К. Гильзин - Полет на Луну

Основные наши трудности связаны с экономией топлива. Ради экономии мы проделываем почти весь путь с выключенным двигателем. Из 100 часов полета до Луны и обратно двигатель будет работать минут 15. Остальное время корабль должен лететь за счет скорости, приобретенной при разгоне, или же за счет притяжения Земли и Луны. Сразу после взлета начинается так называемый активный участок траектории. Активным именуется он потому, что только па этом участке работает двигатель, разгоняя корабль. Здесь у нас два врага — притяжение Земли и сопротивление воздуха. Чтобы уменьшить затрату топлива на преодоление воздушного сопротивления, следовало бы взлетать отвесно вверх, пересекая атмосферу по кратчайшему пути. Но тогда притяжение Земли будет тормозить всего сильнее, уменьшая скорость корабля и тем самым увеличивая продолжительность работы двигателя. Чтобы притяжение не мешало набирать скорость, следует лететь не вертикально вверх, а горизонтально, огибая земной шар. Преодолевая это противоречие, мы вынуждены были остановиться на промежуточном, компромиссном решении. «Луна-1» поднимется круто вверх, затем опишет сложную кривую, постепенно переходя на горизонтальный полет. На высоте 100 километров, где сопротивление воздуха уже невелико, корабль полетит почти параллельно земной поверхности, с запада на восток, чтобы использовать скорость вращения Земли вокруг оси. Набрав необходимую скорость, мы выключим двигатель.

Какова же эта необходимая скорость? Выбирая ее, мы руководствовались следующими соображениями. Скорость отрыва от Земли равна 11,2 километра в секунду. При такой скорости, если не принимать во внимание сопротивления воздуха, тела покидали бы земной шар и улетали в бесконечность. Нам не нужно лететь в бесконечность, мы хотим добраться только до Луны, поэтому нам достаточна скорость 11,1 километра в секунду (экономия получилась не такая большая, как можно было бы подумать). Но так как мы выключаем двигатель не на поверхности Земли, а на высоте в несколько сот километров, эту величину можно еще уменьшить: ведь чем дальше от центра Земли, тем меньше сила тяжести и соответственно меньше скорость отрыва. В нашем полете необходима скорость 10,7 километра в секунду.

Покинув Землю с этой наименьшей возможной скоростью, мы долетели бы до Луны через 115 часов, то есть почти через 5 суток. Но мы позволили себе немножко увеличить скорость, приблизительно на 1 процент. И это скромное увеличение сократило продолжительность полета до 50 часов. Мы прибудем на Луну 27 ноября в 12 часов по московскому времени.

Почему ничтожная прибавка скорости так резко изменила продолжительность полета? Объяснить это можно так: разгоняя корабль до скорости отрыва, мы сообщаем ему огромную энергию. Но почти вся эта энергия тратится на борьбу с притяжением в первые часы. Поблизости от Земли скорость велика, но велика и тормозящая сила земного тяготения. Из-за этого скорость быстро падает, большую часть пути корабль проходит сравнительно медленно. При стопятнадцатичасовом полете средняя скорость корабля — около одного километра в секунду, а наименьшая — 300 метров в секунду, то есть на некоторых участках пути корабль движется медленнее, чем летали реактивные самолеты лет двадцать назад. Наш корабль можно сравнить с пловцом, который переправился через бурную реку, истратил в борьбе с течением все силы и на берег в изнеможении ползет на четвереньках. Понятно, что добавочная энергия, небольшая по сравнению с той, которая необходима для того, чтобы победить притяжение Земли, может резко увеличить среднюю скорость корабля. Кроме того, при этом становится короче и путь корабля.

Итак, мы набрали нужную начальную скорость, двигатель выключен. Как теперь полетит корабль? Если бы на нас не действовали никакие силы, мы по инерции мчались бы по прямой. Но притяжение Земли искривит наш путь, превратит его в параболу, огибающую Землю В результате мы отправляемся на Луну в тот момент, когда на Кавказе она не видна. Мы увидим нашу цель, только пройдя часть пути.

За время путешествия, а оно будет длиться 50 часов, Луна, обращаясь вокруг Земли, сама проделает немалый путь — около 180 000 километров — и для земного наблюдателя передвинется из созвездия Рыб в созвездие Овна. Поэтому и мы направимся не к Луне, а к созвездию Овна.

Пролетев около девяти десятых пути, мы прибудем в ту зону, где притяжение Луны сильнее земного До сих пор скорость все уменьшалась, теперь она снова будет расти. Мы начнем падать на Луну с высоты около 40 000 километров. Падая с такой высоты, наш корабль рухнул бы на Луну со скоростью около 2,9 километра в секунду — ведь атмосферы, способной задержать падение, на Луне нет. Конечно, такое снижение нельзя назвать посадкой, скорее это стрельба прямой наводкой. Подобный спуск неминуемо кончился бы катастрофой. Следовательно, падение нужно затормозить. Подлетая к Луне, мы с помощью рулевых двигателей повернем корабль кормой вперед и включим основной двигатель, который постепенно погасит скорость. Посадка на Луну должна быть очень плавной.

Что рассказать вам об обратном пути? На Луне взлетные эстакады для нас не приготовлены. Придется стартовать с шасси. Но так как лунное притяжение в 6 раз меньше земного, покинуть наш спутник гораздо легче, чем Землю. Когда мы наберем скорость 1,5 километра в секунду, на высоте 50 километров двигатель будет выключен — при такой скорости мы превратимся в искусственного спутника Луны. Летя с выключенным двигателем на постоянной высоте, мы совершим полный оборот вокруг Луны и посмотрим ее обратную сторону, большая часть которой в это время будет освещена Солнцем. Правда, автоматическая ракета уже сняла на пленку «тыл» Луны, но с более далекого расстояния. Да и вообще, как не воспользоваться случаем и не взглянуть на Луну с «запрещенной» стороны!

Когда путешествие вокруг Луны закончится, двигатель снова будет включен на короткое время, корабль устремится к Земле. Обратный полет будет совершен по аналогичному пути и продлится столько же времени. Как только корабль удалится от Луны на такое расстояние, что земное притяжение превысит лунное, он начнет падать на Землю, при этом скорость его будет непрерывно увеличиваться.

Посадка на Землю — один из самых сложных и опасных этапов нашего путешествия. На высоте около 1000 километров мы повернем корабль кормой к Земле и включим двигатель, чтобы затормозить падение, уменьшить скорость от 11 до 7 километров в секунду. Затем корабль снова повернется носом к Земле, и оставшаяся скорость будет погашена сопротивлением воздуха. Для этого придется, между прочим, совершить кругосветное путешествие. Таким образом, весь земной шар будет нашим аэродромом, и над этим «аэродромом» мы сделаем круг перед посадкой. Мы учитываем, что наш аэродром вращается вокруг своей оси с запада на восток, значит, если мы подлетим к Цимлянскому морю с запада, наша скорость по отношению к этому морю будет меньше и легче будет ее погасить. Тренируясь, я несколько раз сажал на Цимлянское море скоростные заатмосферные ракеты, думаю, что не промахнусь и на этот раз.