авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 | 3 | 4 |
-- [ Страница 1 ] --

В.П.БУРДАКОВ

Ю.И.ДАНИЛОВ

РАКЕТЫ

БУДУЩЕГО

Москва Атомиздат 1980

6Т6

Б91

УДК 629.7(0.23)

Бурдаков В. П., Данилов Ю. И.

Б91

Ракеты будущего. — М.: Атомиздат, 1980. —

160 с., ил.

В книге в популярной, доступной широкому кругу читателей фор-

ме р а с с к а з ы в а е т с я об основных физических проблемах и технических

трудностях, с которыми сталкиваются ученые и инженеры при опре-

делении облика ракет д а л е к о г о будущего.

Основное внимание в книге уделяется физическим принципам, л е ж а щ и м в основе работы современных ракет, а т а к ж е принципам, на б а з е которых м о ж н о о ж и д а т ь создания более эффективных ракет будущего.

30315—130 Б Б З — 1 4 — 2 4 — 1 9 8 0 • 2304000000 6Т6 034(01)—80 Иллюстрации художника Л. И. Сухорукова © Атомиздат, ВВЕДЕНИЕ Грандиозные успехи космонавтики приковали к ней внимание широких слоев общества практически всех стран и континентов.

Космонавтика — это самое прогрессивное оборудование, самые точные станки и инструменты, самые совершенные материалы, с а м а я передовая технология, самые новые достижения науки.

Космонавтику, в известном смысле, м о ж н о н а з в а т ь н а д е ж д о й че ловечества, так к а к то, чем сегодня располагает космонавтика, з а в т р а станет нормой обыденной жизни.

А м о ж н о ли з а г л я н у т ь в будущее космонавтики? М о ж н о ли представить, как изменится с годами один из основных ее инстру ментов — космическая ракета? Этот вопрос интересует людей не только с познавательной, но и с чисто практической целью. Что ж д е т человечество з а в т р а ? К а к у ю роль будут играть ракетная техника и космонавтика в улучшении благосостояния людей? Ч т о необходимо предусмотреть д л я «... безбоязненного предвидения будущего и смелой практической деятельности, направленной к его осуществлению*»?

Ответить на подобные вопросы м о ж н о только зная перспекти ву развития ракетно-космической техники. Науку, позволяющую предвидеть будущее, называют прогнозированием. Прогнозирова ние бывает краткосрочным и долгосрочным. Д л я того чтобы раз р а б о т а т ь прогноз эволюции космической ракеты, необходимо представить ее структуру во всех д е т а л я х, определить их связь м е ж д у собой и с о к р у ж а ю щ и м и (внешними) факторами. З а т е м н у ж н о поставить з а д а ч у исследования и определить методы, с помощью которых она м о ж е т быть решена. Наконец, требуется р а з р а б о т а т ь критерии сравнения, по которым м о ж н о будет харак теризовать эффективность прогнозируемого объекта.

Обычно краткосрочные прогнозы в ракетной технике каса ются улучшения конструкции ракет, совершенствования техноло гии их производства, применения новых материалов и новых хи * В. И. Ленин. Полн. собр. соч. Т. 26, с. 75, мических топлив, з а п а с а е м ы х на борту ракеты. Таким образом, краткосрочное прогнозирование предусматривает определение бо лее широкого спектра технических характеристик в рамках хо рошо известного принципа создания реактивной тяги: бортовые з а п а с ы топливных компонентов сгорают в камере двигателя и вы д е л я е м а я при этом тепловая энергия преобразуется в механичес к у ю энергию истечения продуктов сгорания.

Долгосрочное прогнозирование з а т р а г и в а е т практическое ис пользование новых физических принципов, которые могут л е ж а т ь в основе создания тяговых усилий в ракетах будущего. Д л я та кого прогнозирования необходимо з н а т ь в о з м о ж н ы е д о с т и ж е н и я физики и техники. В этом случае изучают у ж е не ракету, а тяго вую систему, т. е. устройство, предназначенное д л я доставки по лезного груза в з а д а н н у ю точку пространства или д л я сообщения ему определенных параметров. (Полезный груз — э т о искусствен ный космический объект, непосредственно предназначенный д л я выполнения космической задачи.) Полезный груз, доставляемый в космос современными косми ческими ракетами, — с л о ж н о е инженерное сооружение, стоимость которого сравнима или д а ж е превосходит стоимость ракеты-носи теля. Проектирование и отработка функционирования полезных грузов, особенно пилотируемых кораблей, представляет собой тру д о е м к у ю и технически с л о ж н у ю инженерную проблему. Большие перегрузки и невесомость, сверхнизкие и чрезвычайно высокие температуры, вибрации, космический вакуум, ионизирующее излу чение всех видов — вот д а л е к о не полный перечень тех воздейст вий, которым подвергается полезный груз и при которых он дол ж е н сохранять работоспособность. По-видимому, с появлением новых тяговых систем — космических транспортных средств*, ко торые по аналогии с другими видами транспорта будут много разовыми и в известном смысле универсальными, — появится по нятие транспортируемый груз**. Современная же космическая * Например, в США идет работа по созданию системы, названной «Космический челнок» (Space Shuttle), основным элементом которой будет многоразовый космический транспортный корабль.

** Термин транспортируемый груз аналогичен термину коммерческий груз в авиации или на других фрахтуемых в и д а х транспорта. В настоя щее время в СССР существуют транспортные пилотируемые космические ракета-носитель — это один из простейших типов тяговых систем, предложенных еще К. Э. Циолковским.

Перечислим основные принципы, характеризующие этот клас сический тип ракет: вся необходимая д л я д в и ж е н и я энергия за пасается на борту ракеты в виде химической энергии топливных компонентов или топлива;

в качестве отбрасываемой реактивной массы используются продукты сгорания топлива, т. е. вся реак тивная масса т а к ж е запасается на борту ракеты;

запасенная на борту энергия и реактивная масса однозначно связаны между собой, так как носитель и того и другого один — топливо;

потен циальная химическая энергия преобразуется в тепловую посред ством реакции окисления, а выделенная тепловая энергия превра щается в механическую энергию реактивной струи.

В настоящее время широко изучаются возможности и р а з р а батываются проекты тяговых систем будущего, в основу работы которых з а л о ж е н ы другие, более перспективные принципы: ис пользование внешних, т. е. не запасаемых на борту, ресурсов мас сы и энергии, применение бортовых а к к у м у л я т о р о в ядерной энер гии, получение тягового усилия за счет сил дальнодействия (на пример, магнитного или электростатического взаимодействия ле тательного аппарата с внешними полями). Именно такие системы и являются основой долгосрочных прогнозов в ракетно-космиче ской технике.

По сути дела, прогнозы в области ракетной техники и энерге тики в настоящее время определяют и прогнозы в развитии чело вечества. Сейчас все люди мира знают, что созданные в Совет ском Союзе П е р в а я атомная электростанция и Первый в мире искусственный спутник Земли являются практическим до казательством возможности использования новой техники в мир ных целях. Б л а г о д а р я усилиям Советского Союза, а затем и дру корабли «Союз», «Союз-Т» и транспортные беспилотные космические ко рабли «Прогресс», которые успешно о б с л у ж и в а ю т длительные экспедиции на орбитальной станции «Салют». Известно, что и в США транспортные пилотируемые корабли «Аполлон» о б с л у ж и в а л и орбитальную станцию «Скайлэб». Во всех перечисленных случаях можно было определенную часть доставляемого на орбиту груза н а з в а т ь транспортируемым, посколь ку он загружался на З е м л е и выгружался на орбите. О д н а к о д о л я его была мала, назначение з а р а н е е определено, а понятия « ф р а х т а », обыч ного д л я транспортных операций, не существовало.

гих стран и ядерная энергетика, и р а к е т н а я техника превратились в необходимый фактор развития человечества.

Вот почему и энергетика, и р а к е т н а я техника будущего вы з ы в а ю т такой огромный интерес во всем мире. По этой же при чине на прогнозы в этих р а з в и в а ю щ и х с я в тесном контакте облас тях техники затрачиваются огромные средства, р а з р а б а т ы в а ю т с я новые сложные методы прогнозирования, привлекается с а м а я со временная электронно-вычислительная техника. Р е з у л ь т а т ы прог нозов в развитии энергетики и ракетной техники нередко стано вятся причиной изменения планов деятельности научных центров, предприятий, а иногда д а ж е определяют политику некоторых го сударств. В о з м о ж н а ли в будущем «космическая» война? Реаль ны ли измышления некоторых б у р ж у а з н ы х политических деяте лей, ж у р н а л и с т о в и писателей-фантастов о «физике у ж а с о в » — но вых физических открытиях, способных по воле одного маньяка уничтожить все человечество, всю цивилизацию? Как будет раз виваться человечество? К а к о в ы перспективы науки и техники?

На все эти вопросы* люди хотели бы получить ответ. Но готовый ответ мало кого теперь устраивает. П р и р о д а человека такова, что с наибольшим доверием он нередко относится именно к тем выво дам, которые сделаны им самостоятельно. Это же относится и к прогнозированию.

У ж е не о б с у ж д а ю т с я вопросы, можно ли использовать ракеты и новые виды энергетики в мирных целях. Д а в н о д о к а з а н о, что м о ж н о. Проблема теперь заключается в повышении рентабельно сти ядерной энергетики и космических средств. Рентабельность некоторых космических средств не вызывает сомнения у ж е сей час. Прогнозирование погоды с использованием И С З типа «Мете ор», космическая телефонная, радио- и телевизионная связь с по мощью И С З типа «Молния», «Экран», «Горизонт», космическая р а з в е д к а земных ресурсов с обитаемых кораблей-спутников и долговременных станций стали д л я нас у ж е привычными. В не д а л е к о м будущем космическая металлургия, космическое расте ниеводство, космические электростанции, передающие энергию * Дополнительно рекомендуем прочитать книгу Б. Г. Кузнецова.

Н а у к а в 2000 году. М., « Н а у к а », 1969.

земным потребителям, а т а к ж е космические транспортные сооб щения м е ж д у материками прочно войдут в нашу жизнь.

