Реактивное движение (1932)

Реактивное движение есть то, которое производится отдачей огнестрельных орудий.

Кажется странным, что неуклюжую силу, откатывающуюпушку во время выстрела, надеются использовать не только для быстрых движений в разреженных слоях воздуха (в стратосфере), но и для молниеносных скитаний между планетами и звездами.

Мною доказано, что взрывающееся вещество может сообщить какую угодно скорость аппарату, в котором это вещество (в достаточном количестве) взрывается.

Когда вес снаряженной ракеты (условное обозначение) возрастает в кратной (геометрической) прогрессии, то скорость ее увеличивается также беспредельно, но в прогрессии арифметической.

Истинная окончательная скорость снаряда зависит от скорости вылетающих из трубы (сопла) газов и от величины за* паса топлива (например пороха).

Произведенные Годдаром и др. опыты показали, что скорость вылетающих из дула газов может доходить до 3 и более км/сек. Теория показывает, что в пустоте при довольно длинной конической трубе и при самых энергических взрывчатых веществах она может доходить до 5—6 км/сек.

Скорость ракеты в 8 км/сек достаточна, чтобы вечно носиться выше атмосферы кругом Земли в качестве ее спутника. Скорости в 12 км/сек довольно, чтобы стать на орбиту Земли и сделаться таким образом маленькой планетой. Наконец, скорость в 16 км/сек может одолеть притяжение всех планет и Солнца. Тогда снаряд будет вечно удаляться от нашей солнечной системы и легать в Млечном Пути (Галактика) среди иных солнц и планет. И это случится уже тогда, когда запас взрывчатого вещества превысит вес ракеты всего только в 15 раз.

Но возможны ли такие запасы? Даже в рекордных аэропланах масса горючею не превышает вес аппарата.

Чтобы вес горючею с кислородом в 15 раз превышай вес ракеты, нужны такие условия:

• 1. Элементы взрыва (нефть и кислород) не должны производить давление на заключающие их сосуды (дабы они не были массивны).
• 2. Они долж’ны быть плотны, чтобы не занимать много места. В этом отношении жидкий водород не годится, так как •он в 14 раз легче воды.
• 3. Надо, чтобы ускорение снаряда не было больше Ю м/сек², иначе относительное утяжеление элементов взрыва и всех частей снаряда заставит делать его прочнее и массивнее. Поэтому движение снаряда выгоднее делать наклонным.

Условия безопасности, легкости и хорошего действия ракеты состоят в следующем:

• 1. В разделении элементов взрыва, постепенное соединение которых дает реактивное давление.
• 2. В конической трубе, в узкой части которой смешиваются и взрываются порции взрывчатых веществ.
• 3. В поршневых насосах, накачивающих элементы взрыва.
• 4. В периодическом накачивании. Это ряд холостых выстрелов, производимых примерно 50—100 раз в секунду. После каждого выстрела сопло освобождается от газов, и тогда нужно небольшое усилие, чтобы втсхлкнугь в нее новую дозу составных частей взрыва. При непрерывном взрывании (горении) потребовалась бы от насосов и двигателя к ним большая мощность.

Полет в разреженной атмосфере (в стратосфере), а потом и в пустоте нуждается в следующих средствах сохранения жизни пилота и пассажиров:

• 1. Замкнутый корпус, не проницаемый для газов, как при полете проф. Пикара (он поднялся на 16 км высоты, где воздух был в 6 раз реже, чем у уровня океана).
• 2. Снабжение помещения кислородом. Дневной запас его на человека не превышает одного килограмма.
• 3. Щелочи и другие вещества для поглощения выдыхаемых и выделяемых человеком продуктов
• 4. Запас пищи. Для продолжительного пребывания вне атмосферы могут служить специально подобранные растения, дающие кислород и пищу. Для этого, очевидно, необходимо иметь прозрачные окна и солнечный свет. Его достаточно, так как облаков, воздуха и туманов за атмосферой нет.
• 5. Регулирование внутренней температуры ракеты посредством изменения окружающей и поглощающей солнечный свет поверхности снаряда. Кроме прочной и непроницаемой для газов оболочки прибора, на ней есть еще другая, подобная рыбьей чешуе, которая, надвигаясь, делает ее блестящей, а сдвигаясь и складываясь, обнажает черную непроницаемую поверхность корпуса.
• 6. Предохранительное охлаждение поверхности корпуса от нагревания при полете через атмосферу. Для этого также служит блестящая подвижная чешуя.

