АВТОМАТЫ НА РАКЕТЕ
…С Земли уже давно не видно взлетевшей ракеты — она скрылась из виду, растворилась в ночной темноте. В почти космической пустоте, глотая пространство, с огромной скоростью несется стальная сигара. Теперь о ней говорит только зубчик на экране локатора да светящаяся линия на темном фоне неба, словно прочерченная невидимой рукой. Яркий след упрямо тянется кверху и вдруг изгибается, поворачиваясь все круче и круче. Это рули, обжигаемые огненным дыханием двигателя, повинуясь чьему-то приказу, вывели снаряд на новый курс. Когда исчезла горячая газовая струя, рули не сразу остыли и тоненькой черточкой светятся во мраке ночи.
Кто же повернул рули? Ведь в ракете нет пилота!
Как сохранить взятый курс, когда ракета предоставлена самой себе? Всего нельзя предусмотреть — легкие колебания тяги, сильные порывы ветра в атмосфере и другие случайные причины могут столкнуть ракету с намеченного пути. Надо все время поправлять ее. За этим следит автопилот, заменивший человека.
Важнейшая часть автопилота — быстро вращающийся волчок.
Волчок не зря называют упрямым. Когда он вертится, ось его всегда сохраняет определенное положение в пространстве. Более бдительного, более верного стража трудно найти. Стоит, например, самолету чуть качнуться, уступая силе ветра, волчок тут как тут. Его ось невозмутимо остается на месте, но рамка прибора, соединенная с корпусом самолета, сдвигается. Этого достаточно, чтобы появился тревожный сигнал. И вот уже идет приказ моторчикам рулей: повернуть их так, чтобы машина вернулась обратно, на прежний курс! Так автопилот ведет машину вместо летчика.
Два волчка кружатся в приборном отсеке ракеты. Их обязанность — наблюдать за отклонением ее корпуса в ту или другую сторону, и то, чего не замечает один, обязательно заметит другой. Заметил — и рамкой замкнул контакты в электрической цепи. Возник ток, слабый, почти незаметный, бессильный что-нибудь сделать. Тогда на помощь приходит усилитель тока. Сигнал усиливается во много раз. Теперь у него хватает силы включить моторчик, отклоняющий руль. Руль делает свое дело — ракета возвращается на правильный путь, и тревожный сигнал замирает. Все это совершается очень быстро, не дает ракете сильно уклониться от верного курса.
Все тот же волчок используют и тогда, когда курс надо не сохранить, а изменить. Механизм, включенный в электрическую цепь и работающий точно по установленной программе, поворачивает ось волчка. Такие повороты вызывают в конце концов сигналы-команды рулям, и, повинуясь автомату, ракета меняет курс.
Устройство автоматического пилота весьма сложно. Рассказанное — лишь простейшая схема, объясняющая, как без вмешательства человека можно управлять многотонной ракетой. Гироскоп-волчок, электронные, электрические и гидравлические приборы, точные, надежные устройства подчиняют движение ракеты расчету, заранее определяющему, как будет происходить полет.
Так воплотились в жизнь слова Циолковского, предвидевшего автоматическую ракету. Да и могло ли быть иначе? В век больших скоростей, огромных мощностей, высокой точности обойтись без множества автоматов невозможно. И невозможно представить себе без них стратосферные и космические рейсы.
Современные высотные ракеты, как мы уже знаем, несут с собой целую автоматическую лабораторию для взятия проб воздуха, фотографирования солнечного спектра, регистрации космических частиц.
Чтобы исследовать солнечное излучение на больших высотах, нужно поднять на ракете прибор — спектрограф — и направить его на Солнце.
Но тут-то и возникает неожиданное препятствие. Ракета не летит прямо. Поднимаясь вверх, она в то же время неизбежно будет быстро вращаться вокруг своей оси, да еще медленно поворачиваться, наклоняясь вбок. Эти замысловатые «пируэты» мешают спектрографу уследить за Солнцем. Что же делать? Призвали на помощь автоматику. Автоматы заставили прибор все время «смотреть» на Солнце, какие бы фигуры ни выделывала в полете сама ракета.