П р е д л а г а е м а я научно-популярная книга преследует очень скромную цель — ознакомить читателей, интересующихся пробле мами космонавтики, с возможными путями развития космических тяговых систем, в частности космических ракет. Большое количе ство писем, полученных после выхода в 1969 году нашей книги* «Физические проблемы космической тяговой энергетики», содер жит просьбы о популярном изложении ее с о д е р ж а н и я д л я непод готовленного читателя. Это мы и стараемся сделать в данной кни ге. Р а з у м е е т с я, в книгу включены и некоторые новые материалы, появившиеся в отечественной и з а р у б е ж н о й технической литера туре, а т а к ж е материалы отечественного учебного пособия по космонавтике** и нашей книги, вышедшей в 1976 году***.

* В. П. Бурдаков, Ю. И. Д а н и л о в. Физические проблемы космиче ской тяговой энергетики. М., Атомиздат, 1969.

** В. П. Бурдаков, Ф. Ю. Зигель. Физические основы космонавтики, М., Атомиздат, 1975.

*** В. П. Бурдаков, Ю. И. Д а н и л о в. Внешние ресурсы и космонавтика.

М., Атомиздат, 1976.

1. ЗАЧЕМ ИЗУЧАЮТ И КАК ОСВАИВАЮТ КОСМОС В 1914 году отдельной брошюрой вышло дополнение к «Ис следованию мировых пространств реактивными приборами». Б р о шюра начиналась следующими словами. К. Э. Циолковского: «Ин тересующиеся реактивным прибором д л я з а а т м о с ф е р н ы х путеше ствий и ж е л а ю щ и е принять какое-либо участие в моих т р у д а х, п р о д о л ж и т ь мое дело, сделать ему оценку и вообще двигать его вперед так или иначе, — д о л ж н ы изучить мои труды, которые те перь трудно найти;

д а ж е у меня только один экземпляр. Поэтому мне хотелось бы и з д а т ь в полном виде и с дополнениями «Иссле д о в а н и е мировых пространств реактивными приборами». П у с т ь ж е л а ю щ и е приобрести эту работу сообщают свои адреса. Если их наберется достаточно, то я сделаю издание с расчетом, чтобы к а ж д ы й экземпляр (6—7 печатных листов или более 100 страниц) не обошелся д о р о ж е рубля. П р е д у п р е ж д а ю, что это издание весь ма серьезно и будет с о д е р ж а т ь массу формул, вычислений и таб лиц. Д л я сближения с людьми, сочувствующими моим т р у д а м, с о о б щ а ю им мой адрес: К а л у г а, Коровинская, 61, К. Э. Циолков скому».

Космические исследования в настоящее время стали настоль ко обыденным делом, а литература по этому вопросу, включаю щ а я периодические издания и монографии, статьи и популярные брошюры, так многочисленна, что у неподготовленного читателя м о ж е т сложиться впечатление о некотором пределе знаний, своего р о д а насыщении в этой области исследований. Иной читатель мо ж е т з а д у м а т ь с я о том, стоит ли з а т р а ч и в а т ь столько усилий и ма териальных средств на их продолжение. Действительно, вслед за к а с к а д о м открытий и сенсаций, свидетелями которых мы были в 60-х годах, началась планомерная, м о ж н о д а ж е сказать, буд ничная исследовательская работа, направленная на уточнение у ж е открытых явлений, обобщение многочисленных данных, р а з работку новых космических средств. Д л я новых штурмов космоса м о ж е т потребоваться принципиально новая техника, в частности, более мощные, экономичные и универсальные тяговые системы.

На создание этих систем уйдут годы н а п р я ж е н н о г о труда, зна чительные материальные з а т р а т ы, в работах будут заняты большие коллективы. Не лучше ли все эти усилия и средства направить, например, на расширение работ по освоению мирового океана, на р а з в и т и е транспорта, сельского хозяйства?

Читателям, д у м а ю щ и м таким образом, мы ответим словами великого русского ученого А. Г. Столетова * : «... едва ли есть бо лее поучительная мерка развития человечества, как история на ших воззрений на ж и з н ь космоса». Эти слова написаны во време на юности К. Э. Циолковского, которого впоследствии весь мир узнал как первого теоретика космонавтики. Все свои труды и всю свою ж и з н ь К. Э. Циолковский — величайший гуманист, талант ливейший ученый посвятил лучшему будущему человечества.

В настоящее время полностью подтвердились его блистательные прогнозы о неизбежности появления реактивных самолетов, ис кусственных спутников Земли, о первых робких шагах человека в космос, об овладении ядерной энергией. Именно эти достижения х а р а к т е р и з у ю т XX век. Слова К. Э. Циолковского **: «Человек во что бы то ни стало д о л ж е н одолеть земную т я ж е с т ь и иметь в за пасе пространство хотя бы Солнечной системы», — могут стать девизом новых работ в области космонавтики. В их основе, как и в основе любых работ, д о л ж н ы, таким образом, л е ж а т ь практи ческие н у ж д ы человечества. Что же это за н у ж д ы ? В книге извест ного американского ученого в области космонавтики Фертрегта *** в г л а в е «Зачем нужны м е ж п л а н е т н ы е путешествия» говорит ся: «Социологи обеспокоены не только ростом численности насе ления земного шара, но т а к ж е и ростом потребления». Иначе го воря, делается намек на то, что человечеству со временем будет тесно на Земле. В отличие от К. Э. Циолковского, который назы вал землю «колыбелью разума», Фертрегт пишет: «С самого начала З е м л я я в л я л а с ь своего рода тюрьмой для человека». М е ж * Л Г. Столетов. Собр. соч. Т. 2. М,—Л.. Гостехиздат, 1941, с. 201.

** К. Э. Циолковский. Цели звездоплавания. Сб. статей Ред.-изд.

отдел Аэрофлота. М., 1939, с. 89.

»*** М. Фертрегт. Основы космонавтики. М., «Просвещение», 1969.

планетные путешествия ученый именует «избавлением от притя жения Земли в прямом и переносном смысле».

С этими у т в е р ж д е н и я м и в р я д ли кто из советских читателей может согласиться, ибо космонавтика преследует п р е ж д е всего сугубо «земные» цели. Она эффективно решает п р е ж д е всего про блемы сегодняшнего дня *, хотя перспективы ее безграничны.

В настоящее время укоренилось д в а термина: исследование космоса и освоение космоса, которые обозначают две стороны развития современной космонавтики, определяя состав и основ ные характеристики выводимых в космос полезных грузов.

Рассмотрим сначала цели и задачи исследования космоса.

Эта работа была начата еще в глубокой древности. Д р е в н и е гре ки Мир, или Вселенную, называли Космос, что в буквальном пе реводе означает порядок. Современный космос включает все про странство Вселенной, в том числе Землю, околоземное и м е ж п л а нетное пространство. Таким образом, термин космонавтика более правильно о т р а ж а е т суть дела, нежели термин астронавтика, при нятый в США и явлющийся производным от греческого слова астра — з в е з д а.

Задачи исследования космоса весьма многочисленны, но их можно разбить на четыре характерные группы: расширение наших представлений о природе;

изучение условий эксплуатации косми ческих систем;

практическое использование ресурсов космоса и ф а к т о р о в космического полета;

использование космоса в качестве полигона д л я испытаний технических сооружений.

Рассмотрим эти задачи более подробно.

Космос — э т о уникальная природная л а б о р а т о р и я, позволяю щ а я человечеству познавать о к р у ж а ю щ и й мир, о в л а д е в а т ь с поль зой для себя его законами. Вспомним, что именно космические наблюдения позволили Галилею, Кеплеру, Ньютону сформулиро вать з а к о н ы механики, а Эйнштейну — з а к о н ы теории относитель ности. Б л а г о д а р я изучению космического излучения была открыта т а к а я элементарная частица как позитрон, а т а к ж е установлены физические з а к о н ы взаимодействия частиц при сверхвысоких энер * А. Д. Коваль, Г. Р. Успенский, В. П. Яснов. Космос человеку. М..

«Машиностроение», 1971.

гиях, значительно превышающих энергии, сообщаемые частицам в гигантских ускорителях.

Широк и многообразен арсенал научно-технических средств для изучения космоса. Практически все обширные знания о нем, накопленные человечеством к настоящему времени, были получе ны с помощью астрономических исследований, проводимых с Земли. Н а ч а л о этим исследованиям положил Галилей в 1610 г.

Н а п р а в и в изобретенную им «зрительную трубу» на небо, Галилей открыл дискретную структуру Млечного Пути, спутники Юпите ра, причудливый рельеф Л у н ы — одним словом, произвел перево рот в существовавших тогда представлениях о космосе. Свои от крытия великий итальянский ученый описал в знаменитом «Звезд ном вестнике», с которого и начались планомерные исследования.

Сначала наблюдения, затем их систематизация, после чего ос мысливание и рождение гипотез, и, наконец, по мере их подтверж дения другими наблюдениями, возникновение строгих теорий строения Мира — вот путь, по которому до недавнего времени р а з в и в а л а с ь астрономия. В настоящее время теория «идет в ногу»

с экспериментом, с наблюдениями. Теперь у ж е наблюдения зачас тую выполняются по з а к а з а м теоретиков-астрофизиков. Ведутся, например, интенсивные поиски «черных дыр» — сколлапсировав шихся, т. е. мгновенно с ж а в ш и х с я под воздействием мощного соб ственного гравитационного поля неустойчивых сверхгигантских звезд. Р а с ш и р я ю т с я работы по о б н а р у ж е н и ю внеземных цивили заций. Планируются сложнейшие эксперименты по отысканию в космических л у ч а х гипотетических мельчайших частиц мирозда ния — кварков, имеющих дробный электрический з а р я д.