Указанные космические скорости (8—16 км!сек) .невозможны в нижних слоях атмосферы, потому что они немедленно теряются благодаря громадному сопротивлению атмосферы.

Но реактивный прибор постепенно приобретает космическую скорость. Очень выгоден наклонный, восходящий, ускоренный полег. Тут полезны плоские крылья. В нижних слоях воздуха скорость небольшая, в разреженной же среде она достигает I—2 км/сек. Но там уже эта скорость не дает большого сопро;

Фиг. 1.

тнвления, потому что воздух очень редок. Не даст эта скорость и большого нагревания поверхности снаряда, так как воздух будет очень редок и холоден. Для предохранения от чрезмерного нагревания ракеты, вероятно, будет довольно одного изоляционного от тепла слоя, например, порошка, пробки. Наиболее подходящее по своей легкости — вторая оболочка.

Даем схематический чертеж этого прибора в простейшем виде с указанием его деталей (фиг. 1).

• 1. Плоские крылья. При небольшом размахе они не будут тяжелы, а при большой длине вдоль снаряда они не будут очень толсты. При малой скорости они будут работать сравнительно слабо, при большой — лучше. Почти плоская их форма при этом необходима.
• 2. Часть подвижной блестящей чешуи. Чем она нормальнее к поверхности ракеты, тем более открывается черная поверхность корпуса и тем ниже температура. Наоборот, чем она r/араллельней корпусу, тем меньше потери тепла и выше температура. Части илиокна, обращенные к солнечному свету, не должны закрываться чешуей для получения высокой темпера-

Фиг. 2. Рисунок из рукописи К. Э. Циолковского. Альбом космических путешествий" .

туры. При полете в атмосфере чешуя должна смыкаться в одну поверхность и регулирование температуры невозможно (фиг. 2).

• 3. Помещение для людей.
• 4. Непроницаемая крепкая оболочка ракеты, выдерживающая давление по крайней мере в одну атмосферу.
• 5. Поэтому выгоднее чешуя сдвижная (как веер).
• 6. Место небольшого мотора.
• 7. Насосы для накачивания кислорода и нефти.
• 8. Место смешения элементов взрыва (карбюратор).
• 9. Коническая труба. Из широкого отверстия вырываются разреженные и холодные газы с относительной скоростью 3—6 км/сек. Эта скорость для каждого прибора постоянна.

Фиг. 3. Чертеж земной (вспомогательной) ракеты со вложенной в нее космической. (Из .Альбома космических путешествий*). Чертежи и подписи сделаны К. Э. Циолковским.

• 10. Два руля отвесных и два горизонтальных. Это рули направления и рули устойчивости. Рули работзют в пустоте благодаря стремительно вылетающим «продуктам горения.
• 11. Жидкий кислород.
• 12. Нефть.

Устройство таких чисто реактивных приборов крайне просто: непроницаемая очень продолговатая поверхность с изоляционной и регулирующей температуру покрышкой; коническая труба с карбюратором, где смешивается жидкий кислород с нефтью; охлаждение трубы производится нефтью, а нагретой нефти — кислородом; отсутствие особых баков (только перегородки); два крохотных насоса и очень слабый мотор (фиг. 3).

Чрезвычайная простота и легкость этого прибора — вот его достоинства. Недостаток же его в том, что он должен нести кислород с собой.

Сначала прибор может ограничиться полетами в нижних слоях воздуха (тропосфере), затем вылетать в пустоту, за атмосферу и, наконец, совершать космические полеты. Возвра;

Фиг. 4. Рисунок из рукописи К. Э. Циолковского. Альбом космических путешествий'.

