, космонавтов и населения. Ведь все известные нам сегодня ядерные процессы — как распада, так и синтеза — сопровождаются радиоактивным излучением. В то же время в связи с большой потребной мощностью атомных ракетных двигателей мощность их реакторов существенно превышает значения, предусматриваемые для самых мощных атомных электростанций. Если потребная тепловая мощность атомного реактора ракетного двигателя измеряется многими миллионами киловатт, то мощность всех видов излучения этого реактора представляет серьезную биологическую опасность, разрушающе действует на полупроводниковую аппаратуру, вызывает нагревание металла конструкции и содержимого баков ракеты. От проникающего излучения не просто заслониться: требуется громоздкая и тяжелая броня для экранирования и двигателя, и электронной аппаратуры, и кабины с космонавтами. Атомные, или как их еще называют, ядерные, двигатели всех предложенных сегодня типов опасны даже при их нормальной эксплуатации и с точки зрения длительного радиоактивного заражения как стартовой, так и посадочной площадок, а также атмосферы. Аварии же ракет с атомными двигателями по последствиям могут быть более тяжелыми, чем с ЖРД.
Атомные ракетные двигатели эффективнее ЖРД только в случае применения в качестве рабочего тела жидкого водорода, отличающегося наибольшей трудностью эксплуатации. Атомные ракетные двигатели в 5—10 раз тяжелее жидкостных ракетных двигателей при одинаково развиваемой тяге и отличаются значительной сложностью эксплуатации, особенно при запуске и при остановке. Использование ядерного горючего делает атомные двигатели наиболее дорогими. Особенно большие затраты требуются при их отработке.
Следовательно, ядерным двигателям после их создания предстоит работать только вне планет и их атмосферы, то есть в космическом пространстве. Взлет с планет и их спутников, лишенных атмосферы, можно производить лишь с помощью жидкостных ракетных двигателей.
Можно представить себе такую схему ракеты, в которой первые ступени снабжены жидкостными ракетными двигателями, а последующие — ядерными. Последние включаются лишь в достаточно разреженных слоях атмосферы и выводят космический корабль на орбиту. При этом должно быть исключено падение отработавшей ступени ракеты с ядерными двигателями на Землю во избежание ее заражения. Последующий разгон ракеты в космическом пространстве, маневрирование могут также осуществляться с помощью ядерных двигателей. Но если задачей является посещение небесных тел, то для обеспечения посадки на них в случае отсутствия атмосферы и взлета при возвращении ракета должна быть снабжена дополнительными ступенями с жидкостными ракетными двигателями.
По-видимому, использование ядерных двигателей в ракетной технике возможно лишь в разумном сочетании с жидкостными ракетными двигателями.
Все это относится к атомным ракетам известных сегодня схем. Но физика элементарных частиц далеко не сказала своего последнего слова. Вполне возможно, что будут открыты новые, ныне неведомые виды ядерных превращений, пригодные для использования в двигателях, не требующие температуры в сотни миллионов градусов, не сопровождающиеся потоками губительного проникающего излучения. Или физики найдут радикальные способы борьбы с недостатками известных нам ядерных процессов. Тогда появятся принципиально отличные от известных схемы атомных ракетных двигателей. Быть может, такие двигатели и смогут конкурировать и заменить жидкостные двигатели ракеты во всех стадиях ее полета. Но пока сегодня — все это в области отдаленных предположений.
В качестве перспективных рассматриваются также электрические ракетные двигатели. Это принципиально отличный тип реактивного двигателя. Среди известных ионных, электротермических и магнитогидродинамических схем этих двигателей наибольшую перспективу имеют те, в которых истекающие частицы рабочего тела, создающие тягу, приобретают огромные скорости не за счет крайне высоких температур, как в некоторых схемах ядерных двигателей, а за счет ускорения в электрических и электромагнитных полях.
Эти двигатели обладают рядом важных особенностей. Прежде всего их удельная тяга в десятки раз больше, чем у жидкостных или у ныне разрабатываемых ядерных ракетных двигателей, а полная тяга — в тысячи раз меньше. Наиболее перспективные электроракетные двигатели могут работать только в пустоте.
