Глава II. В космос по Циолковскому
Первым, кто взял на себя трудную миссию рассказать другим, что надо делать, чтобы побывать в космосе, стал великий русский ученый Константин Эдуардович Циолковский. Скромное провинциальное существование, оторванность от мировых научных центров, недостаток денежных средств не помешали ему сделать крупнейшие открытия в космонавтике и ракетной технике.
Опубликованный им в 1903 году труд «Исследования мировых пространств реактивными приборами» до сих пор не утратил своей актуальности. В книге было дано подробное описание устройства космической ракеты и жидкостного ракетного двигателя, разработаны основы математической теории ракетного полета, а также даны практические рекомендации по конструированию ракет.
В своих последующих работах Константин Эдуардович обосновал возможности применения различных видов ракетного топлива и выдвинул множество предложений по ряду других теоретических и практических вопросов космонавтики (составные или многоступенчатые ракеты, орбитальные станции, сварка в космосе, космические оранжереи и другое).
Наиболее интересно предложение о составных ракетах, или, как называл их сам Циолковский, «ракетных поездах». В его работах можно встретить описание двух типов таких ракет.
Первый тип «поезда» подобен железнодорожному составу, когда паровоз толкает состав сзади. Сначала работает двигатель хвостового «вагона» (первая ступень). После использования запасов топлива в нем он отцепляется и включается двигатель следующего «вагона» (вторая ступень), который с того момента становится хвостовым. И так далее. После полного использования топлива в этом «поезде» головной «вагон» (ракета) получает достаточно высокую скорость для выхода в космос.
Пусть и другими словами, но Циолковский достаточно точно описал работу современного космического носителя. Более того, он доказал расчетами наиболее выгодное распределение весов отдельных «вагонов», входящих в «поезд». С некоторыми поправками эти расчеты используются до сих пор.
Второй тип составной ракеты, предложенной Циолковским в 1935 году, был назван им эскадрильей ракет, которые соединяются между собой как бревна плота на реке. При старте одновременно начинают работать четыре ракетных двигателя. Когда каждый из них израсходует половину запаса топлива, две ракеты перельют свой неизрасходованный запас топлива в полупустые емкости оставшихся двух ракет и отделятся от эскадрильи. Дальнейший полет продолжат две ракеты с полностью заправленными баками.
Израсходовав половину своего топлива, одна из ракет эскадрильи переливает оставшуюся половину в ракету, предназначенную для достижения главной цели полета.
Второй из предложенных Циолковским типов «ракетных поездов» гораздо сложнее технически, чем первый тип. Однако имеет то существенное преимущество, что все ракеты одинаковы. А подобная унификация, как показала практика космических полетов, является выигрышным вариантом при реализации сложных и масштабных проектов.
До 1920 года все рассуждения Циолковского о ракетах носили в определенной степени абстрактный характер. Но в изданной в том году в Калуге книге «Вне Земли» ученый впервые предложил проект ракеты, предназначенной для полета человека в космос. В своей работе он описал события, которые должны были произойти в 2017 году. Как видим, до названного Константином Эдуардовичем срока осталось чуть-чуть.
Вот подробное описание «составной пассажирской ракеты 2017 года», данное Циолковским в своей книге:
«Составная пассажирская ракета состояла из двадцати простых ракет, причем каждая простая заключала в себе запас взрывчатых веществ (горючее. – А.Ж .), взрывную камеру с самодействующим инжектором (ракетный двигатель. – А.Ж .), взрывную трубу (камера сгорания. – А.Ж .) и прочее. Однако среднее (двадцать первое) отделение не имело реактивного прибора и служило кают-компанией; оно имело двадцать метров длины и четыре метра в диаметре. Длина всей ракеты 100 метров, диаметр 4 метра. Форма ее походила на гигантское веретено… Взрывные трубы были завиты спиралью и постепенно расширялись к выходному отверстию. Извивы одних были расположены поперек длины ракеты, других – вдоль. Газы, вращаясь во время взрыва в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, придавали огромную устойчивость ракете. Она не вихляла, как дурно управляемая лодка, а летела стрелой. Но расширенные концы всех труб (сопла двигателей. – А.Ж .), выходя наружу сбоку ракеты, все имели почти одно направление и обращены в одну сторону. Ряд выходных отверстий составлял винтообразную линию кругом прибора (корректирующие двигатели. – А.Ж .).