Н а р я д у с этим п р о д о л ж а ю т с я и обычные астрономические наблюдения. Внушительные потомки изобретенного Галилеем и усовершенствованного М. В. Ломоносовым телескопа-рефрактора, изобретенного И. Ньютоном о т р а ж а т е л ь н о г о телескопа-рефлекто ра, телескоп Ш м и д т а, менисковый телескоп Д. Максутова в соче тании со спектрографами, интерферометрами, фоторезисторами, фотоумножителями и многими другими современными приборами и устройствами стали неотъемлемой принадлежностью любой зна чительной астрофизической обсерватории. Все эти приборы полу чают и н ф о р м а ц и ю из космоса в оптическом диапазоне электромаг нитного излучения, иначе говоря, в видимом свете. Д а л ь н о с т ь их действия составляет примерно 5 млрд. световых лет*.

В д в а раза большую дальность приема информации из кос моса обеспечивают радиотелескопы, р а з р е ш а ю щ а я способность** которых может быть увеличена, как и д л я оптических телескопов, посредством применения интерференционных систем (сдвоенных радиотелескопов).

Советский Союз имеет самые крупные в мире инструменты — о т р а ж а т е л ь н ы й телескоп БТА с диаметром з е р к а л а 6 м и радиоте лескоп РАТАН-600, антенна которого выполнена в виде кольца диаметром 600 м.

С развитием космонавтики все традиционные астрофизиче ские приборы получили возможность быть вынесенными за пре делы земной атмосферы. Кроме того, стало в о з м о ж н ы м применять совершенно новые виды астрофизической аппаратуры, принимаю щей информацию в диапазоне малых длин волн (ультрафиолето вых, рентгеновских и -лучей), поскольку в космосе нет экрани рующего влияния земной атмосферы. Так н а з ы в а е м а я внеатмос ферная астрономия, которая раньше использовала для подъема а п п а р а т у р ы воздушные шары и аэростаты, получила прочную экспериментальную базу в виде космических кораблей и орби тальных станций.

Исследование физики космического пространства необходимо не только астрофизикам, но и создателям космических аппаратов.

С какими космическими массами может взаимодействовать лета тельный аппарат, каковы энергетические ресурсы космоса, какие виды поля (гравитационного, магнитного, электрического) харак терны для различных участков Вселенной — все эти данные могут существенно повлиять на облик и конструкцию будущих косми ческих аппаратов. П о к а что все космические а п п а р а т ы проходят экспериментальную отработку в земных л а б о р а т о р и я х. Построе ны огромные барокамеры, в которых создается космический ваку ум. В некоторых б а р о к а м е р а х имитируются воздействующие на испытываемый объект солнечное излучение, корпускулярные и * Один световой год равен 9,46*1012 км.

** Величина, пропорциональная отношению д л и н ы падающего излу чения к диаметру объектива или приемной антенны, тепловые потоки. Ставится вопрос о создании барокамер, устанав ливаемых на летающих л а б о р а т о р и я х невесомости (невесомость возникает при выполнении самолетом так называемой «горки Кеплера»). Очевидно, что д л я правильной имитации условий кос мического пространства необходимо хорошо знать эти условия, изучать их всеми имеющимися средствами.

Практическое использование ресурсов космоса у ж е сейчас м о ж н о н а б л ю д а т ь в земных теплоэнергосистемах (использование солнечной энергии), а тем более в космических (применение сол нечной энергии д л я получения электрической энергии, д л я ориен тации объектов;

при этом используется как тепловая энергия д л я нагрева рабочего тела движителей, так и непосредственное д а в ление солнечных лучей* на специально подготовленные поверх ности;

использование гравитационных полей планет д л я измене ния траекторий д в и ж е н и я искусственных небесных тел и их ори ентации, использование д л я ориентации околоземного магнитного п о л я ). В дальнейшем предполагается широкое использование не только энергетических, но и массовых ресурсов космического пространства в сочетании с факторами космического полета, при чем у ж е сейчас представляется, что эти ресурсы могут быть н у ж н ы не только для получения тягового усилия в новых космических тяговых системах, не только для восстановления космических объектов или д л я их совершенствования в процессе сверхдли тельных межзвездных перелетов, но и как сырье для организуемых в космосе высокоэффективных технологических и энергетических процессов. Космонавтика сегодняшнего дня делает в этом направ лении только первые шаги. Рентабельность космонавтики еще не стала основным аргументом необходимости ее широкого развития.

О рентабельности исследования космоса сегодня м о ж н о говорить с таким же «успехом», как и о рентабельности исследований Ан тарктиды или Мирового океана. Целесообразность ассигнований на н у ж д ы космонавтики вызвана в настоящее время такой же примерно необходимостью, как и целесообразность ассигнования на решение р я д а проблем здравоохранения, на образование, на * Известно, например, что американский спутник «Эхо», выполненный в виде тонкой оболочки и заполненный газом, изменял под действием давления солнечных лучей свою траекторию.

н у ж д ы культуры и науки. Во всех этих случаях непосвященному человеку видны только первоначальные з а т р а т ы, особенно если они весьма значительны. Конечный же результат, во-первых, отда лен по времени, а во-вторых, не имеет зачастую четкой формули ровки, кроме очевидного, но для многих весьма неубедительного тезиса: «ведет к прогрессу человечества, ведет к прогрессу его фундаментальных знаний».

«Мы прекрасно знаем, что полноводный поток научно-техни ческого прогресса иссякнет, если его не будут постоянно питать фундаментальные исследования», — сказал в отчетном докладе XXV съезду КПСС Генеральный секретарь ЦК КПСС Л. И. Б р е ж н е в.

В речи президента Академии наук С С С Р А. П. Александрова на XXV съезде партии по этому поводу сказано: «Именно про гресс ф у н д а м е н т а л ь н ы х знаний изменяет, к а з а л о с ь бы, установив шиеся и незыблемые в науке точки зрения, открывает новые об ласти в науке и технике, коренным образом меняет технологию, приводит к появлению новых материалов и открывает в о з м о ж ности совершенно новых, часто неожидаемых явлений в областях, совершенно не имевших никакого отношения к первоначальной области исследования».

Р а з в и т и е мировой космонавтики как нельзя лучше подтверж дает эти слова. Неисчерпаемы ресурсы космоса и ф а к т о р ы косми ческих полетов — безграничное пространство, невесомость, ва куум и вместе с тем наличие самых разнообразных физических условий, огромные запасы энергии и вещества, наличие полного спектра химических элементов и многих веществ, многообразие проявлений поля и, наконец, предполагаемое наличие в глубинах космоса разумных существ. Большинство ф у н д а м е н т а л ь н ы х физи ческих, химических, биологических и других исследований, прово димых институтами Академии наук С С С Р, по сути дела, базиру ются либо на воссоздании тех или иных космических условий в земных л а б о р а т о р и я х (гигантские ускорители частиц, термоядер ная установка «Токамак-10»* и т. п.), либо на информации, полу * Название установки образовано из слов ток, камера, магнитные катушки.

ченной из глубин космоса (с помощью радиотелескопов, оптичес ких телескопов и т. п.). Таким образом, исследование космоса — это фундаментальное научное направление, а освоение ресурсов космоса и ф а к т о р о в космического полета — н а с у щ н а я з а д а ч а че ловечества не только в будущем, но и в настоящее время.

Использование космоса в качестве полигона для испытаний технических сооружений и систем опять-таки с в я з а н о с тем, что в земных условиях трудно подчас с о з д а т ь условия, необходимые д л я р я д а технологических и энергетических процессов. (Так, созда ние в больших объемах высокого в а к у у м а связано с необходи мостью применять сложные откачивающие системы, а сам процесс откачки газа занимает несколько дней. В космических же услови ях подобной проблемы не существует.) Цели, задачи и проблемы освоения космоса, т. е. проникнове ния человека или продуктов его созидательного т р у д а в космиче скую среду, весьма многообразны. Необходимость и в о з м о ж н о с т ь освоения космоса человеком обосновал основоположник космо навтики К. Э. Циолковский, который считал, что проникновение в космос — это следствие диалектического закона природы: неиз бежность неуклонного распространения наиболее жизнеспособных и биологически устойчивых организмов, т. е. людей, способных п р е о б р а з о в ы в а т ь природу наиболее целесообразным образом.

Вся ж и з н ь К. Э. Циолковского, до самозабвения преданного своим идеям, была отдана р а з р а б о т к е полезных д л я человечества научно-технических, социальных, философских и других идей и проблем. Неся т я ж е л ы е личные утраты, испытывая материальные лишения, практически до самой смерти не понятый многими до вольно прогрессивными и видными учеными, К. Э. Циолковский изо дня в день все г л у б ж е проникал в совершенно неизвестную область человеческих знаний — космонавтику. Он же впервые в мире с ф о р м у л и р о в а л и основные задачи освоения космоса:

освоение околоземного пространства;

освоение б л и ж а й ш е г о небесного тела — Луны;

освоение планет Солнечной системы или их спутников;

освоение Солнечной системы.

М о ж н о перечислить и более отдаленные з а д а ч и :

полеты к з в е з д а м ;

встреча с другими цивилизациями;

освоение нашей Галактики;

освоение других галактик. Эти задачи в наши дни у ж е не в ы г л я д я т фантастическими и н а д ними у ж е сейчас д у м а ю т ученые всех стран мира. В настоящее время нет н у ж д ы обосновывать в а ж н о с т ь выполнения первых трех задач. Успехи, которые у ж е достигнуты отечественной и мировой космонавтикой, красноречи во говорят сами за себя. П о л е т ы на околоземные орбиты, достав ка на З е м л ю образцов лунного грунта, получение сведений о М а р с е и Венере с помощью спускаемых аппаратов представляют ся сейчас если не будничными делами, то уж во всяком случае не сверхсенсационными (каким, например, считали полет Ю. А. Га гарина в 1961 году). Следует только отметить, что потребности в более широком освоении околоземного пространства приводят к необходимости с о з д а в а т ь средства д л я эффективных, н а д е ж н ы х и регулярных транспортных сообщений м е ж д у Землей и орбиталь ным кораблем. В частности, д о л ж н а быть организована беспере бойная с в я з ь с космическим производством: подвоз сырья и по л у ф а б р и к а т о в, д о с т а в к а на З е м л ю продуктов космического про изводства, транспортировка рабочих, приборов, оборудова ния и т. п.

