Лекция по астронавтике (1)

— Сейчас котел настроен на холостой ход. Для его запуска нужно извлечь тормозящие кадмиевые стержни с помощью вот этого регулятора. — Он положил руку на большую черную рукоять. — Тогда количество свободных нейтронов внутри котла увеличится в несколько сотен миллионов раз, и образование коммуния ускорится. Что происходит дальше? Атомы коммуния с помощью особого вентилятора всасываются в следующую камеру, которая на схеме называется «Поле», так как там электромагнит создает магнитное поле. Оно должно быть очень мощным, поэтому электромагнит весит свыше четырехсот тонн, что составляет более чем шестую часть веса всей ракеты. Электромагнит, как вам, наверное, известно, обеспечивает температуру вспышки коммуния. Между его полюсами возникает шар из раскаленных газов. Это, собственно говоря, маленькое искусственное солнце, которое, вращаясь в магнитном поле, выбрасывает поток частиц со скоростью нескольких тысяч километров в секунду. Если бы не магнитное поле, частицы атомов не только вырывались бы из сопел, но разлетались бы во все стороны. Раньше в очень больших урановых котлах получалось такое множество нейтронов, что в радиусе двадцати метров вокруг них нужно было оставлять совершенно пустую зону, а управлять работой котла приходилось из-за толстых бетонных стен. Теперь, благодаря возможности направлять дейтроны в любую сторону, все это ушло в прошлое, и нам остались только очень толстые стены вроде той, под которой мы проехали. Итак, вы понимаете, что теперь двухметровый защитный экран между камерой двигателя и жилой частью ракеты не имеет для нас большого значения. Если бы поле вдруг исчезло, то в нашу сторону, в глубь ракеты, полетел бы поток быстрых частиц с таким напряжением, что никакой экран не поможет. Чтобы вам стало понятнее, приведу пример. Приближая лицо к пламени, я могу защититься от ожогов, если буду сильно дуть, отгоняя от себя раскаленные газы. Примерно такую же роль играет в ракете электромагнит, направляющий струю частиц в сопла. Таким образом создается движущая сила.

Остается сказать еще о навигации. Вся астронавтика как наука складывается, в сущности, из двух крупных разделов, один из которых изучает взлет и посадку, другой — собственно полет в пустоте. Но и то и другое — весьма непростые вещи. Если, включив старт, я передвину вот этот рычаг до конца, то двигатель заработает в полную силу, то есть с мощностью в три миллиона семьсот тысяч лошадиных сил. Однако делать этого нельзя, ибо все находящиеся в ракете тотчас погибли бы.

— Почему?

— Ракета, сразу набрав такую скорость, развила бы ускорение почти в три тысячи девятьсот раз больше земного. Человек, подвергнутый двойному ускорению, весит как бы вдвое больше нормального, тройному — втрое больше, и так далее. Взгляните на этот большой циферблат. Его деления выражены в единицах «g», то есть земного ускорения. Он показывает, с каким ускорением движется ракета. Шкала, как вы видите, кончается на 50 g. Возле 6 g нанесена красная черточка, а возле 9 g — две. Это потому, что человек может довольно долго выдерживать ускорение около 4 g, a 7 g — только полчаса. Ускорение в 20 g можно выдержать всего несколько секунд. А 3900 g раздавили бы всех в ракете, как мощный пресс. Так вот, ракета при взлете не должна развивать ускорение свыше 6–7 g, и потому на шкале в этом месте имеется красная метка. Правда, вот этот предохранитель все равно не позволил бы развить большое ускорение. Однако в некоторых случаях предохранитель может быть выключен.

— А зачем?

— Потому что корабль можно отправить вообще без команды. В первых пробных полетах мы так и делали. Тогда ограничений нет, и двигатель может работать на полную мощность. Все, что я сказал, относится и к торможению: тогда тоже получается ускорение, но с обратным знаком. Представить себе это легко. Вспомните, что происходит, когда вы сидите в поезде, который вдруг трогается: вас отбрасывает внезапно назад; а когда поезд начинает тормозить, вы ощущаете толчок в другую сторону. Скорость в момент старта не должна превышать известного предела и по другой причине. Разогреваясь от трения об атмосферу, корабль может вспыхнуть и сгореть, несмотря на прочность материалов, из которых он сделан. Вы помните, что ракета, летящая с обычной скоростью, легко может обогнать пушечный снаряд. При сверхзвуковых скоростях, каких она достигает сейчас, сопротивление воздуха становится необычайно сильным. Для уменьшения его применяются различные способы. У «Космократора» вокруг носа имеются отверстия, из которых во время прохождения сквозь атмосферу вырывается под давлением водород. Между стенкой корабля и воздухом образуется тонкий слой газа, движущийся с половинной скоростью ракеты. Это так называемая фаза с промежуточной скоростью. Температура оболочки при этом не превышает тысячи градусов, и она допустима благодаря нашей системе охлаждения. Однако если по какой-нибудь причине температура продолжает подниматься, то другой автомат снижает скорость вылетающих газов, замедляя полет. Таким образом, мы преодолели основные трудности старта. А теперь посмотрим, что произошло бы, попади сюда человек несведущий.