щение, как показал я и Гоманн, может совершаться без расходования взрывных материалов: сначала быстрое спиральное движение в редчайших слоях воздуха, потом в более плотных, постепенная потеря космической скорости, наконец — планирование и спуск «на почву или воду наподобие обыкновенного аэроплана (фиг. 4).

Это чисто реактивные приборы сулят много. Отчего жо работы в Европе и Америке дали так мало? Так, наиболее удачный полет ракеты Риделя (1931) близ Берлина позволил достичь только 1,5 километра высоты. Другие практические результаты еще слабее.

Ракеты с крыльями Годдара и Свана дали также совершенно ничтожные результаты. Например, реактивный планер Свана весом в 80 кг поднялся на высоту 60 м.

Причины таких малых успехов отчасти в недостатке средств, отчасти в ошибках исследователей. Я указал уже эти ошибки в своей книжке «Звездоплавателям».

Но, кроме ракет, с точки зрения достижения больших скоростей представляют интерес аэропланы высот или стратопланы. Это обыкновенные аэропланы, но снабженные:

• 1) необыкновенно легкими и мощными моторами;
• 2) сжимателем воздуха, т. е. компрессором;
• 3) воздушным винтом с круто наклонными лопастями;
• 4) с многочисленными охладителями и радиаторами.

Полет таких стратопланов возможен только в воздухе.

Устройство их очень сложно и масса по необходимости велика.

По моим расчетам («Аэроплан», 1895), подтвержденным новейшими исследованиями (например Корвин-Круковским, см. книгу проф. Рынина «Суперавиация и суперартиллерия», 1929, стр. 51—53), выходит, что скорость стратопланов при прочих одинаковых условиях пропорциональна квадратному корню из разрежения среды, причем мощность должна возрастать пропорционально скорости полета.

Следовательно, для того чтобы увеличить скорость вдвое, надо или мощность мотора увеличить в 2 раза, что повлечет увеличение веса, или сделать двигатели при той же силе вдвое легче. Последнее — единственный выход. Может быть, со временем достигнут веса двигателей 200 г на силу. Тогда поступательная горизонтальная скорость увеличится в 5 раз. Если, например, при моторах обыкновенного веса она достигала 200 м/сек (720 км/час), то при более легких будет 1000 м/сек (3600 км/час).

На таких самолетах перелет через Атлантический океан может совершаться в 2—3 часа. Это будет на небольшой высоте, где воздух, однако, в 25 раз реже, чем у поверхности океана.

В журналах сообщают, что известный строитель Фарман очень занят высотными самолетами. Он надеется, что на высоте 6 км скорость стратоплана удвоится, а на высоте 12 км — учетверится. На высоте в 6 км атмосфера разрежается вдвое, а на высоте 12 км — вчетверо. Следовательно, и в последнем случае скорость может только удвоиться сравнительно с рекордной — и то при условии, если удельный вес мотора уменьшен вдвое, или вес его и мощность. увеличены вдвое. Но удвоения скорости трудно Ожидать ввиду сложности аэроплана и увеличенного из-за этого веса.

Сообщают, что в Англии в 1932 г. предполагается перелет через Атлантический океан на высоте 16 км, со скоростью 1250 км/час (347 м/сек). На высоте 1G км воздух разрежается в 6 раз. Значит, скорость может быть увеличена в 2,5 раза. Но опять требуется и от двигателя при том же его весе энергии в 2,5 раза больше. Если рекордная скорость на большое расстояние 100 м/сек (360 км/час), то возможно достичь при этом скорости 250 м/сек, а не 347 м/сек. Следовательно, это тоже пока мечта. Мы не принимаем здесь в расчет утяжеление аэроплана от сжимателей и других сопряженных с разрежением воздуха усложнений. Но, без сомнения, все это возможно.

В моем сочинении («Стратоплан полуреактивный») я предлагаю полуреактивные стратопланы. Они тоже сложны, но скорее, чем аэропланы, достигнут желаемого успеха, хотя космической скорости и они достичь не смогут.