Об остальных з а д а ч а х освоения космоса следует с к а з а т ь не сколько подробнее.

О с в о е н и е С о л н е ч н о й с и с т е м ы будет, очевидно, з а к л ю ч а т ь с я не только в освоении планет и их спутников, но и в расселении человечества (по словам К. Э. Циолковского) в «эфирном пространстве».

П о л е т ы к з в е з д а м — дело будущего, если говорить о полете человека. Автоматические летательные аппараты могут быть отправлены к б л и ж а й ш и м звездам у ж е в XX веке. Вероятнее всего, как это случилось с первой высадкой людей на Л у н у, поле ты к з в е з д а м начнутся з а д о л г о до того, как это будет продикто вано практической необходимостью развития человечества. Ес тественно, что первые м е ж з в е з д н ы е полеты будут носить сугубо исследовательский характер.

Встреча с д р у г и м и ц и в и л и з а ц и я м и — это само с т о я т е л ь н а я з а д а ч а не только космонавтики, но и астрономии, астрофизики, биологии и т. п. Определение физических условий, при которых в о з м о ж н а ж и з н ь вообще, определение условий воз никновения разумной жизни и возникновения цивилизаций, выяс нение закономерностей развития цивилизаций в космических масштабах — всеми этими вопросами современная наука занима ется довольно много. Изучаются т а к ж е проблемы поиска внезем ных цивилизаций *. К сожалению, в настоящее время пока не об н а р у ж е н ы д а ж е признаки таких цивилизаций, однако предполага ется, что в нашей Галактике д о л ж н о существовать кроме нас еще две-три «космических», т. е. стоящих на высоком уровне тех нического развития общества, цивилизации. Многие же ученые считают в настоящее время, что ж и з н ь в космосе — это, скорее, правило, чем исключение.

Освоение нашей Галактики станет возможным, по-видимому, только после того, как удастся установить связь с другими высокоразвитыми цивилизациями.

Освоение других г а л а к т и к — проблема, которую пока не берутся з а т р а г и в а т ь д а ж е писатели-фантасты. А м е ж д у тем вопрос требует изучения, так как он поднимает проблемы, связанные с необходимостью возникновения, «предназначением» и возможностью дальнейшего совершенствования человечества. Это т а к ж е вопрос о м а с ш т а б а х направленного воздействия человечест ва на природу. У ж е сейчас можно назвать работы (в основном, философского х а р а к т е р а ), авторы которых пытаются ответить на подобные вопросы. Вот, например, как осторожно, в форме вопро са излагает свою мысль Г. Ф. Хильми**: «Быть может, высшим формам жизни суждено, активно р а с ш и р я я и з а к р е п л я я область своего распространения, стать организатором Вселенной»

А. Д. Урсул и Ю. А. Школенко *** ограничиваются, по сути дела, лишь критикой в з г л я д о в б у р ж у а з н ы х философов на проблемы «космической философии», противопоставляя им утверждение:

«.. д л я скорейшего продолжения этого своеобразного кризиса «космического сознання» требуется а к т и в н а я работа философов * Проблема CETI (связь с внеземными ц и в и л и з а ц и я м и ). Сб. перево дов. М., «Мир», 1975.

** Г. Ф. Хильми. Основы физики биосферы. Л., Гидрометеоиздат, 1966.

*** А. Д. Урсул, Ю. А. Школенко. Человек и космос. М., П о л и т и з д а т, 1976.

марксистов...». Н а ш а точка зрения заключается в том, что жиз ненные процессы препятствуют возрастанию энтропии тех объ емов пространства, которые н а х о д я т с я под контролем р а з у м а.

Следовательно, признаки р а з у м а следует искать в упорядоченных космических явлениях или в явлениях, не подчиняющихся обыч ным вероятностным представлениям, вытекающим из известных физических законов. Мысль о том, что термодинамическая функ ция энтропия, в ы р а ж е н н а я в обобщенном и безразмерном виде, помогает изучать информационно-мыслительные процессы, при надлежит В. Шеннону и Н. И. Кобозеву*. Нам хотелось бы ду мать, что в более общем виде с помощью обобщенной безразмер ной энтропии** станет в о з м о ж н ы м изучать и информационно-мыс лительно-созидательные процессы***.

В заключение раздела о целях и з а д а ч а х космонавтики целе сообразно с к а з а т ь несколько слов о темпах ее развития.

В 1957 году был запущен первый в мире И С З, а 12 апреля 1961 года совершил свой исторический полет Ю. А. Гагарин.

Вскоре после этого события по решению президента Д. Кеннеди и конгресса США были выделены на осуществление названной в пропагандистских целях «национальной программы» — высадки американцев на Л у н у (проект «Сатурн-5 — Аполлон») — огром ные ассигнования, составляющие 25 млрд. д о л л а р о в. Н а д проек том и доводкой системы в течение 15 лет трудилось более 250 тыс.

инженеров и рабочих. В работе принимало участие около больших и малых предприятий США. В процессе выполнения этой работы были решены многочисленные технические, организацион ные, административные, психологические, научные, политические и другие проблемы. И вот, наконец, в июне 1969 года первый че ловек Земли Н. Армстронг ступил на поверхность другого небес ного тела, ознаменовав тем самым еще один шаг в покорении кос мического пространства, подтвердив беспредельные возможности * Н. И. Кобозев. Исследование в области термодинамики процессов информации и мышления. М., Изд. МГУ, 1971.

** Энтропия — термодинамическая функция, х а р а к т е р и з у ю щ а я меру неопределенности энергетического или информационного состояния систе мы. При переходе системы к более вероятному (равновесному) состоянию ее энтропия увеличивается.

*** В. П. Бурдаков, Ф. Ю. Зигель. Физические основы космонавтики.

М., Атомиздат, 1975.

технического прогресса человечества. Противники освоения космо са п р о д о л ж а л и по-прежнему считать, что з а т р а т ы по сравнению с полученными результатами слишком велики: к а ж д а я секунда пребывания на Л у н е э к и п а ж а «Аполлона-12» стоила 30 тыс. дол ларов, к а ж д ы й килограмм лунного грунта, доставленного на Зем лю, стоил 1 млрд д о л л а р о в. Большое распространение получила ф р а з а крупнейшего физика М. Б о р н а : «... путешествие в косми ческое пространство является не только триумфом человеческой мысли, но и трагическим поражением рассудка», — а т а к ж е вы сказывание американского социолога Эгциони: «...Космос д а е т концентрацию искусственной сенсации и развлечения: три челове ка исследуют Л у н у, а сотни тысяч наблюдают за их подвигом, ог раничивая свои усилия прокручиванием ручек телевизоров». По добные взгляды устраивали политиков и бизнесменов США.

«Экономические» расчеты были явно не в пользу космонав тики. Сенсации гангстеризма, Голливуда и порнографии — эти испытанные спутники бизнеса кое-кому к а з а л и с ь намного привле кательнее и «экономичнее» космических достижений, которые только в силу культурной ограниченности м о ж н о было прирав нять к сенсации в общепринятом для капитализма смысле.

Постепенное планомерное развитие космонавтики в Советском Союзе, несомненные успехи астронавтики США, деятельность дру гих стран в этом же направлении позволили накопить в а ж н ы й экспериментальный материал и однозначно установить несомнен ные преимущества и рентабельность космонавтики. Оказалось, что по самым скромным расчетам, проведенным в США*, съемки па норамы земной поверхности из космоса в 5—10 раз дешевле аэро фотосъемки. Применение метеоспутников (серии «Метеор», «Ти рос», «Нимбус», «Эсса») более чем на порядок увеличило эффек тивность с л у ж б ы погоды, к о т о р а я до этого велась метеорологиче скими пунктами (их общее количество в мире составляет около 10 тыс., что очень м а л о ). Постепенно стало очевидным, что в не которых областях, таких к а к геодезия, связь, навигация, океано графия, метеорология, астрономия, гидрология, геология, лесное * Ф. Боно, К. Г а т л а н д. Перспективы освоения космоса. М„ «Машино строение», 1975.

хозяйство, сельское хозяйство, рыбное хозяйство и т. п., косми ческие средства не только рентабельны, но в ряде случаев и неза менимы *.

Н а ч а л с я новый мощный подъем развития космической техни ки, который п р е ж д е всего коснулся основы космонавтики — раке ты. Ведь именно возможности космической ракеты определяют массу полезного груза, высоту орбиты, на которую его м о ж н о вы вести, наклонение и форму этой орбиты.

* А. Д. Коваль, г. Р. Успенский, В. П. Яснов. Космос человеку. М., «Машиностроение», 1971.

2. НА ПУТИ К КОСМИЧЕСКОЙ РАКЕТЕ Ц е л ь нашей книги — р а с с к а з а т ь о ракетах будущего. А что т а к о е вообще р а к е т а ? К а к о в а ее история? Ведь не зная истории возникновения космической ракеты, нельзя п р е д с к а з а т ь и ее бу дущее.

П о э т о м у начнем с истории.

П е р в ы е упоминания о ракетах встречаются в древнекитай ских летописях, в древней индийской и греческой литературе, а т а к ж е в древнерусских летописях. Существуют сведения об от крытии в Москве в 1680 году « Р а к е т н о г о заведения». Первый фун даментальный т р у д «О боевых ракетах», п р и н а д л е ж а щ и й перу К. И. Константинова, крупного военного специалиста, вышел в 1861 году. Проекты первых отечественных ракет на бездымном по рохе были р а з р а б о т а н ы Н. И. Тихомировым в 1894 году. Но ис тория космических ракет тогда еще не началась. Р а з у м е е т с я, и боевые ракеты, и фейерверки влияли на развитие человеческой фантазии. В известных описаниях путешествий на Л у н у ф р а н ц у з ский писатель Сирано де Б е р ж е р а к упоминает и ракету. Р а к е т ы как а п п а р а т ы д л я полета фигурируют во многих литературных произведениях фантастического ж а н р а. О д н а к о н а р я д у с ракета ми упоминаются и другие средства: у Сирано де Б е р ж е р а к а об с у ж д а е т с я полет на лебедях;

Ж ю л ь Верн предпочитает пушечное ядро;

Г. Уэльс — новый материал «кэйворит», экранирующий тя готение, и т. д.