Вот она пролетела атмосферу. В головке ракеты автоматически открывается маленькое окошечко, против которого помещается «искатель Солнца» с фотоэлементом. Солнечные лучи, собранные линзой, направляются на чувствительную к свету поверхность фотоэлемента. Эта поверхность имеет форму диска. Когда спектрограф направлен на Солнце, световое пятно попадает в центр диска фотоэлемента, и тока нет. Но стоит только прибору хотя бы немного уклониться, смещается и световое пятно. Возникает ток. После усиления он заставляет электромоторчики поворачивать спектрограф до тех пор, пока пятнышко вновь не окажется в центре искателя.
Все это совершается так быстро, что следящее устройство успевает постоянно держать щель прибора направленной на Солнце, несмотря на вращение самой ракеты.
Если же искатель совсем потеряет Солнце, то автомат заставит его вращаться с очень большим числом оборотов до тех пор, пока световое пятнышко не будет поймано вновь.
Прибор для слежения за Солнцем автоматически отделяется от ракеты и спускается на парашюте. И другие приборы тоже помещают в специальную камеру, которая выбрасывается в полете автоматическим устройством.
Автоматически управляемые самолеты и снаряды существуют уже сейчас. В течение всего полета от взлета до приземления пилот не вмешивается в поведение машины. Пусть пока еще только зарождается беспилотная авиация, но мы уже вступили на путь, ведущий к транспорту будущего, где будет максимально облегчен человеческий труд.
Автоматы понадобятся для регулирования тяги, чтобы ускорение не превзошло опасного для экипажа или для самой ракеты предела. Они нужны для контроля за исправностью механизмов двигателя и работой всех его частей. Но этюд не исчерпывается их роль.
Ракетный двигатель развивает огромную мощность — у стратосферной ракеты, например, на максимальной скорости мощность превышает миллион лошадиных сил. Значит, многие миллионы сил потребуются, чтобы забросить корабль в космос. Управление ракетным двигателем на летящем с большой скоростью космическом корабле потребует быстроты и точности действий. Пилотирование окажется невозможным без автоматов.
Для точного выполнения программы полета понадобится программный автомат. Ведь наперед будет известно, как должна ракета выбираться за атмосферу, какую надлежит держать скорость и направление. Программный регулятор поведет корабль по курсу взлета. Автоматическое счетно-решающее устройство — «электронный мозг» — поможет штурману мгновенно производить сложнейшие расчеты.
И другие автоматы будут на ракете. Их дело — следить за составом и давлением воздуха в кабине, предупреждать о его утечке, если случайная встреча с метеором повредит обшивку, наблюдать за температурой и вовремя включать отопление или охлаждение — словом, оберегать жизнь путешественников.
То, что здесь рассказано об автоматике ракеты, лишний раз убеждает нас: решение проблемы межпланетных путешествий возможно только в содружестве многих отраслей науки и техники наших дней. Уже сейчас накоплен опыт, который позволит уверенно двигаться дальше. Без автоматики невозможно было бы создать искусственные спутники Земли, запустить первую подлинно космическую ракету.
Мы не случайно начали разговор о космическом корабле с автоматики. Автоматическое управление — едва ли не главная черта этого необычайного летательного аппарата. Слово «необычайный», впрочем, здесь не совсем уместно. Его можно применить лишь к тем кораблям, которые будут стартовать не с Земли, а с внеземной станции, где нет атмосферы.
Как будет выглядеть такой корабль? Кабина, баки с горючим, двигатель, посадочное устройство — «шасси» — вот и все его части. Однако вид у него действительно необычный, потому что корпуса нет, вся конструкция обнажена. Конечно, отдельные части закрыты броней. Но нет привычных обтекаемых форм «земной» ракеты.
По-другому будут устроены корабли «каботажного плавания», задача которых — поддерживать связь между станцией и Землей, летать сквозь атмосферу. Они, вероятно, будут похожи на сверхзвуковые самолеты, но приспособленные для космических скоростей и полетов за атмосферой.