Создатели двигателей

За восемь лет до первых полетов братьев Райт Константин Эдуардович Циолковский опубликовал свой проект самолета, по конструкции очень далекого от машин его предшественников, но очень близкого к современному типу самолета. За десять лет до появления первого цеппелина Циолковский выступил с проектом своего дирижабля, оболочка которого изготовляется из волнистой стали, дирижабля гораздо более совершенного, чем цеппелины. И за пятнадцать лет до работ Годдарда, поднявшего вопрос о практическом использовании реактивного двигателя, Циолковский разработал теорию реактивного движения, дал схему космической ракеты, доказал возможность межпланетных путешествий, и все это — с исчерпывающей полнотой и доказательностью. Но понадобилось почти полвека, для того чтобы были поняты, усвоены и оценены идеи этого замечательного ученого.

Следует отметить, что в настоящее время Циолковский уже во всем мире признается патриархом ракетного летания, и приоритет его в этом деле не только не оспаривается, но имя его в связи с вопросом о ракетах встречается всюду.

Посмотрим, однако, в чем заключается значение его теории и выводов, в чем именно здесь является он пионером и что в этом отношении было сделано до него.

Обыкновенная, всем и давно известная ракета есть трубка, сделанная из картона и набитая порохом. Если поджечь спрессованную массу ее заряда с открытого конца, он не взрывается сразу, а горит постепенно.

Существует очень распространенное, но неправильное мнение, будто ракета летит, отталкиваясь от воздуха струей выходящих из нее газов. На самом деле ракета при полете вовсе не опирается на воздух и не отталкивается от него. Зажженная ракета может лететь и в безвоздушном пространстве. Сжатые в трубке ракеты газообразные продукты сгорания, стремясь расшириться, давят на стенки трубки во все стороны равномерно, но дело в том, что боковые давления уравновешены стенками трубки, а продольное давление не уравновешено, так как газы снизу выходят наружу. Давление вверх поэтому сильнее, чем вниз, где газы свободно выходят. Вот это давление вверх, не уравновешиваемое снизу, и заставляет ракету двигаться вперед с большой скоростью.

Таким образом, ракету движет давление газа, заключенного в ней самой, и в опоре вне себя ракета для полета не нуждается. Наоборот, сопротивление воздуха только мешает скорости ракетного движения, и в безвоздушном пространстве она будет двигаться быстрее. Это соображение было положено в основание утверждения Циолковского о возможности полета в безвоздушном, межпланетном пространстве.

С математической точки зрения ракета есть летящее тело, масса которого непрерывно меняется, так как она выбрасывает беспрестанно продукты сгорания и теряет свой вес. И целый ряд математиков и физиков в последнюю четверть XIX века делали анализ движения тел с переменной массой, но конкретный случай такого движения — полет ракеты — был рассмотрен только одним математиком, профессором П. А. Мещерским, в сочинении «Динамика точки переменной массы», опубликованном в 1897 году. Это, так сказать, первая попытка теоретического исследования полета ракеты, но ничего общего с теорией Циолковского, одновременно занимавшегося тем же вопросом, она не имеет.

Заслуга Циолковского как пионера ракетного и вообще реактивного движения состоит в том, что он разработал основы этого движения, дал не только расчет полета ракеты, но и расчет расхода горючего, определил коэффициент полезного действия реактивного двигателя. Он показал, что все работы в области ракетной техники окажутся бесплодными, если не создать надежный реактивный двигатель и не подобрать для него наивыгоднейшее топливо.

Вопреки существовавшему всеобщему убеждению, что для ракеты лучшим, да, пожалуй, и единственным видом горючего является порох, Циолковский первый говорит о том, что выгоднее брать жидкие горючие смеси: бензин и жидкий кислород или жидкие водород и кислород.

Это предложение Циолковского, как самое целесообразное, подтвердилось опытами Годдарда. В декабре 1925 года им была сконструирована ракета с двигателем, работающим по реактивному принципу на бензине и жидком кислороде. В этом двигателе невоспламеняющийся газ, запасенный в сжатом виде, силой своего давления подавал из топливных баков бензин и кислород по длинным трубкам в камеру сгорания. Ракета Годдарда взлетала за 2,5 секунды на 60 метров вверх.

Опыты с первыми ракетами редко приводили энтузиастов этого дела к успеху по многим — совершенно, впрочем, устранимым — причинам, в частности из-за разрушения камер сгорания. Выходящие газы имеют температуру в несколько тысяч градусов, и практически редко кому удавалось подобрать материал, способный хотя бы и очень малый срок выдерживать такую температуру.

В качестве боевого снаряда ракета вывелась из употребления после того, как появились нарезные пушки. Но предметом развлечения она оставалась неизменно в течение многих веков.