И с т о р и я космической ракетной техники и космонавтики знает немало славных имен, в их числе великий русский ученый К. Э. Циолковский, который в 1883 году высказал мысль о воз можности использования реактивного д в и ж е н и я для создания м е ж п л а н е т н ы х летательных аппаратов. В XIX веке практически* один только он подошел к мысли о возможности использования * В 1893 году немецкий изобретатель Гансвиндт, а в 1896 году рус ский изобретатель А. П. Федоров т а к ж е предложили р а к е т н ы е летательные а п п а р а т ы д л я безвоздушного пространства.

ракеты как космического летательного а п п а р а т а, жизненно необ ходимого д л я будущего развития человечества.

Многие з а р у б е ж н ы е исторические исследования рассматрива ют историю космонавтики и историю ракетной техники как еди ное целое. Тем самым допускается, зачастую преднамеренно, пу таница в оценке одного из самых прогрессивных и широких в на учном, социальном и техническом отношении устремлений р а з у м а — космонавтики — и сугубо военно-технического, частного, ограниченного рамками одного или нескольких государств на правления — ракетной техники. Вот, например, как характеризует свою роль в развитии космонавтики известный немецкий специа лист Г. Оберт *: «Через 14 дней у меня было готово щелевое соп ло, а еще через 7 дней можно было испытывать коническое сопло ( K e g e l d u s e ). Таким образом, дверь в космос была распахнута».

Иначе говоря, д о с т и ж е н и я в ракетостроении приравниваются у Г. Оберта к д о с т и ж е н и я м космонавтики. З а м е т и м т а к ж е, что мно гие з а р у б е ж н ы е исследователи создание в фашистской Германии ракеты «Фау-2» рассматривают как одну из в а ж н ы х вех в разви тии космонавтики. Тот же Г. Оберт говорил: «У меня имеется и другой в а ж н ы й в к л а д в астронавтику: свои эксперименты я про водил при помощи студентов Берлинского политехнического ин ститута, среди них был Вернер фон Браун, который затем сделал космический полет реальностью». Это у ж е п р я м а я фальсифика ция. От ракеты «Фау-2» до первого космического полета, как го ворится, «дистанция огромного размера», и космические полеты, которые сделались реальностью только после беспримерного под вига Ю. Гагарина, имели свою собственную предысторию, связан ную с развитием космонавтики в С С С Р. В а ж н о й вехой на этом пути был запуск 4 октября 1957 года Первого И С З.

Вывод о роли ракеты с бортовыми з а п а с а м и энергии и реак тивной массы как единственно возможного вида космического транспорта нередко приписывают основоположнику космонавтики К. Э. Циолковскому. «Он д о к а з а л, что только ракетные двигатели могут работать и р а з г о н я т ь летательный а п п а р а т вне земной атмо * Г. Оберт. Мои работы по астронавтике. — В кн.: Из истории астро навтики и ракетной техники. М., « Н а у к а », 1970.

сферы» — так, например, пишет известный популяризатор космо навтики М. Г. Крошкин *. Действительно, К. Э. Циолковский, известный в настоящее время как первый теоретик космонавтики, очень много с д е л а л д л я всесторонней, или, как сейчас говорят, системотехнической разработки теории космической ракеты.

Но д л я космических полетов предлагались и другие идеи и проек ты гипотетических аппаратов. Основоположник инженерной кос монавтики, один из последователей К. Э. Циолковского, русский инженер Ф. А. Ц а н д е р предложил, например, вместо р а к е т н ы х двигателей применять другие варианты тяговых устройств, ис пользующих, в частности, внешние ресурсы массы и энергии [сол нечный парус, силы электромагнитного притяжения и о т т а л к и в а ния, крылатые а п п а р а т ы д л я первого, атмосферного участка кос мического полета, воздушно-реактивные двигатели ( В Р Д ) ].

О с н о в о п о л о ж н и к отечественного космического двигателестрое ния (ныне а к а д е м и к ) В. П. Глушко предложил в 1928 году проект межпланетного космического корабля «Гелиоракетоплан», исполь зующего д л я д в и ж е н и я бортовые з а п а с ы массы и внешний источ ник энергии (Солнце).

Основоположник практической космонавтики — а к а д е м и к С. П. Королев. Он наиболее полно осуществил на практике систе мотехнический подход к проблеме космических полетов, з а л о ж е н ный в теориях К. Э. Циолковского. Специалист-системотехник, лично убежденный в необходимости создания системы, д о л ж е н хо рошо ориентироваться в административных проблемах, а т а к ж е о б л а д а т ь энциклопедическими знаниями и интуицией в своей и смежных о б л а с т я х науки и техники.

Главный Конструктор первых в мире космических о б ъ е к т о в и космических ракет в достаточной мере о б л а д а л всеми этими ка чествами. П р о г р а м м а работ группы изучения реактивного д в и ж е ния (знаменитого Г И Р Д а ), которой с 1932 года руководил С. П. Королев, включала р а з р а б о т к у жидкостных ракетных дви гателей ( Ж Р Д ), планеров с Ж Р Д, баллистических и к р ы л а т ы х ракет, систем управления и ориентации, автоматики, В Р Д. Эта программа предусматривала подготовку будущих инженеров-ра * М. Г. Крошкин. Человек проникает в Космос, М„ Воениздат, 1961.

кетчиков, а т а к ж е будущих пилотов д л я летательных а п п а р а т о в с реактивной тягой.

Последнее обстоятельство и стало одной из причин с о з д а н и я ракетопланов. 28 ф е в р а л я 1940 года был осуществлен первый по лет ракетопланера конструкции С. П. Королева. П и л о т и р о в а л ма шину В. П. Федоров. З а т е м последовали знаменитые полеты Г. Я. Б а х ч и в а н д ж и на самолете Б И - 1 конструкции А. Я. Березняка и А. И. Исаева, созданном в КБ В. Ф. Болховитинова, снабжен ном ракетным двигателем *. Ш е л т я ж е л ы й д л я нашей Родины 1942 год — второй год войны. Советские инженеры, не ж а л е я сил, р а б о т а л и в труднейших условиях, делали все возможное, чтобы помочь фронту. В то время под руководством В. П. Глушко в Г Д Л - О К Б с о з д а в а л и с ь ракетные ускорители д л я т я ж е л ы х само летов. Вместе с ним р а б о т а л тогда С. П. Королев. Он руководил летными испытаниями. Иначе говоря, опять решал сложнейшие проблемы ракетного полета человека.

С. П. Королев (1906—1966 г.) был в ы д а ю щ и м с я советским ученым и организатором науки и техники. Он родился в г. Ж и томире в семье учителя. С 1927 года работает в авиационной про мышленности, оканчивает в 1930 году Московское высшее техни ческое училище им. Н. Э. Б а у м а н а, успешно з а щ и щ а е т дипломный проект, который он выполнил под руководством выдающегося советского авиаконструктора А. Н. Туполева. Много работает, д о б и в а е т с я постройки и проведения испытаний планеров и легко моторного самолета — своего дипломного з а д а н и я. В это же вре мя С. П. Королев заканчивает московскую школу летчиков, зна комится с трудами К. Э. Циолковского, встречается с Ф. А. Цан дером, участвует совместно с ним в организации Московской группы изучения реактивного д в и ж е н и я ( М о с Г И Р Д ). В 1932 году он организует вместе с другими специалистами знаменитый Г И Р Д.

Р а б о т а я з а т е м начальником Г И Р Д а, С. П. К о р о л е в все силы, та лант и организаторские способности отдает этому совершенно но вому и неизвестному делу. У ж е в 1933 году была запущена пер вая советская ж и д к о с т н а я ракета « Г И Р Д - Х ». В конце 1933 года * В США аналогичные полеты ракетных самолетов были впервые осуществлены в 1943 году.

в результате слияния Г И Р Д а и Газодинамической лаборатории ( Г Д Л ) был организован Реактивный научно-исследовательский институт ( Р Н И И ), в котором С. П. К о р о л е в работает заместите лем директора по научной части, а с я н в а р я 1934 года — руково дителем отдела ракетных летательных а п п а р а т о в. В этом же 1934 году издается его книга «Ракетный полет в стратосфере».

Огромные усилия он з а т р а ч и в а е т на практическое создание образ цов новой техники, в числе которых успешно испытанные крыла т а я ракета 212, ракетопланер РП-318. В т я ж е л ы е военные годы все силы и все время уходили на совершенствование и летные испытания ракетных ж и д к о с т н ы х ускорителей для боевых совет ских самолетов. После войны по инициативе р я д а капиталисти ческих государств начинается р а з р а б о т к а и оснащение армий но вым оружием — боевыми ракетами д а л ь н е г о радиуса действия.

Б о л ь ш о е количество ведущих специалистов и трофейной техники из немецкого ракетного центра «Пеенемюнде», где с о з д а в а л а с ь ра кета «Фау-2», оказались в США.

Советский Союз, вынесший на своих плечах основное бремя самой страшной и разрушительной в истории человечества войны, потерявший 20 миллионов жизней, вынужденный восстанавливать разрушенное войной хозяйство, не мог в то же время и пренебре гать своей обороноспособностью.

С о з д а в а т ь невиданную доселе технику предстояло своими си лами, и вот 9 августа 1946 года С. П. К о р о л е в а назначают Глав ным Конструктором отдела Н И И, где и начинают проектировать ся мощные баллистические ракеты. Непостижимо, но у ж е в следу ющем, 1947 году в период с 17 октября по 2 ноября было произ ведено 11 запусков таких р а к е т *. А в 1949 году в С С С Р были на чаты планомерные исследования верхних слоев атмосферы раке тами Р1А.

Примерно в это же время, намного р а н ь ш е ученых и конст рукторов всех стран (в том числе и С Ш А ), С. П. Королев, присту пая к проектированию новой межконтинентальной баллистической ракеты, п р е д у п р е ж д а л своих сотрудников, что эта ракета д о л ж н а * П. Т. Асташенков. Академик С. П. Королев. М., «Машиностроение», 1969.

