Космические хроники, или Почему инопланетяне до сих пор нас не нашли

Некоторые инженеры, администраторы и другие сотрудники, трудившиеся в НАСА в эпоху «Аполлонов», все еще работают там, хотя, скорее всего, уже близки к неизбежному выходу на пенсию. Помимо астронавтов, очень многие люди внесли существенный вклад в полеты «Аполлонов». Представьте себе пирамиду. В ее основании – тысячи инженеров и ученых, закладывающих фундамент для путешествий на Луну. А на вершине – астронавты, храбрые ребята, рискующие своими жизнями. Но в этом риске они доверяют основанию пирамиды и опираются на него. А что делает основание устойчивым, что позволяет пирамиде оставаться широкой и крепкой? Вдохновение нового поколения инженеров и ученых.

Глава двадцать первая Как достичь неба [79]

В обыденной жизни человек редко думает о реактивном движении, по крайней мере о таком, которое поднимает вас ввысь и позволяет удержаться там. Можно отлично прожить без ракет-носителей, просто гуляя, бегая, катаясь на роликах, на автобусе или ведя машину. Все эти действия зависят от трения между вами (или вашими колесами) и поверхностью Земли.

Когда вы идете или бежите, трение между вашими ступнями и землей позволяет вам двигаться вперед. Когда вы ведете машину, трение между резиновыми колесами и мостовой позволяет машине двигаться вперед. Но если вы попробуете бежать или вести машину по гладкому льду, где трения почти нет, вы будете поскальзываться и проскальзывать и в целом окажетесь в глупом положении, потому что будете очень быстро… никуда не двигаться.

Чтобы продвигаться, не будучи связанным с поверхностью Земли, понадобится транспорт с двигателем, в который нагнетается большое количество топлива. При движении в атмосфере можно использовать двигатель с пропеллером или воздушно-реактивный двигатель; в обоих случаях понадобятся горючее топливо и свободный доступ кислорода, содержащегося в воздухе. Однако если вы мечтаете пересечь безвоздушный космический вакуум, придется оставить дома пропеллеры и воздушно-реактивные двигатели и искать механизм движения, которому не нужно ни трение, ни химический реагент из воздуха.

Один из способов заставить корабль покинуть нашу планету – направить его носовую часть вверх, а сопла двигателя – вниз и быстро сбросить заметную часть полной массы корабля. Выпустите такую массу в одном направлении, и корабль отскочит в противоположную сторону. В этом суть реактивного движения. Масса, вылетающая из корабля, – это горячее отработанное топливо, которое создает раскаленные и плотные струи газа, истекающие через заднюю часть корабля и позволяющие ему подниматься.

Реактивное движение основано на третьем законе Ньютона, одном из универсальных законов физики: сила действия равна силе противодействия. Как вы могли заметить, Голливуд редко подчиняется этому закону. В классических вестернах, когда ковбой стреляет из винтовки, он стоит на прямых ногах и почти не напрягает мышцы. В то же время злобный преступник, в которого он попадает, сбит с ног и улетает назад, приземляясь задницей в кормушку для скота, – явное противоречие между действием и противодействием. Супермен демонстрирует обратный эффект: он даже немного не отклоняется назад, когда пули отскакивают от его груди. Терминатор в исполнении Арнольда Шварценеггера в большей степени, чем другие, верен закону Ньютона: каждый раз, когда выстрел из дробовика попадает в киберзлодея, его слегка шатает.

Однако космические корабли не могут выбирать, как вести себя. Если они не будут подчиняться третьему закону Ньютона, они никогда не оторвутся от земли.

Мечты о космических исследованиях начали становиться реальностью в 1920-е годы, когда американскому физику и изобретателю Роберту Х. Годдарду удалось заставить небольшую жидкотопливную ракету оторваться от земли почти на три секунды. Эта ракета поднялась на высоту в 12 метров и приземлилась на расстоянии в 55 метров от точки запуска.

Но Годдард был не одинок в своих исследованиях. Несколькими десятилетиями ранее, на рубеже веков, русский физик Константин Эдуардович Циолковский, который зарабатывал на жизнь трудом учителя в провинциальной школе, уже сформулировал некоторые основные принципы космических путешествий и реактивного движения ракет. Среди прочего он представлял себе многоступенчатые ракеты, ступени которых отбрасывались по мере использования топлива, сокращая оставшийся вес и таким образом улучшая разгон при использовании оставшегося топлива. Он также сформулировал уравнение, позволяющее рассчитать, сколько топлива понадобится для космического путешествия.