Выход из этого заколдованного круга подсказал людям замечательный русский учёный Константин Эдуардович Циолковский. Он посоветовал лететь в космос на ракете.
Простейшая ракета — это трубка, закрытая с одной стороны. Внутри горит порох. Образуется огромное количество горячих газов. Им страшно тесно в трубке. Они, «толкаясь», вырываются через открытый конец трубки наружу, на простор. А саму трубку при этом отталкивают в обратную сторону. Вроде того, как вы, прыгая с лодки в воду, невольно ногой отталкиваете её в обратную сторону.
В больших ракетах сжигают не порох, а жидкое горючее. Например, керосин. Чтобы он лучше горел, его распыляют в мелкую пыль, смешанную с брызгами жидкого кислорода.
Работает ракета недолго. Но зато развивает огромную мощность. Ракеты, с помощью которых запускались в космос наши космические корабли «Восток», по размеру были примерно как самолёт ТУ-104. А мощность развивали в тысячу раз большую!
Самое удобное в ракете то, что она может разгоняться и в воздухе, и в пустоте. В пустоте даже лучше.
Самолёту нужен воздух. Он для него служит опорой. На воздух опираются его крылья. В воздух ввинчиваются его пропеллеры.
Ракете же никакая опора не нужна. Она отталкивается от газов, которые сама в себе создаёт.
Ракета набирает скорость постепенно. Поэтому сквозь воздух она проходит «не спеша», осторожно раздвигая его перед собой. А выйдя в пустоту, свободно заканчивает разгон. Вроде моторной лодки, которая, идя тихим ходом, осторожно раздвигает носом густые камыши, выходит на чистую воду и только там даёт «полный вперёд»!
Чтобы быстрее пройти через воздух и выйти в пустоту, на «хорошую дорогу», ракета взлетает прямо вверх. Выйдя в безвоздушное пространство, она постепенно заворачивает в нужную сторону. Разгоняется до конца она, уже двигаясь вдоль поверхности Земли.
Весь разгон длится несколько минут. За это время сгорают десятки, а в больших ракетах и сотни тонн топлива.
После разгона двигатель ракеты умолкает. Ракета летит дальше уже «по инерции». Как обыкновенный снаряд, вылетевший из пушки. Летит туда, куда её запустили.
Например, к Луне.
Но «запустить к Луне» ещё не значит «попасть в Луну». Здесь очень много трудностей.
Луна не стоит на месте. Она движется вокруг Земли. Движется быстро, проходя километр в секунду. За час она проходит такое расстояние, как её поперечник.
Нужно прилететь к Луне не только в назначенное место, но и в назначенное время. Опоздаешь на полчаса — не застанешь Луну. Она ушла дальше.
Поэтому надо разгонять ракету не только точно прицелившись, но и точно до нужной скорости. Тогда и весь полёт дальше пойдёт по расписанию.
Нацелить ракету нелегко. Ведь она идёт к Луне не прямо, а постепенно заворачивая, как брошенный рукой камень. Летит много часов, иногда несколько дней. Надо точно рассчитать, как, насколько она завернёт.
К тому же, ракета запускается с Земли, которая сама вращается. Стоит немного опоздать с запуском, и уже надо менять прицел. Потому что Земля повернулась.
Если в ракете осталось топливо, можно в пути чуть-чуть подправить её полёт.
Ракета с выключенным двигателем может лететь и носом вперёд, и боком, и хвостом вперёд. Как брошенный карандаш.
И вот, если у такой «как угодно летящей» ракеты хотя бы на несколько секунд включить двигатель, он толкнёт ракету. Она «совершит манёвр». Всё будет зависеть от того, куда был направлен её нос.
Если вперёд, она после толчка полетит быстрее.
Если назад — замедлит полёт.
Если вбок — чуть свернёт в сторону.
В головке ракеты — «полезный груз». Всё то, ради чего летит ракета. Всё то, что надо «доставить по адресу».
Но доставить можно по-разному. Можно совершить «жёсткую посадку», дать ракете на полной скорости просто врезаться в Луну. Ракета, конечно, разлетится вдребезги. А груз? Ведь обычно это нежные приборы или даже живые пассажиры! Такому грузу нужна «мягкая посадка»!
Мягкая посадка — сложный манёвр. Ещё в полёте нужно повернуть ракету хвостом вперёд. При подлёте к Луне включить двигатель с таким расчётом, чтобы он постепенно тормозил ракету и остановил её как раз у самой поверхности Луны. Это очень трудно.
Теперь слушайте дальше. Любые манёвры в космосе требуют расхода топлива. Особенно много его уходит на мягкую посадку. А если хочешь после этого взлететь с Луны, чтобы вернуться на Землю? Снова сжигай топливо!
«Ну что ж, — скажете вы, — надо взять с собой побольше топлива, только и всего».
Не так это всё просто. Слишком прожорливы ракетные двигатели. Ракета — как бидон, У неё тонкие стенки, и всё свободное место внутри заполняют топливом. И то его не хватает.