проектироваться особым образом, так к а к на ней будут летать люди.

Первое «космическое» испытание новой баллистической раке ты — вывод на околоземную орбиту первого в истории человечест ва И С З. Испытание, проведенное 4 о к т я б р я 1957 года, в ы д е р ж а н о успешно. Многие тогда считали, что первый И С З, названный С. П. Королевым Простейшим спутником *, выполняет самостоя тельную функцию. По-другому д у м а л С. П. Королев, который вел планомерную подготовку полета человека в космос: сферическая форма спутника не была случайной** — она наиболее соответст вовала его з а м ы с л а м о форме спускаемого аппарата, а т а к ж е по з в о л я л а по т о р м о ж е н и ю спутника в верхних слоях атмосферы оп ределить параметры самой атмосферы, так к а к аэродинамические коэффициенты сферического тела были известны довольно хо рошо.


Второй И С З с ж и в о т н ы м на борту выяснял главным о б р а з о м биологические возможности *** космического полета, а третий спутник — физическую обстановку в космосе.

И наконец, после многочисленных земных и космических экс периментов наступило 12 апреля 1961 года — день первого в мире космического полета человека Ю. А. Гагарина — г р а ж д а н и н а С т р а н ы Советов.

Космическая ракета, т. е. реактивный летательный а п п а р а т, предназначенный д л я полета человека в космос, была создана и в ы д е р ж а л а свой главный экзамен. Д е н ь 12 апреля теперь считают Д н е м р о ж д е н и я космонавтики — совершенно нового этапа чело веческой деятельности, направленного на решение совокупности технических, медико-биологических, организационных, научных, * С. П. Королев называл его сокращенно ПС.

** В процессе проектирования ПС п р е д л а г а л и с ь и другие геометри ческие формы, которые были д а ж е удобнее с точки зрения р а з м е щ е н и я аппаратуры.

*** Принципиальные возможности полета человека в космос С. П. Ко ролев изучал начиная с 30-х годов. В этой цепи — практические р а б о т ы по отработке полета людей на а п п а р а т а х, с н а б ж е н н ы х ракетными д в и г а т е л я ми, эксперименты по пребыванию экипажа из двух человек в замкнутом пространстве специальной камеры, биологические эксперименты на « а к а демических» р а к е т а х : подъем собак на высоты до 500 км, а т а к ж е отстрел от р а з г о н я ю щ е й с я ракеты капсул с собаками и их спуск на п а р а ш ю т а х — имитация системы аварийного спасения.

юридических и многих других мероприятий и проблем, связанных с освоением космического пространства. Современная космонавти ка требует не только тесного взаимодействия многих министерств и ведомств внутри одной страны, но и широкого сотрудничества многих государств.* М а т е р и а л ь н у ю основу космонавтики условно можно разделить на три части: экспериментально-производственную (орудия и средства производства, экспериментальные изделия), п р и н а д л е ж а щую проблемным л а б о р а т о р и я м Академии наук С С С Р, отрасле вым Н И И, О К Б, опытным и серийным заводам, научно-испыта тельным институтам;

главную (космические комплексы);

обслу живающую (центр подготовки космонавтов, координационно-вы числительный центр, командный комплекс, пункты наблюдения, связи и т. п.).

Главная часть, или ракетно-космический комплекс, состоит из основной и вспомогательной систем. Основная система — это летательный а п п а р а т или космическая ракета. Вспомогательная система представляет собой с л о ж н у ю совокупность оборудова ния и сооружений технической и стартовой позиций ( м о н т а ж н о испытательный корпус, контрольно-измерительная станция, подъ емно-транспортные агрегаты, заправочные станции и прочие объ екты), наземных сооружений радиокомплекса, сооружений и пла вательных средств поисково-спасательного комплекса и т. п.

Н а ш а з а д а ч а заключается в том, чтобы подробно рассмотреть основную систему — летательный аппарат, т. е. космическую ра кету.

Космическая ракета отличается от таких хорошо известных летательных аппаратов, как самолет, последовательной работой отдельных блоков, а т а к ж е тем, что реактивная масса и энергия сосредоточены на борту и не заимствуются из о к р у ж а ю щ е й среды, аэродинамическое качество не реализуется, а конструкция рассчи тана только на однократное использование. Эти, к а з а л о с ь бы, яв * Широко известны совместные полеты первых м е ж д у н а р о д н ы х эки пажей космонавтов социалистических стран на орбитальную станцию «Са лют-6». У всех в памяти советско-американский эксперимент «Союз—Апол лон». Программы международного сотрудничества в космосе расширяются с к а ж д ы м годом (см. книгу: Орбиты сотрудничества. Под ред. а к а д.

Б. Н. Петрова. М„ «Машиностроение», 1975).

но отрицательные качества ракеты д а ю т возможность получить главный результат — достигнуть космической скорости полета (т. е. 8000 м/с), необходимой д л я выведения полезного груза на орбиту И С З. К а к когда-то основная з а д а ч а авиации состояла л и ш ь в том, чтобы оторваться от Земли, п р о д е р ж а т ь с я в воздухе в состоянии полета, так и первая з а д а ч а космонавтики состояла в том, чтобы вывести на замкнутую околоземную орбиту искусст венное тело. Совершенствование как авиации, так и ракетной техники — процесс бесконечный. В этом отношении ракетно-кос мическая техника по темпам развития д а ж е обогнала авиацию.

Н а ш а з а д а ч а — р а с с к а з а т ь п р е ж д е всего об основных принци пах работы обычных ракет.

Все основные принципы работы космической ракеты были сформулированы и научно обоснованы (не только теоретически, но многие и экспериментально!) основоположником космонавтики, нашим соотечественником К. Э. Циолковским.

В соответствии с формулой Циолковского конечная скорость к, приобретаемая ступенью ракеты в отсутст вие гравитационного и аэродинамического сопротивлений, зависит от скорости истечения массы а и отношения массы топлива к су хой массе ракеты, которое называют числом Циолковского:

На первых э т а п а х создания космических ракет стремились к увеличению К ц. Так, американская ракета «Атлас» имела К ц = 1 3, что близко к теоретическому пределу. Скорость истечения а опре деляется средней молекулярной массой продуктов истечения энергоемкостью топлива Е, теплоемкостью продуктов истечения С р и К П Д работы двигательной установки :

причем д л я одних и тех же топлив а определяется совершенством двигательной установки ( Д У ).

И с х о д я из сказанного д л я одних и тех же видов топлив и К ц — величины практически независимые, поэтому конструкторы и стремились к повышению К ц, считая этот критерий одним из са мых в а ж н ы х. Так, ракета «Атлас» сконструирована по «несущей»

схеме, т. е. ее баки, выполненные из стали, были и ее корпусом.

Толщина стенок бака увеличивалась от вершины к основанию ра кеты, а в среднем составляла примерно 0,8 мм. Э к с п л у а т а ц и я ра кеты из-за этого значительно у с л о ж н я л а с ь. Перевозить се м о ж н о было, например, только с поддутыми баками. Высокая (100 тыс.

долл./кг) стоимость выведения груза с помощью такой ракеты говорит с а м а за себя.

Следующий принцип, з а к л а д ы в а е м ы й в конструкцию косми ческих ракет, — это их ступенчатость, т. е. последовательная ра бота ракетных блоков. Этот принцип был сформулирован К. Э. Циолковским в 1926 году в труде «Исследование мировых пространств реактивными приборами» (новая р е д а к ц и я ). Д л я п ступенчатой ракеты формула Циолковского принимает вид:

т. е. открывает возможность д о с т и ж е н и я космических скоростей при реальных значениях К цi и i.

Б о л ь ш о е количество проведенных в 30—40-х годах теоретиче ских расчетов траекторий д в и ж е н и я космических ракет и допусти мых нагрузок на их конструкцию позволило установить близкие к оптимальным потери на гравитацию и аэродинамическое сопро тивление: соответственно около 1300 и 200 м/с. П о э т о м у д л я пред варительных проектных оценок конечную скорость в ф о р м у л е Ци олковского принимали равной не 8000 м/с, а 9500 м/с. Если при выбранных величинах i и К ц i а т а к ж е количестве ступеней п это значение удовлетворялось, то можно было приступать к рабо чему д е т а л ь н о м у проектированию космической ракеты.

В процессе детального проектирования уточняли и оптимизи ровали конструкцию, соотношение компонентов топлива (отноше ние расхода окислителя к расходу горючего) и определяли закон его регулирования в полете, метод и давление н а д д у в а топлив· ных баков, уточняли конструкцию и параметры ДУ, системы уп равления, аэродинамическую форму и аэродинамические харак теристики, конструкцию органов управления, тепловые р е ж и м ы, механические, вибрационные и акустические нагрузки, определяли технологические возможности производства ракеты, а т а к ж е воз можности стендовых испытаний ее частей, а затем и комплексных испытаний ракеты в сборе, уточняли ее эксплуатационные харак теристики.

Все эти р а б о т ы проводились в несколько этапов, так как пре пятствий было очень много. К а к правило, и стенды, и техничес кие позиции, и стартовые комплексы приходилось с о з д а в а т ь зано во с учетом многих ограничений и трудностей, обычных в к а ж д о м новом деле.

Если для авиации земная атмосфера является необходимым компонентом д л я осуществления полета, то создание космических ракет первого этапа х а р а к т е р и з о в а л о с ь необходимостью преодоле ния большого количества проблем, связанных именно с наличием у Земли атмосферы. Именно из-за атмосферы ракете необходимо преодолевать аэродинамическое сопротивление, испытывать теп ловые, акустические и динамические нагрузки, т е р я т ь в тяге и удельной тяге двигателей [для ракет с Ж Р Д и ракетных двигате лей твердого топлива ( Р Д Т Т ) ] в результате изменения д а в л е н и я атмосферы с высотой, иметь с л о ж н ы е системы управления и аэ родинамические стабилизаторы, подвергаться взрывоопасности, иметь т я ж е л ы е и трудоемкие в изготовлении головные, антенные и другие обтекатели, преодолевать (за счет увеличения собствен ной массы) ветровые воздействия во время стоянки на стартовой позиции, иметь громоздкую теплоизоляцию баков с криогенными компонентами ( ж и д к и е кислород, водород, гелий), а т а к ж е спе циальные устройства д л я программного с т р а в л и в а н и я газов из отсеков, устройства д л я стекания электростатического з а р я да и т. п.