В итоге характерными особенностями электроракетных двигателей является пригодность их для использования лишь после того, как ракета выведена за атмосферу и приобрела первую космическую скорость с помощью других двигателей и можно довольствоваться ускорениями полета, составляющими тысячные доли земного. Не годятся эти двигатели из-за малости развиваемой ими тяги и для посадки на небесные тела. Для того чтобы ракета со столь малым ускорением могла достичь больших скоростей полета, длительность непрерывной работы электроракетных двигателей должна измеряться месяцами. Однако весьма высокая удельная тяга позволяет сообщать ракете очень большие скорости при относительно малом расходе рабочего тела, несомого в баках ракеты.
Уязвимым местом электроракетных двигателей является большой вес источников электрической энергии. Конечно, речь идет не о свинцовых аккумуляторах. Таким источником энергии может быть, например, ядерная установка. Мощность используемого реактора относительно невелика, если сравнивать с ядерным двигателем, и защита от радиоактивного излучения представит меньшие трудности, учитывая необходимость защиты кабины космонавтов от космического и солнечного корпускулярного излучения при длительных межпланетных полетах.
В качестве источника электроэнергии может служить и гелиоэлектростанция, использующая энергию солнечных лучей. В этом случае космический корабль окажется окруженным или сверкающими дисками зеркал, или шоколадного цвета, похожими на странные паруса, плоскостями полупроводниковых батарей, в которых будет осуществляться превращение лучистой энергии в электрическую. Такие «космические парусники» в какой-то мере будут напоминать парусники, бороздившие в свое время моря и океаны земного шара. И те и другие получают энергию для своего движения из окружающей среды. Но «космические парусники» окажутся в лучшем положении, чем бригантины и бриги прошлых веков. Не зря существует поговорка: «Жди у моря погоды». Ветер был непостоянен и изменчив. Иное дело космический ветер — солнечные лучи. Они всегда непрерывным мощным потоком пронизывают околосолнечное пространство. По-видимому, назначением электрореактивных двигателей, как это мы можем представить сегодня, является обеспечение разгона и торможения ракеты в космическом пространстве, то есть область их применения еще более ограничена, чем у ядерных двигателей. Но применение электроракетных двигателей позволит поднять скорость межпланетных рейсов до сотен километров в секунду, тем самым резко сократив длительность полета к другим планетам. Пространства солнечной системы, которые кажутся нам сейчас необозримыми, как людям первой эпохи великих открытий казалась необозримой Земля, перестанут поражать, как нас уже не поражает величина родной планеты. Но с Земли в космос сквозь плотное гравитационное поле и воздушный океан электрический двигатель и его электростанцию должна будет вынести ракета с жидкостным реактивным двигателем.
Электрические и ядерные ракетные двигатели могут использоваться лишь в сочетании с жидкостными ракетными двигателями.
Заманчиво создание ракеты, в различных ступенях которой используются все эти три типа двигателей — ЖРД, ЯРД, ЭРД, Такая ракета позволит использовать все преимущества каждого типа двигателя.
Сегодня жидкостный ракетный двигатель — впрочем, в большей мере это относится к советским ракетам — вышел из младенческого возраста и переживает расцвет своей юности. И долго еще не наступит его старость!
…Да, из кабины первой космической ракеты, которой суждено было поднять человека в межпланетное пространство, было видно далеко. В том числе и вперед, в будущее…
Шестидесятые годы нашего века. У их начала — первый выход человека в космос. Несомненно, они вместят и первый полет на Луну. Как будет встречать потрясенная планета первых разведчиков нового материка, изучать собранные коллекции, слушать их рассказы!..
Семидесятые годы нашего века. Нет никакого сомнения, что в эти годы человек побывает и на Венере, и на Марсе. Будут, наконец, найдены разгадки и таинственных спутников Марса, и загадочных его каналов. Будут, наконец, получены бесспорные доказательства тому, единственные ли мы разумные владельцы нашей планетной системы, или мы должны будем разделить эту власть с братьями по мысли. Пусть отставшими от нас, пусть очень отличными от нас, но думающими существами…
Эти же два десятилетия вместят множество других блистательных побед науки и техники. Здесь и создание обитаемых внеземных лабораторий, обсерваторий и станций — на искусственных спутниках Земли, Луны и ближайших планет. Здесь разнообразные и глубокие зондажи космоса. А за пределами этих десятилетий, но, бесспорно, в границах XX века— посещение всех планет, до Плутона включительно!
