Коллектив авторов - Маленькие рассказы о большом космосе

Они настолько необычны, что даже трудно подобрать сравнение. Представьте себе, что громадина дубненского синхрофазотрона выброшена в Космос. Конечно, на Земле трудно вообразить силу, способную даже просто сдвинуть с места это сооружение размером со стадион в Лужниках. А вот в Космосе достаточно отдачи самих частиц, которые разгоняет этот ускоритель. Ведь там нет никакого сопротивления движению. (Это, разумеется, не означает, что и в самом деле нужно выбрасывать в Космос такие тяжести!).

В принципе любая ракета движется за счет того, что выбрасывает из сопла продукты сгорания топлива с какой-то скоростью; произведение их массы на эту скорость называется количеством движения. С точки зрения закона сохранения количества движения безразлично, выбросить ли много вещества с небольшой скоростью или немного, но сильно разогнав его. Естественно, что инженеры стараются увеличить скорости истечения газов, ведь тогда топлива потребуется меньше и будет гораздо больше полезного груза.

Химические ракеты в этом отношении уже почти достигли своего потолка. Несколько километров в секунду — большего из них не выжмешь. В ионных ракетах скорость истечения принципиально ограничена только скоростью света: быстрее не может двигаться ни одно материальное тело. Поэтому идея превратить ускоритель частиц в космический двигатель не удивит физика.

Основными элементами ионного двигателя являются рабочее тело, ионизационная камера, источник энергии, ускоритель ионов. Задача очень простая: получить заряженные частицы и их разогнать.

В камере — пары цезия или рубидия. Такие «экстравагантные» материалы выбраны в качестве рабочего тела по двум причинам. Во-первых, они массивны, их выгодно отбрасывать; во-вторых, это очень щедрые элементы — легко ионизируются, то есть легко отдают единственный электрон с внешней оболочки своего атома и становятся положительно заряженными ионами…

Электрическое поле кольцевых, вытягивающих электродов непрерывно извлекает из ионного облака узкий пучок и швыряет его на ускоряющие электроды. Один за другим они как бы подхватывают пучок и разгоняют частицы до очень большой скорости. Остается только выбросить их через сопло в космическую пустоту.

Но тут приходится возвращать ионному пучку электроны. «Грабеж» не проходит безнаказанно. Если не вернуть электроны, то образующееся на выходе облако положительных ионов своим пространственным зарядом «запрет» двигатель. Ведь одноименные заряды отталкиваются, и небольшое количество вылетевших ионов будет загонять назад следующие за ними. Так что тот же синхрофазотрон в Космосе уехал бы не дальше, чем на Земле. Поэтому на выходе поток нейтрализуют — добавляют к ионам равное количество электронов. Осуществить это нетрудно: например, просто поставить сетку из вольфрамовой проволоки и раскалять ее электрическим током. С поверхности вольфрама будут срываться электроны и смешиваться с ионами. Невидимый поток частиц бесшумно ускоряет ракету и быстро приближает к цели. Будущее ионных ракет большое.

Небольшие ионные двигатели будут использоваться на спутниках для ориентации, для перехода с одной орбиты на другую. При полетах на ближние планеты ионные ракеты, скорее всего, будут применяться как грузовые.

Удалые новгородцы не верили ни в сон, ни в чох. Услыхали однажды, будто где-то есть рай на земле, — снарядили корабли и отправились на поиски, чтоб самим убедиться.

Люди всегда стремились попасть за границу. За границу изведанного. Доступного. Им не давала покоя мысль: а что там? «Я опущусь на дно морское, я полечу за облака», — кричал Демон. Опытный искуситель знал, чем взбудоражить человеческую фантазию… И человек полез ка небо. Он проник за облака, вырвался за атмосферу.

Земляне третьего тысячелетия будут улыбаться, глядя на неуклюжие межпланетные корабли конца XX века.

«Как громоздко! — скажут они. — Какая нерациональная конструкция!» И вдруг замолкнут, вспомнив, что это первенцы. Так мы глядим на каравеллы Колумба. И так современники Колумба смотрели на ладьи древних…

Пробив атмосферу, ракета разворачивается и начинает разгон по спирали. Набрав вторую космическую скорость, она выходит из сферы притяжения Земли, становится спутником Солнца, по гигантскому эллипсу ракета движется в пространстве. Где-то там ее эллиптическая орбита пересечется с орбитой планеты — Венеры, Марса или Меркурия. Ученые все точно подсчитали. Планета придет на свидание с ракетой в заданную точку не раньше и не позже, а точно. Вовремя. Но от старта до встречи пройдут многие месяцы.

Около двух лет проведут в полете первые марсопроходцы. Для путешествия на Венеру нужно около года. Корабли пойдут по путям, проторенным автоматическими межпланетными станциями «Венера», «Марс» и «Маринер».

Полеты к планетам потребуют решения многих технических задач. Нужны будут новые источники энергии на борту, возможно, это будут ядерные реакторы. Придется подумать и о специальном убежище для экипажа на случай защиты от повышенной радиации во время вспышек на Солнце. Создание искусственной силы тяжести, разработка способов входа в атмосферы планет, вопрос о питании космонавтов — вот далеко не полный перечень проблем, требующих решения. Но свершения первых десяти лет космической эры позволяют надеяться, что история третьего тысячелетия человечества будет описывать события на трех планетах солнечной системы.

Рельсы. Без ржавчины, без дробного перестука колес, без лестницы шпал, без путевых обходчиков. Рельсы, ведущие к Луне, Венере, Марсу, звездам. Нити, протянутые в тайну. Их невозможно увидеть, потрогать руками. Там, где они проложены, — бездонная чернота Космоса, где их нет — та же безбрежная пустота.

Их нет, и все-таки они существуют. Вихрем математических формул рождаются траектории в воображении ученых. Их пульс бьется в мигающем ритме электронных вычислительных машин. Прекрасные в строгой завершенности, ложатся эти рельсы на карты упругими линиями гипербол, изящными контурами полуэллипсов. Наконец из ажурного кружева кривых выбирается од-на-единственная, которая ляжет в планшет космического штурмана. Кривая минимального расхода топлива. Меньше топлива — больше полезного груза на борту.