К этому следует добавить, что и современные ракеты т а к ж е проектируются с учетом всех перечисленных выше особенностей, однако сейчас к услугам проектантов электронно-вычислительные машины, огромный опыт в создании ракет, а р с е н а л новых метал лов и материалов, современные стенды и аэродинамические трубы.

К р о м е того, сложились огромные коллективы специалистов, кото рым под силу стало с о з д а в а т ь новую, более совершенную технику.

Академик С. П. Королев — создатель первой в мире косми ческой ракеты — писал о перспективах космонавтики: «Созда ние огромных, весом в десятки тонн, межпланетных кораблей с э к и п а ж е м, состоящим из нескольких человек, позволит осущест вить длительные (около двух-трех лет) космические полеты.

А далее... Впрочем, сейчас трудно предаваться мечтам, ибо в на ше замечательное советское время бывает и так, что ж и з н ь опе р е ж а е т мечту. Ясно лишь одно: космонавтика имеет безграничное будущее и ее перспективы беспредельны, как сама Вселенная».

И далее: «Луна, Марс, Венера... Созвездия близких и дальних Га лактик. Мы говорим ныне о полетах в глубины Вселенной не на я з ы к е мечтателя-фантаста, а как о вполне реальной, доступной человечеству задаче, как о перспективе развития советской науки и техники, базирующейся на преимуществах социалистического строя».

3. БРОНТОЗАВРЫ РАКЕТНОЙ ТЕХНИКИ П о я в л е н и е космических ракет, т. е. тяговых систем, способных с о о б щ а т ь искусственным т е л а м космическую скорость, привело, к появлению Первого И С З и многих других космических объектов, успешный запуск которых ознаменовал р о ж д е н и е космонавтики.

Все эти космические объекты проектировались под существующие ракеты. Постепенное усложнение и увеличение космических объ ектов привело к тому, что их стоимость стала превышать стои мость не только ракеты-носителя, но и всего процесса выведения объекта на орбиту.

Н а ч а л а с ь новая ф а з а создания тяговых систем, когда разме ры, масса и другие характеристики ракеты стали д и к т о в а т ь с я по требностями выведения конкретного полезного груза, рассчитан ного на определенную космическую задачу. Теперь у ж е ракета носитель стала проектироваться под конкретную полезную нагрузку.

Т а к появился первый «бронтозавр» ракетной техники — ги г а н т с к а я ракета «Сатурн-5» ( С Ш А ). Высота этой ракеты около 100 м, с т а р т о в а я масса около 3000 т, масса выводимого на орбиту полезного груза около 100 т. Р а к е т а имела единственное назна чение — обеспечить первые в истории человечества лунные экспе диции, в частности, первую высадку человека на другое небесное тело — Л у н у.

В выполнении этой грандиозной программы участвовало, к а к мы ранее говорили, свыше 2000 фирм. Ассигнования т а к ж е были весьма внушительными — 25 млрд. долларов. С о з д а в а л и с ь новые гигантские двигатели, осваивались новые технологические опера ции, необходимые д л я изготовления баков и других конструкци онных элементов ракеты, на полную мощность р а б о т а л и десятки аэродинамических труб, в которых уточнялись формы и характе ристики будущей ракеты, создавались небывалые по размеру экс периментальные установки и стенды. Впервые в мире был постро ен стенд д л я динамических испытаний всей р а к е т ы в сборе в вер тикальном положении. Построен и сдан в эксплуатацию стенд для комплексных огневых испытаний первой ступени носителя, создано уникальное сверхгигантское оборудование технической и старто вой позиции. Сложнейший комплекс лунных кораблей, тренаже ров д л я космонавтов, стендов, имитирующих лунные условия, и другое оборудование с о з д а в а л и с ь параллельно с изготовлением носителя. Первый пилотируемый полет на Л у н у к о р а б л я «Апол лон» был осуществлен в 1969 году. Космонавты С Ш А Н. Армст ронг и Э. Олдрин установили на Л у н е научную а п п а р а т у р у и, со брав о б р а з ц ы лунного грунта, вернулись со своим драгоценным грузом на Землю.

З а т е м экспедиции повторялись, их программы и оснащение совершенствовались, однако привлекательность этих экспедиций постепенно уменьшалась. Д л я большинства людей полеты на Л у н у постепенно стали к а з а т ь с я будничным делом. И вот... 11 д е к а б р я 1972 года состоялась последняя экспедиция на Л у н у, а ракета «Сатурн-5» и все сооружения, необходимые д л я ее эксплуатации, были законсервированы.

Некоторые организации С Ш А, воодушевленные успешным за вершением «лунной эпопеи», приступили к проектированию более мощных «послесатурновских» ракет. О д н а к о опыт с о з д а н и я раке ты «Сатурн-5» о к а з а л с я не только положительным, но и стал серьезным уроком д л я ученых и конструкторов. Эпизодичность ра бот, т р е б у ю щ а я тем не менее т р у д а огромных коллективов, при водила к массовым увольнениям проектантов после окончания проектных работ, специалистов по экспериментальной отработке после того, к а к эта отработка была закончена, эксплуатационни ков после завершения программы полетов на Л у н у.

Таким образом, и космическую промышленность США не обо шли х а р а к т е р н ы е д л я к а п и т а л и з м а явления: массовые увольнения, забастовки, недовольство рабочих и инженеров организацией ра бот и своим положением, когда нельзя быть уверенным в завт рашнем дне.

Н а у ч н ы е результаты лунных экспедиций США, как показал последующий их анализ, проведенный в сравнении с результатами, достигнутыми С С С Р с помощью автоматических средств («Лу на-16, 20, 24», «Луноход-1, 2» и т. п.), т а к ж е о к а з а л и с ь не таки ми уж высокими, если учесть затраченные средства. Английская газета «Файнэншл таймc» писала: «СССР ясно продемонстриро вал, что с помощью непилотируемых автоматических а п п а р а т о в м о ж н о достигнуть того же, что и с помощью высадки людей...».

Исполняющий обязанности директора Н а ц и о н а л ь н о г о управления по аэронавтике и исследованию космического пространства Д ж о р д ж Л о у заявил, ссылаясь на мнение р я д а специалистов, что непилотируемые полеты к Л у н е и другим планетам являются «наиболее рациональным методом исследования Солнечной сис темы». Научный обозреватель агентства «Пресс Ассошиэйшн»

(Великобритания) А. Б р а у н сказал, что русские «продемонстри ровали, в частности, что вполне м о ж н о собирать образцы лунных пород со значительно меньшими з а т р а т а м и, чем того требует от правка кораблей с э к и п а ж а м и ».

При создании в С Ш А лунного комплекса было решено боль шое количество сложнейших инженерных проблем, которые могли остаться незамеченными не только д л я широкой аудитории, сле дящей на экранах телевизоров за космонавтами, но и д л я многих подготовленных специалистов, ученых и государственных деяте лей. Специалистам пришлось р а з р а б о т а т ь принципиально новую систему управления, множество новых электронных приборов и а п п а р а т у р ы, внедрить новую элементную базу для этих изделий, внедрить в практику расчетов и экспериментов новейшую элект ронно-вычислительную технику, создать, как у ж е отмечалось, мно ж е с т в о уникальных конструкций и сооружений, о т р а б о т а т ь новые технологические процессы. Решение организационных вопросов, комплексное решение проблем обеспечения безопасности и н а д е ж ности полета т а к ж е м о ж н о отнести к в а ж н ы м достижениям аме риканских инженеров. Б ы л о практически показано, что современ н а я техника находится на таком уровне развития, что ей под си лу решать самые грандиозные задачи, осуществлять самые дерзно венные мечты человечества.

Значительно трудней выбрать правильные пути научно-техни ческого прогресса, наиболее рациональные задачи, на решение которых необходимо, в первую очередь, з а т р а ч и в а т ь материаль ные ресурсы.

Американским и н ж е н е р а м и ученым пришлось очень много работать, чтобы хоть в какой-то мере восполнить серьезные про счеты, выявленные при эксплуатации гигантской сверхракеты «Са турн-5». Подготовка к пуску и сам пуск этой ракеты — явление довольно редкое. Остальное время дорогостоящее оборудование в ы н у ж д е н о простаивать законсервированным. Тем не менее, ог ромный о б с л у ж и в а ю щ и й персонал с о к р а щ а т ь было нельзя.

Не о п р а в д а л и с ь н а д е ж д ы на реализацию в научно развитых странах за крупное денежное в о з н а г р а ж д е н и е «лунных пород».

П р о д а ж а сувениров, значков, открыток, демонстрация «лунной»

техники в музеях т а к ж е не смогли сколько-нибудь ощутимо ском пенсировать затраченные средства. Следующей попыткой выгодно р е а л и з о в а т ь инженерные доcтижения НАСА стала п р о д а ж а ряда материалов, технологических процессов и приборов в другие от расли, в том числе и в такие, которые выпускают т о в а р ы широко го потребления. Так, в США появились, например, сковородки из «космических» теплозащитных материалов и много других това ров из «экзотических» материалов.

Б ы л а сделана попытка рассмотреть пути дальнейшего приме нения полученных инженерных решений и в космонавтике. Так, появилась и успешно проработала некоторое время в космосе ор битальная станция «Скайлэб», корпус которой был переоборудо ван из третьего разгонного блока ракеты «Сатурн-5» (блока « S - I V B » ). В настоящее время оборудование технической и стар товой позиции, имеющее отношение к ракете «Сатурн-5», а т а к ж е технологический задел элементов ракеты законсервированы. Не смотря на то что некоторые стенды, пусковое устройство, сбороч ный корпус и другие сооружения ракеты «Сатурн-5» предполага ется использовать в новой космической программе США «Косми ческий человек», вопрос о том, что делать с ракетой-бронтозавром, не снят.