…Я почти реально увидел бескрайнее черное небо, узор знакомых созвездий — яркий и глубокий, как никогда с Земли — и среди вечных огней Вселенной быстрые искры земных космических кораблей. Они мчались по строго рассчитанным трассам сквозь почти беспредельные пространства холодного и враждебного космоса, неся в своих кабинах и салонах тепло родной планеты, разум человечества. Они, управляемые расчетливой волей пилотов, ложились на орбиты искусственных спутников вокруг миров, не похожих на наш, земной. Они опускались на кристаллические камни спутников больших планет, взлетали со дна зеленовато-желтых метановых атмосфер… Я увидел города искусственных планет, целые эскадрильи обитаемых искусственных миров, движущихся и по законам всемирного тяготения, и по воле управляющих ими людей. Мне предстал отсюда, из кабины первого астронавта, завоеванный, обжитый человечеством космос. Мне предстал расцвет того дела, в первые камни фундамента которого выпало и мне честь вложить свою лепту…
Грандиозной кажется нам сегодня солнечная система. А завтра ее самая крайняя планета станет не более недостижимой, чем сегодня Антарктида. И тогда возникнет перед будущим человечеством новая, еще более головокружительная задача — осуществление межзвездных полетов!
Не верю, что есть у человеческого разума, воли, дерзости какие-либо преграды или границы. Убежден, что в какой-то удивительный день, пришвартовав ли к металлическому астероиду, встав ли на мертвых, промороженных чуть ли не до предельных температур камнях Плутона, будет готовиться к рейсу через межзвездный океан первый галактический корабль, Будут ставиться и решаться еще более смелые задачи, прокладывающие пути в будущее бессмертному, всемогущему человечеству…
…Это удивительная картина — работа двигателей космической ракеты! Это — водопад огня, сопровождаемый рокотом, подобным грохоту тысяч одновременных раскатов грома. И над бушующим огневоротом извергающегося искусственного вулкана, в кабине космического корабля, властелин этой огненной стихии — человек.
Четкий инженерный анализ происходящего в момент взлета космического корабля не может не потрясти самый скептический разум. Двадцать миллионов лошадиных сил! Это мощность десятка крупнейших в мире гидроэлектростанций— таких, как Волжская ГЭС имени Ленина. Это — длящийся не тысячные доли секунды, а несколько минут непрерывно растянутый во времени взрыв многотонных бомб. Но взрыв дисциплинированный, управляемый. Взрыв, покорно выполняющий задачу, которую поставил перед ним человек, — в клочья разметать извечные оковы тяготения.
…В тот чудесный день 12 апреля я стоял на наблюдательном пункте измерительного комплекса. Ярко светило утреннее весеннее солнце. В кабине, в которой я сидел накануне, уже находился ее настоящий хозяин — Юрий Алексеевич Гагарин. Мне было отлично известно, что сделано все, чтобы полет закончился благополучно. По существу он не мог не кончиться благополучно. Были учтены все возможные даже самые неожиданные случайности и предусмотрены меры спасения человека из любой ситуации. И все-таки мы все, конечно, волновались, хотя об этом не говорили и старались ничем не проявлять этого…
Успокаивал голос Юрия Алексеевича. Усиленный репродуктором он вселял в нас всех уверенность в успехе.
Я не смогу рассказать, что было после того, как бушующий огненный вихрь подхватил ракету и понес ее сквозь голубое небо. Какими глазами и с каким чувством следил я за ее полетом. Помню только сообщения с борта космического корабля и доклады с измерительных пунктов по трассе полета. Нет, я, кажется, не произнес ни слова. Говорить мне надо было бы только в том случае, если бы неожиданно что-нибудь случилось. Но ничего не произошло… А когда выключилась последняя ступень и космический корабль вышел на свою почти круговую орбиту — началось всеобщее ликование. Через несколько минут все радиостанции Советского Союза сообщили миру о том, что первый на земле человек вылетел в космическое пространство.