Звездоплавание только цель и весьма отдаленная. Она заманчива, если вспомнить возможность использования солнечной энергии, которая в две тысячи миллионов раз больше той, которая достается на долю нашей планеты.

Прежде чем дойти до этой цели, мы должны пройти ряд этапов. Первый этап — усовершенствование обыкновенного аэроплана и получение удвоенной или утроенной скорости полета на высоте 12—18 км, где воздух в 4—9 раз реже. Тогда получим скорость в 200—300 м/сек. Перелет через Атлантический океан сократится до 8—10 часов (см. мой «Новый аэроплан», 1929). Затем появится полуреактивный стратоплан. Его скорость может быть гораздо выше, примерно до 1000 м/сек. Он будет летать на высоте 23—24 км, где атмосфера в 100 раз реже, чем у поверхности океана. Перелет из Америки в Европу будет делаться в 2—3 часа.

Экономических выгод, однако, никаких не получится: теория показывает, что на единицу пути расходуется одна и та же масса горючего. Кроме того, такой прибор очень сложен и дорог. Так что и перелет от этого окажется дорогим. Но сокращается время и достигается высота до 24 км.

Но это еще не полная победа над стратосферой. Чисто реактивный прибор дает возможность проникнуть еще выше благодаря своей чрезмерной простоте и запасу кислорода. Какая в этом случае на практике получится максимальная скорость — решить трудно. Но при скорости больше одного километра в секунду начинает уже обнаруживаться центробежная сила, облегчающая вес ракеты. Если скорость дойдет до 8 км/сек, то снаряд потеряет всю свою тяжесть и унесется за пределы атмосферы. Вот когда будет побеждена атмосфера и одолено земное тяготение. Тогда ракета при своем спиральном восхожДенин будет летать в пустоте подобно маленькой близкой к нам Луне.

Однако едва ли можно рассчитывать на достижение первой космической скорости без некоторых вспомогательных средств.

Вспомогательные же средства состоят в следующем:

1. В предварительном разгоне ракеты по особо оборудованному твердому восходящему пути (фиг. 5), причем она не.

Фиг. 5. Рисунок из рукописи К. Э. Циолковского. Альбом космических путешествий⁴'.

расходует горючее, а пользуется энергией, получаемой из особых сооружений по бокам дороги (как, например, трамвай).

• 2. В многоракетном поезде, летящем в атмосфере, причем только одна из составных ракет приобретает наибольшую скорость и улетает за атмосферу, а остальные возвращаются на Землю (см. мою статью «Космические ракетные поезда», 1929).
• 3. В сообщении летящей уже ракете энергии с Земли, через вещественные или «невещественные» провода (например, поток лучистой энергии).

Получив возможно большую скорость, ракета продолжает ее увеличивать при помощи своей собственной энергии, т. е. путем взрывания запасенного топлива.

Какие получаются выгоды и какое человек получает могущество при одолении тяготения и при завоевании солнечной системы, описано в моей книге «Цели звездоплавания», 1929.

Овладение солнечной энергией, бесплодно уходящей теперь в пространство, не есть еще завоевание лун и планет. Даже.

спуск на нашу Луну, по множеству причин, представляет сложную и трудную задачу. Что же касается больших планет, то об этом пока райе и думать.

Очень доступны астероиды, еще доступнее небесные тела меньших размеров. Они. будут первыми достижениями звездоплавателей.

Надпись на памятнике-обелиске на могиле К. Э. Циолковского в Калуге. (Факсимиле письма К. Э. Циолковского Б. И. Воробьеву, 1911 г.).

Когда же все это будет?

Ни один мудрец не б силах этого предвидеть. Если даже принять в расчет бешеную быстроту прогресса науки и техники настоящего времени, то и то, вероятно, придется ждать десятилетия, если не столетия.

Впрочем, быстрота нарастания прогресса есть величина неизвестная. .Возможно, что указанное время сократится, хотя мы думаем обратное.