При формировании новой космической стратегии специалисты НАСА в ы н у ж д е н ы были, опираясь на опыт эксплуатации ракеты «Сатурн-5», констатировать следующее.

1. З а г р у з к а персонала д о л ж н а быть равномерной и посто янной.

2. Контакты со смежными фирмами, организациями, пред приятиями и т. п. д о л ж н ы быть продолжительными и прочными.

3. Количество запусков в течение года д о л ж н о быть равно мерным и в о з м о ж н о большим.

4. Огромные ассигнования, требующиеся д л я создания новой космической техники, могут быть получены лишь при широкой ко операции с другими странами, т. е. при м е ж д у н а р о д н о м сотруд ничестве.

5. В создании новых образцов космической техники необходи мо заинтересовывать военные ведомства США, так как только т а к можно получить необходимые ассигнования в условиях господст ва военно-промышленного комплекса.

К а к показала практика дальнейшей работы НАСА, все эти выводы были приняты во внимание при р а з р а б о т к е нового проек та — многоразовой системы «Космический человек».

Почему инженеры и ученые США о т к а з а л и с ь от «послесатур новских» гигантов, о которых много писалось в технической ли тературе и которые д а ж е фигурировали в космических прогнозах?

К а з а л о с ь бы, увеличение размера ракет снижает стоимость выведения полезного груза, постепенное усложнение космических з а д а ч требует неуклонного увеличения массы полезного груза, вы водимого одной ракетой-носителем, наконец, имеющийся положи тельный опыт создания ракеты «Сатурн-5» м о ж е т быть использо ван и при р а з р а б о т к е еще более т я ж е л ы х ракет.

О д н а к о исследования показали, что основной враг сверхги гантских ракет — не сложность их производства, не эпизодич ность запусков и не долгий период подготовки к запуску и д а ж е не одноразовость их применения, а явление, которое д л я первых космических ракет вообще не принималось во внимание. И м я это му грозному «врагу» — акустика.

Н а г р у ж е н и е конструкционных элементов ракет передающимся через внешнюю среду (воздух) акустическим, или звуковым, из лучением, генерируемым реактивными струями, для однотипных по схеме ракет возрастает с увеличением характерного размера пропорционально l 4 -:-l 5 в зависимости от типа и числа дви гателей в Д У. В то же время масса ракеты и тяга ее ДУ при ус ловии сохранения постоянной тяговооруженности (отношение массы ракеты к тяге ее Д У ) увеличивается пропорцио нально Р. Это означает, что к статической нагрузке, которая оп ределяется в основном массой р а к е т ы и тягой ее ДУ при условии, что траектории полета сравниваемых ракет идентичны, д о б а в л я е т ся все более и более у в е л и ч и в а ю щ а я с я по мере роста размера динамическая нагрузка акустического характера.

[Конечно, на ракету в полете действуют и другие динамиче ские нагрузки (работа органов управления, колебания аэродина мических сил из-за атмосферной турбулентности, колебания ж и д кости в б а к а х и т. п.), о д н а к о их частоты существенно меньше акустических, да и энергия этих динамических нагружений меньше.] Н е с м о т р я на то что в акустическое излучение преобразуется не более 1 % кинетической энергии реактивных струй ракетных Д У, эта энергия огромна.

Вот почему, несмотря на то что в сторону летящей ракеты направлена лишь небольшая часть излучаемой струями акустиче ской энергии, несмотря на то что с ростом скорости полета раке ты поток акустической энергии к ней уменьшается, а при дости жении ракетой скорости з в у к а прекращается *, вся конструкция д о л ж н а быть рассчитана на максимальные действующие на ракету акустические нагрузки.

П о с к о л ь к у относительные акустические нагрузки при возрас тании р а з м е р о в ракеты резко увеличиваются, масса ее силовых элементов д о л ж н а в о з р а с т а т ь не пропорционально l 3, а значитель но быстрее. Это означает, что начиная с некоторого оптимального р а з м е р а, массовая отдача ракеты будет уменьшаться. О к а з а л о с ь (по-видимому, случайно), что размеры ракеты «Сатурн-5» нахо д я т с я к а к р а з вблизи такого оптимума **. Д а л ь н е й ш е е увеличение р а з м е р о в и стартовой массы ракеты-носителя приведет к умень шению относительной массы выводимого полезного груза. К а к ут * При полете ракеты со скоростью звука, как правило, р е а л и з у ю т с я м а к с и м а л ь н ы е скоростные напоры q= 2 /2, где — плотность атмосферы, а — скорость полета ракеты, поэтому резко увеличиваются так н а з ы в а е мые псевдоакустические воздействия, вызванные пульсациями д а в л е н и я в пограничном слое.

** Уменьшение размера ракет т а к ж е ведет, как показывает опыт, к снижению массовой отдачи (отношение массы выведенного полезного груза к стартовой, т. е. начальной, массе ракеты), поскольку с к а з ы в а ю т с я технологические факторы и увеличенные относительные массы систем (управления, энергопитания и т. п.).

в е р ж д а е т с я в р я д е работ, выполненных в США, с т а р т о в а я масса 20 000 т я в л я е т с я вообще предельной д л я ракет с Ж Д Р.

При этой массе р а к е т а еще может лететь и ее конечная ступень достигнет орбиты И С З, но сколько-нибудь ощутимого полезного груза она не выведет. Д а л ь н е й ш е е увеличение стартовой массы приведет к в ы р о ж д е н и ю космической ракеты — ее конечная сту пень у ж е не будет выходить на орбиту, т. е. ракета такой массы будет просто баллистической ракетой. Космической ракетой-носи телем ее н а з ы в а т ь будет у ж е нельзя, несмотря на огромную массу и внушительные размеры.

Таким образом, был установлен еще один звуковой (теперь у ж е акустический) барьер *, препятствующий количественному росту размеров космических ракет. Это т а к называемое физиче ское ограничение, преодолеть которое, не меняя схему ракеты и ее ДУ, просто невозможно.

Увеличение нагрузок из-за акустики на ракетах типа «Вос ток» ( С С С Р ) или «Атлас» (США) составляло в среднем всего 5 %, что было намного меньше точности расчетов, поэтому им нередко пренебрегали**. Д л я ракеты «Сатурн-5» это увеличение составило у ж е около 15%, поэтому пренебрегать им стало нельзя. К р о ме большого количества теоретических расчетов американским инженерам пришлось провести специальные акустические иссле дования на моделях при натурной стендовой отработке блоков и при штатных полетах ракеты. Все это и позволило выявить те ос новные закономерности, о которых говорилось выше.

Но акустика — не единственная причина отказа от гигантских одноразовых ракет, д а ж е таких, к а к «Сатурн-5». Б о л ь ш а я метал лоемкость и сложность электронных приборов одноразовых бло ков, потребность в огромных количествах топливных компонентов, необходимость иметь зоны отчуждения, т. е. свободные от судо * До этого специалисты имели д е л о только с одним звуковым б а р ь ером (возникающим при разгоне летательного а п п а р а т а до скорости з в у к а ).

Этот первый барьер был успешно пройден за счет применения мощных двигателей, использования новых методов расчета и экспериментальной отработки конструкций летательных аппаратов.

** Это. разумеется, не относится к необходимости в любом случае проводить динамические расчеты по выявлению так называемых резонан сов — совпадений собственных частот колебаний конструкций и частот ко лебаний в ы н у ж д а ю щ и х сил.

ходства акватории Мирового океана или неиспользуемые терри тории суши, предназначенные д л я падения о т р а б о т а в ш и х блоков, у ж е у п о м я н у т ы е п р о д о л ж и т е л ь н ы е перерывы м е ж д у пусками, не в о з м о ж н о с т ь универсального использования таких ракет (невоз можность, например, изменения азимутов выведения, масс и кон фигураций полезного г р у з а ), огромные и используемые с неполной загрузкой производственные п л о щ а д и для их изготовления, с л о ж ность технического о б с л у ж и в а н и я, необходимость иметь большое количество о б с л у ж и в а ю щ е г о персонала, в ы н у ж д е н н о г о простаи вать в периоды м е ж д у пусками, меньшая, чем д л я ракет среднего класса, долговечность стартовых сооружений, с л о ж н о с т ь и стои мость которых к тому же значительно выше, и, к а к следствие этих ф а к т о р о в, относительно слабый экономический э ф ф е к т от при менения таких ракет и их слабое психологическое «влияние на умы людей» — вот те основные причины, которые побудили аме риканских инженеров о т к а з а т ь с я от производства и эксплуатации ракет класса «Сатурн-5». Б ы л о т а к ж е прекращено дальнейшее проектирование одноразовых ракет.

У ж е после прекращения работ над сверхгигантскими однора зовыми ракетами-носителями выяснилось еще одно неприятное обстоятельство — их отрицательное воздействие на о к р у ж а ю щ у ю среду. К а к известно, в земной атмосфере на высотах 20—50 км имеется озонный слой, который предохраняет все ж и в у щ е е на З е м л е от губительных ультрафиолетовых лучей, посылаемых Солнцем. Сохранение о к р у ж а ю щ е й среды, в том числе и озон ного слоя атмосферы — одна из жизненно в а ж н ы х з а д а ч челове чества.

Проведенные несколькими исследовательскими организациями С Ш А, Польши и других стран расчеты показали, что пролет че рез озонный слой гигантской ракеты типа «Сатурн-5» оставляет в нем заметное «окно», поскольку озон активно взаимодействует с продуктами истечения и его концентрация уменьшается. Появи лись д а ж е сообщения, что одновременный запуск пятисот ракет «Сатурн-5» полностью уничтожил бы озонный слой Земли, обре к а я на вымирание все на ней живущее.

Эти исследования были только началом. Теперь все новые проекты космических ракет и д а ж е высотных самолетов рассмат риваются в числе прочих ф а к т о р о в и с позиций воздействия пред лагаемой системы на о к р у ж а ю щ у ю среду.



Pages:   || 2 | 3 | 4 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.