Павел Клушанцев - К другим планетам

Снаряд плавно поворачивает и начинает снова приближаться к Земле. Теперь, когда он летит к Земле, то есть вниз, он начинает разгоняться. Скорость его возрастает, и поворачивать становится все труднее. Поэтому «довернуть» до самой Земли снаряду так и не удается. Он проносится мимо Земли, полого огибая ее с той стороны, где стоит пушка. Интересно, что, пролетая около пушки, он снова будет иметь скорость 10 километров в секунду. Поэтому дальше он полетит опять по тому же самому пути, по той же орбите.

Орбита эта, как видите, не круговая. Она похожа на вытянутый круг. Такой вытянутый круг называется: «эллипс». А орбиту, имеющую такую форму, называют «эллиптической».

Очень важно вот что. Стоит совсем немного увеличить скорость при выстреле, так называемую «начальную скорость», и орбита вытянется очень сильно.

Смотрите, если при выстреле толкнуть снаряд чуть сильнее, он отправится в полет с начальной скоростью не 10, а 11 километров в секунду и полетит уже в несколько раз дальше, «дотянет» до половины расстояния, отделяющего нас от Луны.

Если теперь добавить самую крошечку, всего одну десятую километра, или 100 метров в секунду, то снаряд пролетит еще вдвое дальше и сможет долететь до Луны.

А при начальной скорости 11,2 километра в секунду снаряд улетит за Луну, дальше в космос. При такой скорости он уже не завернет обратно и никогда не вернется к Земле.

Поэтому скорость 11,2 километра в секунду называют «освобождающей скоростью» или «скоростью отрыва».

Брошенный с такой скоростью снаряд может стать искусственной планетой. Он будет кружиться вокруг Солнца, как Земля.

Чтобы добросить снаряд до Марса или до Венеры, нужно бросить его еще немного сильнее. Нужно, чтобы он полетел с Земли со скоростью около двенадцати километров в секунду. Но добросить - это ведь еще не значит попасть.

Предположим, что мы хотим попасть в Луну. Мы швырнули снаряд с начальной скоростью 11,1 километра в секунду.

Вылетев из пушки, снаряд летит в космос, удаляясь от Земли, как брошенный к небу мячик, все медленнее и медленнее. Приближается к Луне наш снаряд уже совсем, как говорят артиллеристы, «на излете». Скорость его уменьшилась в десятки раз, и он «плетется» не быстрее обычного самолета.

Луна же не стоит на месте и не ждет. Она сама движется вокруг Земли по своей орбите, и довольно быстро.

За час она пролетает расстояние, равное своему поперечнику. Это километр в секунду!

Вот и попробуйте попасть в нее снарядом, который летит в несколько раз медленнее. Это все равно что попасть мячом в летящую птицу.

Надо очень точно целиться, но это не так-то просто.

Снаряд, брошенный нами со скоростью 11,1 километра в секунду, будет лететь до Луны около пяти суток. За это время Луна пройдет в космосе путь, равный расстоянию от нее до Земли.

Значит, целиться надо не в Луну, а на несколько сот тысяч километров вперед, совсем в другую часть неба.

Это бы еще не так страшно. Но беда в том, что время полета снаряда очень изменчиво.

Стоит чуть-чуть увеличить или уменьшить начальную скорость, как время полета изменится на много часов.

При начальной скорости 11,1 километра в секунду снаряд «подползет» к орбите Луны на пятые сутки. А при начальной скорости 11,2 километра в секунду он домчится до Луны всего за двое суток, потому что около лунной орбиты его скорость будет все еще свыше 2 километров в секунду.

Ошибешься в начальной скорости только на одну сотую - и снаряд прибудет на место встречи с Луной с ошибкой в несколько суток! А стоять и ждать друг друга в космосе они же не станут. Поэтому попасть в Луну очень трудно.

Еще труднее попасть в Марс или Венеру, которые гораздо дальше Луны.

Итак, для самого короткого космического путешествия, для полета на Луну нам нужно покинуть Землю со скоростью не менее 11,1 километра в секунду.

В прошлом веке знаменитый писатель Жюль Верн - наверно, некоторые из вас уже знают и любят его книги - написал фантастический роман «От Земли до Луны».

Герои его книги построили колоссальную пушку.

Они вырыли в земле огромный колодец и прямо в него лили расплавленный металл. Получилась как бы зарытая в землю, обращенная жерлом к небу пушка. Она была таких размеров, что снаряд для нее был величиной с теперешний автобус. В снаряде оборудовали каюту на трех человек.

Жюль Верн послал своих героев на Луну, выстрелив их в снаряде из этой пушки.

А можно ли на самом деле использовать пушку для полета людей на Луну?]

Построить пушку такого размера, как у Жюля Верна, конечно, стоило бы огромных денег. Но в конце концов это возможно.

Предположим, что пушка есть. И снаряд есть.

Может ли вообще настоящая пушка толкнуть снаряд с космической скоростью в одиннадцать с лишним километров в секунду?

Снаряд вылетает из ствола пушки потому, что его толкают газы. Порох сгорел, образовалось много газов; им тесно, они стараются расшириться, ищут выход и поэтому гонят перед собой снаряд, как пробку, загораживающую выход.

Но оказывается, что газы, которые получились из сгоревшего пороха, сами не могут двигаться быстрее 5 километров в секунду. Поэтому все, что они в состоянии сделать, - это разогнать снаряд до своей собственной скорости. Они никак не могут разогнать снаряд до скорости в 11 километров в секунду. Ведь не можете вы катить перед собой тележку быстрее, чем вы сами бежите. Правда?

Вот и выходит, что мы нашли первую ошибку в проекте Жюля Верна. Никакая пушка, стреляющая порохом, какая бы она большая ни была, не может дать снаряду космической скорости.

Однако предположим, что как-то удалось выбросить снаряд с нужной скоростью.

Как будут чувствовать себя пассажиры в снаряде после выстрела?

Никак не будут чувствовать. Потому, что их уже не будет в живых. Они при выстреле будут мгновенно убиты. Выстрел - это сильнейший удар по донышку снаряда. Ничто живое не в состоянии выдержать такой толчок.

Это вторая ошибка в проекте Жюля Верна.

Но предположим, что нам как-то удалось смягчить удар и люди остались живы.

Снаряд вылетел из жерла пушки и должен теперь, чтобы вырваться в космос, пробить атмосферу. При скорости 11 километров в секунду снаряд вязнет в воздухе, нагревается. Воздух не успевает расступаться перед ним и стоит на его пути, как стена. И если снаряд в конце концов с огромным трудом, раскалившись добела, и пробьет атмосферу насквозь, то потеряет при этом почти всю свою скорость, «выдохнется».