Карл Гильзин - Путешествие к далеким мирам

Быстро движется стрелка, отсчитывающая теперь километры, оставшиеся до земной поверхности. Вот уже осталось 2000, 1500 километров. Промелькнул автоматический искусственный спутник, безостановочно движущийся вокруг Земли по двухчасовой орбите на высоте 1670 километров, то есть совершающий один полный облет Земли за 2 часа. Судя по форме этого спутника, он используется в качестве автоматической станции ретрансляции передач телевидения.

Скорость корабля превышает 10 километров в секунду, более 36 тысяч километров в час. Чтобы сделать посадку безопасной, надо уменьшить скорость корабля путем торможения его двигателем.

Командир включает двигатель, и снова на 3 с лишним минуты инерционная перегрузка вдавливает тела путешественников в пружинящие сетки коек. Скорость корабля снижается до 5 километров в секунду. Меньше чем через 40 секунд после начала торможения сбрасываются ставшие ненужными крыльевые баки.

Корабль начинает планирующий спуск с высоты в несколько сот километров. Больше одного полного оборота вокруг земного шара совершит он, пока его скорость снизится до скорости полета реактивных самолетов, потом станет еще меньше. Конечно, корабль летит навстречу Солнцу, на восток, то есть в том же направлении, в котором Земля вращается вокруг своей оси, — в этом случае вращение Земли помогает скорее погасить относительную скорость корабля. Вот уже видна на горизонте Москва. Она остается немного в стороне; корабль летит к тому же космопорту, с которого он недавно стартовал в свое далекое путешествие. Уже совсем близко аэродром космопорта. Движением ручки управления от себя командир корабля направляет его нос вниз, к Земле. Включенный двигатель гасит оставшуюся скорость — корабль плавно садится на заранее выпущенные «ноги»-шасси.

Приветственные крики, радостные возгласы, все машут руками, суетятся… Земля!

Вы скажете: «Мечта, фантазия». Верно, мечта. Конечно, фантазия. Но сколько таких дерзновенных мечтаний уже превращено наукой, творческим человеческим трудом в реальную действительность!

И мы твердо знаем, что придет время — и время это не за горами, — когда будет осуществлена и эта дерзновеннейшая из дерзновенных мечта человечества.

Мы убеждены, что осуществить эту мечту суждено советскому народу, строящему светлое будущее человеческого общества — коммунизм.

Мы твердо верим, что пройдут годы, и межпланетные корабли с людьми отправятся в полет к далеким и таким манящим мирам.

Разрешите же пожелать и вам, мои юные читатели, участвовать в таком полете.

Приложение состоит из трех разделов.

В первом разделе приводятся основные формулы реактивного движения. Эти формулы позволяют определить необходимый запас топлива на космической ракете для достижения ею заданной скорости или, наоборот, скорость, которая может быть достигнута данной космической ракетой как одноступенчатой, так и многоступенчатой. Кроме того, приводятся формулы для определения силы тяги различных реактивных двигателей. Таким образом, в этом разделе сообщаются основные сведения, необходимые для расчета космического корабля и его двигателя. Эти сведения нужны, в первую очередь, конструктору корабля и его бортинженеру.

Во втором разделе приводятся основные формулы, определяющие законы движения тела в поле тяготения другого тела, то есть формулы небесной механики, преобразованные для решения задач астронавтики. Эти формулы позволяют решать задачи, связанные с полетом межпланетного корабля — находить траекторию его движения, величину скорости в различные моменты времени, продолжительность полета. Такие сведения нужны, прежде всего, штурману межпланетного корабля.

Наконец, в третьем разделе сообщаются основные сведения из области астрономии, нужные астронавту, прежде всего, для характеристики возможных целей его будущих полетов — планет солнечной системы и их спутников, а также некоторых звезд.

В наиболее важных случаях формулы даются с выводами, если они не требуют использования высшей математики. Это должно помочь лучшему усвоению физической закономерности, описываемой данной формулой.

Приводятся также примеры, иллюстрирующие применение формул.

Формула служит для определения скорости ракеты.

В этой формуле

V — конечная скорость ракеты, которую она приобретает после выработки всего имеющегося на ней топлива. При этом полет ракеты считается происходящим в пространстве, в котором нет среды, оказывающей сопротивление полету, то есть атмосферы, и не действуют силы тяготения. Такое условное пространство Циолковский называл свободным. Эти условия существуют в мировом пространстве на достаточном удалении от звезд;

С — скорость истечения газов из сопла ракетного двигателя. Величины С и V должны исчисляться в одинаковых единицах; обычно такой единицей является м/сек или км/сек ;

M нач. — начальная, или взлетная, масса ракеты, то есть ее масса до запуска двигателя (с полным запасом топлива);

M кон. — конечная масса ракеты, то есть ее масса после остановки двигателя из-за выработки всего топлива, находившегося на ракете. Значит,

( М топл. — масса топлива, запасенного на ракете перед стартом).

В литературе можно встретить и другие выражения для этой формулы, вытекающие из приведенной выше:

(m — отношение масс,

часто это отношение называют «числом Циолковского»);

(In — натуральный логарифм);

(е — 2,71828… основание натуральных логарифмов).

Иногда вводится понятие относительного запаса топлива μ T, показывающего, какая часть взлетного веса ракеты приходится на долю топлива. Очевидно,

1. Скорость истечения газов из двигателя равна 2,5 км/сек, необходимая конечная скорость ракеты 15 км/сек. Каковы должны быть отношение начальной и конечной масс ракеты и относительный запас топлива на ракете?