Вилли Лей - Ракеты и полеты в космос

Искусственные спутники Земли можно классифицировать по весу, от которого будет непосредственно зависеть и их назначение. Спутник весом 900 г, как правило, является совершенно бесполезным. Спутник весом 9 кг («Авангард») уже может быть оборудован некоторыми измерительными приборами и наблюдаем с Земли. Может быть построен и спутник весом 90 кг, который позволяет выполнить весьма широкий круг задач. Имея хороший источник питания - небольшой атомный реактор, - такой спутник может нести телевизионную камеру, передающую картину Земли на землю. Подобные наблюдения имеют огромное значение для метеорологов, знания которых о том, что происходит в атмосфере, ограничиваются сейчас только немногими процессами, происходящими главным образом вблизи земной поверхности.

Даже находясь на сравнительно малой высоте, спутник позволяет наблюдать обширные участки земной поверхности. По мере увеличения высоты возрастают и размеры видимого шарового сегмента. Наблюдатель на борту спутника «Авангард», находящегося в апогее, смог бы, например, увидеть около 1/3 поверхности Земли (рис. 63). Как указано в таблице, приведенной ниже, наибольший диаметр видимого шарового сегмента достигается при высоте наблюдения 6400 км. Следовательно, для того чтобы наблюдатель мог увидеть сразу до 40% поверхности Земли, спутник с телевизионной камерой должен двигаться вокруг Земли на высоте от 4000 до 6400 км. Применение цветного телевидения откроет большие возможности перед метеорологами, которые при определении движения разнотемпературных масс воздуха руководствуются главным образом еле различимыми оттенками голубого и белого цвета.

Рис. 63. Угол и сектор наблюдения с искусственного спутника Земли

H- высота над уровнем моря, S-предел видимости (линия горизонта), А - видимый шаровой сегмент

В дальнейшем предполагается создание большого спутника, который будет весить около 1 т и иметь на борту манекен-робот с телевизионными камерами вместо глаз и системой автоматического регулирования с обратной связью. Используя телеуправление, можно заставить робот проделывать всё, что может делать человек, в условиях космического полета. Кроме того, робот можно будет периодически включать и выключать на определенное время.

Подобный робот уже создан. Им управляет оператор в специальной одежде (с укрепленными на ней датчиками), закрывающей целиком руки и плечи. Получая от датчиков определенные радиосигналы, сервомоторы робота точно имитируют все движения человека в этой одежде. Робот хорош тем, что может работать в любых условиях: в отравленной атмосфере, в опасных местах, в огне и, конечно, в космическом пространстве.

Очевидно, после спутника, весящего 1 т, будет создан еще более крупный спутник весом до 10 т. Это уже будет по сути дела не спутник, а обитаемая космическая станция.

Еще до создания обитаемой космической станции или спутника с телевизионной камерой может появиться непилотируемая ракета, которая будет запущена на Луну (так называемый «лунник») [48] 12 сентября 1959 года в Советском Союзе была запущена вторая космическая ракета, последняя ступень которой 14 сентября в 00 час. 02 мин. 24 сек. по московскому времени достигла поверхности Луны. Контейнер с научной аппаратурой опустился восточнее моря Ясности вблизи кратеров Аристил, Архимед и Автолик. При полете ракеты к Луне производились многочисленные и разнообразные исследования, позволившие значительно обогатить наши знания о Луне. ( Прим. ред.) . Когда в начале развития ракетной техники заходил разговор о запуске ракеты на Луну, то даже самые большие скептики наполовину соглашались с осуществимостью подобного проекта. В отличие от этого проект обитаемой космической станции всегда вызывал сильное недоверие.

При тех топливах, которые используются в ракетах-носителях спутника «Авангард», космическая ракета для запуска на Луну должна быть четырехступенчатой. Управление ею будет осуществляться сравнительно просто, в основном путем предупреждения или корректирования любых возможных отклонений от вертикальной траектории. Когда-то, еще до изобретения телеметрических приборов, профессор Годдард предлагал поместить в головную часть космической ракеты, посылаемой на Луну, заряд ярко горящего пороха, вспышка которого сигнализировала бы о прибытии туда ракеты. Позднее профессор Оберт пришел к выводу, что Годдард в своих расчетах уменьшил количество пороха, необходимого для получения вспышки нужной яркости.

Впоследствии эта идея получила новую форму: было предложено заменить вспышку пороха постоянной «отметкой» в точке прилунения. Это могло быть достигнуто путем разбрасывания белого порошка (толченое стекло, алебастр или металлический натрий, который при ударе испаряется, а затем оседает на довольно большой площади). Предполагалось, что довольно темная поверхность Луны позволит ясно различить такую отметку.

Со временем, когда был накоплен большой практический опыт по запуску высотных ракет и получены разнообразные научные данные, интерес к «луннику» заметно ослаб. По сути дела этот дорогостоящий эксперимент ничего не давал, кроме престижа и не имеющей научного значения отметки на Луне.

Однако совсем недавно во взглядах на запуск «лунника» произошел крутой поворот. На конференции в институте Франклина, посвященной проблеме искусственных спутников Земли, научный сотрудник фирмы «Рэнд Корпорейшн» Клемент прочел лекцию о «луннике», в которой утверждал, что трехступенчатая ракета, имеющая стартовый вес около 450 000 кг и длину 53 м, может доставить на Луну полезный груз весом 45 кг. Примерно такое же заявление было сделано Штелингом и Фостером на Международном конгрессе по астронавтике в Риме в 1956 году.

Штелинг и Фостер предлагали использовать для этого трехступенчатую ракету на твердом топливе, запускавшуюся с воздушного шара «Скайхук» емкостью 112 000 м 3на высоте 21 000 м. Первая ступень ракеты по проекту представляла собой связку из четырех двигателей весом 11 340 кг с общей тягой примерно 107 000 кг и продолжительностью работы до 20 секунд. Вес второй и третьей ступеней составлял 713 кг. Предполагалось, что выгорание топлива первой ступени (связки) произойдет на высоте 55 000 м. Во второй ступени, имеющей один двигатель с тягой 6350 кг, выгорание топлива должно было иметь место на высоте 85 000 м, а двигатель третьей ступени (тяга 500 кг) прекращал работу на высоте 107 000 м, когда скорость ракеты составляла несколько более 12 000 м/сек. Ниже даны значения скоростей «лунника» и вероятные потери скорости (м/сек):