Инженер быстро включил рычажки разгона; тотчас же фиолетовая черта, лениво извивавшаяся на экране осциллографа, начала двигаться и трепетать все быстрее. Стрелки на циферблатах поползли вправо. Стояла мертвая тишина. Ребята, сгрудившись тесно, голова к голове, затаили дыхание. А стрелки все ползли вправо. Зажигались и гасли все новые сигналы. Инженер нажал другой рычаг, и три экрана в черной «голове насекомого» засветились голубоватым светом.

— Как видите, процесс образования коммуния ускоряется. Мы можем сейчас улететь!

Инженер вдруг схватил за руку младшего из ребят, который стоял рядом с ним, и нажал его пальцем на красный включатель под надписью «Старт».

Мальчик вскрикнул и рванулся с места, но ему преградила путь плотная стена товарищей, которые, расширив глаза и затаив дыхание, ждали катастрофы. Но ничего не случилось. На одном из экранов на какую-то долю секунды появилась трепещущая эллиптическая линия, потом загорелись три красные лампочки, и все огни на пульте погасли. Зато из-за стены завыла прерывистым голосом сирена. Инженер засмеялся.

— Вы думали, что я в самом деле хочу отправить вас в небо? Ну, ну, не бойтесь! Ничего не случилось и не могло случиться. Просто сейчас включился в работу «Предиктор».

Ребята не поняли, что произошло, но никому из них не хотелось расспрашивать. Они очень смутились, но больше всего их расстроило то, что инженер видел, как они испугались.

— Ну, ну, не сердитесь… — И, сделавшись снова серьезным, инженер продолжал: — Человек не в состоянии управлять работой всех моторов и инструментов одновременно. Кроме того, его реакции при такой скорости, какую развивает «Космократор» — уже в первые десять минут почти три километра в секунду, — оказываются слишком медленными. Если бы в пяти километрах от ракеты вынырнул из-за туч самолет, то столкновение произошло бы прежде, чем пилот успел что-нибудь предпринять. Проходит четыре десятых секунды, пока вид приближающегося с такого расстояния самолета достигает мозга. Ракета за это время пролетает почти полтора километра. Но пилот еще не успел рассмотреть изображения, он его только воспринял. На это понадобится еще почти секунда, а ракета тем временем пройдет четыре с половиной километра, и вот вам столкновение.

Кроме того, во время старта человек не в полной мере координирует свои физические усилия. Ускорение в это время составляет шесть-семь g. Такое ускорение испытывает пилот реактивного самолета, выполняя сложные маневры. Вы видели, может быть, как выглядит сиденье в таком самолете? Это, собственно говоря, лежанка, а не сиденье, так как пилот лежит там ничком, опираясь подбородком на резиновую подушку. Дело в том, что рост ускорения действует прежде всего на кровообращение. Кровь становится как бы слишком «тяжелой», и сердцу не хватает силы, чтобы перекачивать ее в отдаленные части тела, а одной из таких частей является и мозг. Поэтому при виражах и петлях у пилотов очень часто темнеет в глазах. Это значит, что кровь не доходит до затылочной части мозга, где помещается зрительный центр. Так вот, как вы понимаете, человек не может без риска для жизни управлять ракетой в момент взлета. Его заменяет прибор, который вы видите перед собой. — Инженер положил руку на гладкий, блестящий кожух «головы насекомого». — Он называется «Предиктор». При навигации в пространстве необходимо удерживать корабль на нужном курсе. Можно направлять его всю дорогу при помощи двигателей, но это приводит к излишней трате энергии. Достаточно увести его на определенное расстояние от Земли и выключить двигатели. Корабль тогда летит под влиянием притяжения Солнца, как планета. Это так называемые естественные орбиты. Есть и другие орбиты — вынужденные, когда корабль прибегает к помощи двигателей и летит, словно «наперерез» или «против течения», преодолевая силу солнечного притяжения, чтобы сократить себе путь. То, что на обычном корабле выполняют капитан и штурман: расчет курса, его сохранение, уклонение от препятствий, даже наблюдение за всеми приборами, — все это у нас делает «Предиктор». Корабль, как вам известно, вращается в пространстве вокруг продольной оси, чтобы создать искусственное поле притяжения. Поэтому в носовой части есть радиопередатчик, антенна которого вращается в обратную сторону с такой скоростью, чтобы оставаться неподвижной по отношению к звездам. Благодаря этому «Предиктор» в любой момент ориентируется в том, каковы направление и скорость полета. Радар можно назвать «органом зрения» «Предиктора». Кроме того что он дает сведения о положении корабля, у него есть еще одна чрезвычайно важная обязанность, а именно: в пространстве всегда может возникнуть опасность столкновения с метеоритами. Для первых астронавтов встречи эти были очень страшными, но «Предиктор» с помощью вращающегося радароскопа позволяет избежать их. Кроме «зрения», у него есть еще «обоняние», чувствительное к составу воздуха внутри ракеты, который он автоматически очищает и заменяет. Но самым важным его чувством является, пожалуй, чувство равновесия, без которого посадка была бы вообще невозможна. Вблизи крупных небесных тел есть так называемые запретные зоны, в которых приливные напряжения, вызываемые притяжением, могут разорвать ракету. «Предиктор» умеет обходить эти невидимые рифы благодаря гравиметрическому устройству. А при посадке, когда корабль, открыв тормозные сопла, приближается к планете, он берет на себя роль лоцмана и, отмечая изменения скорости корабля за доли секунды, угол сближения с землей, сопротивление воздуха и устойчивость, регулирует работу двигателей.
[1] [2] [3] [4]