Юный техник, 2010 № 04

Еще в 30-е годы XX века один из первых советских научно-фантастических фильмов «Космический рейс», научным консультантом которого был классик отечественной космонавтики К.Э. Циолковский, показывал старт, который сам Константин Эдуардович описывал так: «Поезд, положим, из пяти ракет скользит по дороге в несколько сот верст длиною, поднимаясь на 4–8 верст от уровня океана»… Еще более наглядно начало космического путешествия описано в научно-фантастическом романе «Звезда КЭЦ» Александра Беляева.

По склону горного пика проложена железнодорожная трасса. Берет свое начало она еще на равнине и, постепенно становясь все круче, обрывается на вершине горы едва ли не вертикально. На этот стальной путь и устанавливают ракетный поезд, состоящий из нескольких ступеней-вагонов. При этом классика пришлось поправить. Если Циолковский полагал, что первой должна начинать свою работу ракета, стоящая, подобно паровозу, во главе поезда, то логичнее ставить «толкача» в конец состава. Иначе куда ему деваться, когда топливо в данной ступени закончится? А тут отцепился — и порядок, состав пошел дальше…

Следующий шаг в развитии этой идеи предпринял изобретатель из Самары, специалист по ракетно-космической технике В.Н. Пикуль. В 1997 году он прислал нам описание своего проекта, над которым работал добрых три десятка лет.

В 70-е годы В.Н. Пикулю довелось принять участие в создании двигателей для знаменитой «лунной ракеты» Н-1. При этом конструктор обратил внимание на ряд ее недостатков. Для заправки ракеты жидким кислородом (а в последнее время и жидким водородом) необходимо строить не только заводы по получению топлива, но и специальные хранилища, дабы избежать испарения сниженных газов.

Кроме того, вертикально стартующая ракета обладает малой устойчивостью, особенно в первые секунды полета. Для создания компенсации неустойчивости приходится использовать связки из нескольких параллельно работающих двигателей, предусматривать системы регулирования и управления вектором тяги. А все это отрицательно сказывается на габаритах и обтекаемости ракеты. Да и надежность такой системы не очень велика, что и продемонстрировали первые испытания Н-1.

И тогда Валентин Николаевич предложил построить ракетодром в Антарктиде. Здесь, в царстве вечных льдов, довольно просто оборудовать криогенные хранилища для сжиженных газов. Упрощается и сама система запуска.

«Особенность моего способа состоит в медленном разгоне особой платформы с ракетой на борту по ширококолейному железнодорожному спуску, — писал Пикуль. — Когда же скорость возрастет, состав плавно переходит на горизонтальный путь, а потом начинает и подъем по гиперболе. Наконец, ракета стартует практически вертикально, используя мощь собственных двигателей…»

Перегрузки при этом, показывают расчеты, будут нарастать не столь резко, как при обычном вертикальном старте. Меньше и энергетические затраты на вывод ракеты на орбиту — начальный разгон ей придают силы гравитации.

Наконец, строительство подобного старта — а предстоит проплавить тоннель нужного профиля в многокилометровых льдах — обойдется дешевле, чем сооружение эстакады высотой в 2100 м, как это предлагают сейчас японские конструкторы, или прокладка трассы по склону горы, как то собираются сделать американцы.

Правда, американцы, опираясь на патент британского профессора Эрика Лейтвейта, собираются отказаться от колес, заменив их магнитной подвеской.

На это у нас есть своя заготовка. Если проплавить во льдах Антарктиды достаточно гладкий желоб, то поначалу ракетный поезд будет скользить по нему на полозьях, словно скоростные сани по трассе бобслея. А когда состав наберет достаточную скорость, то сможет продолжить путь на воздушной подушке. Идею такого поезда тоже высказывал когда-то К.Э. Циолковский.

После отрыва от Земли, на начальной фазе полета, такому кораблю, словно крылатой ракете, помогут складные крылья. Эти же крылья помогут кораблю приземлиться на обычном аэродроме. Причем на взлете и посадке не обязательно использовать ракетные двигатели. Экономичнее будет применять авиационные турбореактивные моторы, черпающие кислород из атмосферы, как наш космический самолет «Буран».

И наконец, совсем уж «безумную» идею развивает в своей книге «Введение в космонавтику» современник К.Э. Циолковского А.А. Штернфельд. В нашей стране он мало известен, поскольку долгие годы жил за границей. Однако в 1935 году Штернфельд переехал жить в СССР, стал сотрудником знаменитого РНИИ — Реактивного научно-исследовательского института. Здесь в 1937 году и было издано его «Введение».

В книге подробнейшим образом рассматриваются все мыслимые варианты космического старта. И знаете, к какому удивительному выводу пришел исследователь? По его мнению, с точки зрения экономичности лучше всего будет, если ракета будет стартовать вертикально не вверх, а… вниз!

«Допустим, что планета имеет проходящий через ее центр прямолинейный туннель», — пишет ученый. Перевернутая «вверх ногами» ракета будет сначала свободно падать, ускоряясь по закону свободного падения. Долетев до центра, ракета включит двигатели и, продолжая постепенно набирать скорость, выскочит, наконец, из противоположного конца туннеля. Причем для облегчения разгона, ученый предлагал выкачать из тоннеля воздух.

Понятно, пока такого туннеля у нас нет. Нет пока и технической возможности просверлить земной шар насквозь. Но идея ученого окончательно не забыта. Специалисты полагают, что разработка Штернфельда вполне может пригодиться при устройстве ракетодрома, например, на астероиде, мчащемся по своей орбите по просторам Солнечной системы.

Когда такой астероид пролетает мимо Земли, можно будет десантировать на его поверхность необходимое оборудование. Затем в недрах астероида можно будет оборудовать завод по производству и монтажу межпланетных кораблей. Ну, а потом, по мере готовности и при подлете астероида к тому или иному небесному телу, готовые межпланетные зонды стартуют к Сатурну, Нептуну, Плутону или вообще за пределы Солнечной системы.

Публикацию подготовил С. СЛАВИН

«ВАВИЛОНСКИЕ БАШНИ» XXI ВЕКА

Еще один способ доставлять грузы и людей на орбиту по цене примерно 200, а то и 20 долларов за килограмм — строительство космического лифта. Первым идею такого лифта выдвинул один из основоположников нашей космонавтики Ф.А. Цандер. Еще в 1910 году он придумал и рассчитал «космический лифт» — трос, протянутый с Луны в сторону Земли, должен был удерживаться в натянутом состоянии притяжением Земли.

В 1959 году доктор технических наук Г. Покровский опубликовал статью «Лифты в космос», в которой предлагал осуществлять запуски в космос с башни высотой около 100 км. Далее эту идею развил Ю. Арцутанов, напечатавший 31 июля 1960 года в газете «Комсомольская правда» статью «В космос на электровозе».

Внешне все выглядит вроде бы просто. Главный элемент подъемника — трос, один конец которого крепится на поверхности Земли, другой — поднят на высоту около 100 тыс. км (это примерно четверть расстояния до Луны). Причем, несмотря на то, что второй конец троса может быть попросту оставлен в пространстве, он будет натянут, как струна. Вся хитрость в том, что, подчиняясь законам физики, трос этот окажется под воздействием двух могучих разнонаправленных сил — центробежной и центростремительной. Чтобы сократить длину этого троса, эксперты НАСА предлагают сначала соорудить башню высотой в 25 км.