С ИСКУССТВЕННОГО СПУТНИКА
Сидя в своей лаборатории на Земле, ученые получают все данные исследований, проведенных автоматической аппаратурой танкетки, видят на экране телевизора пейзаж Луны, управляют всей деятельностью своего механического разведчика.
Космический корабль, который предстоит соорудить для полета на Луну с космического спутника, будет резко отличаться от рассматриваемых до сих пор ракет, предназначенных для полетов в космическое пространство со станции отправления на Земле.
Лауреат Международной поощрительной премии по астронавтике советский ученый А. А. Штернфельд опубликовал первый эскизный проект такого корабля, собираемого на искусственном спутнике и с него отправляющегося в полет вокруг Луны с последующим возвращением на Землю.
Космическому кораблю, взлетающему с искусственного спутника, не придется преодолевать сопротивление толстой и густой воздушной оболочки, как кораблю, взлетающему с Земли. Значит, ему не обязательно иметь обтекаемую аэродинамическую форму, — требований аэродинамики в космосе вообще не существует. Внешняя форма корабля будет определяться другими соображениями.
Скорость, которую необходимо набрать космическому кораблю, летящему с искусственного спутника, может быть значительно ниже скорости отлета с Земли. Ведь искусственный спутник уже обладает громадной скоростью. К его скорости надо прибавить еще около 3150 метров в секунду, и корабль долетит до орбиты Луны в любой ее точке. Причем эту скорость он может набирать не с большим ускорением, как при отлете с Земли, а с маленьким. То есть для отлета с космического спутника вовсе не обязательно иметь мощный мотор.
Конструктивные элементы, из которых должен состоять космический корабль, зависят от его назначения. Корабль, предназначенный для полета вокруг Луны и возвращения на Землю, будет отличаться от корабля для полета на Луну с посадкой на ней. Ракета для полета на Марс будет совершенно непохожа на «лунные» ракеты, — к ней уже будут предъявлены требования аэродинамики: на Марсе есть атмосфера.
Попробуем разобраться, как должен быть устроен корабль для облета Луны и возвращения на Землю. Сначала определим его отдельные части, а потом посмотрим, как их всего рациональнее собрать.
Итак, нам надо покинуть искусственный спутник и развить дополнительную скорость свыше 3 километров в секунду. Для этой цели нам нужно довольно значительное количество топлива. Записываем под номером первым: две большие цистерны топлива — одна для горючего, другая для окислителя. Кроме горючего, необходимо иметь реактивный двигатель. Записываем под номером два: небольшой жидкостной реактивный двигатель.
Долетев до Луны, ракета должна будет несколько затормозить скорость своего движения.
Торможение это может быть не очень велико — всего на несколько сотен метров в секунду. Но для этого также потребуется затратить топливо. Записываем номер три: два небольших бака с топливом для превращения корабля в искусственный спутник Луны.
Сделав несколько облетов вокруг Луны, корабль должен будет лечь на обратный рейс, чтобы вернуться на Землю. Для этого надо будет затратить примерно столько же топлива, сколько сожгли для превращения его в искусственный спутник Луны. Под номером четыре: еще два небольших бака.
Торможение на Земле будем осуществлять о земную атмосферу. Затрат топлива это не потребует, но совершенно очевидно, что в состав космического корабля должен будет войти планер специальной конструкции с выдвижными крыльями, герметической кабиной обтекаемой формы, какие обычно применяются в таких целях. Таким образом, пятая составная часть ракеты — это планер для посадки на Землю.
Кабина такого планера очень невелика. Работать в ней в течение длительного времени очень трудно. Поэтому для постоянного помещения астронавтов она не годится. Может быть, прицепить к ракете еще одну пустую цистерну для размещения лабораторий и экипажа?
Можно, конечно, сделать и так, но есть более простой выход. Почему бы не использовать под жилые помещения большие цистерны с горючим, которые опустеют через несколько десятков минут после отлета с искусственного спутника?! А первые минуты — отлет — экипаж проведет в тесной кабине планера.
Покинув измятый при посадке корпус ракеты, автоматическая танкетка потревожила своими гусеницами вековечную пыль Луны.
Раз большие цистерны из-под топлива будут использованы для жилья экипажа на весь период полета, значит, они наряду с планером должны составить центральное ядро космического корабля. Их надо поставить рядом, притом лучше всего таким образом, чтобы из кабины планера можно легко перейти в эти цистерны.
Малые баки из-под горючего, которое будет сожжено при превращении космического корабля в искусственный спутник Луны, нам после этого момента уже больше не понадобятся. Вряд ли стоит везти их назад, на Землю; лучше отцепить и оставить вечно обращаться вокруг Луны. Можно установить на них небольшие автоматически действующие приборы с крохотной гелиоэлектростанцией, и они «вечно» будут сообщать нам свои показания. Видимо, таких космических «метеостанций», сообщающих «погоду космоса», будет немало в будущем разбросано по Вселенной. Раз мы решили «бросить» эти баки по пути, надо их прицепить где-нибудь с краю ракеты. Другой паре малых баков все равно суждено возвращаться на Землю: ведь они опустеют только тогда, когда обратный курс будет взят. Отцеплять их не имеет смысла.
Теперь попробуем разложить все по порядку. Итак, в центре большие цистерны с горючим и непосредственно примыкающая к ним кабина планера. К хвосту планера прицепим две малые цистерны, которые мы собираемся отцепить по дороге. С другой стороны к большим цистернам прицепим малые цистерны, которые возвратятся на Землю. А за ними — реактивный двигатель.
Проект космического корабля, предназначенного для полета по маршруту: искусственный спутник Земли — искусственный спутник Луны — Земля. При полете с искусственного спутника Земли экипаж помещается в герметической кабине планера 1, а отделения цистерны 2 и 3 заполнены горючим и окислителем, затрачиваемыми при отлете на работу реактивного двигателя 4. Как только эти отделения освобождаются, экипаж превращает их в свои основные помещения. Для того, чтобы лечь на круговую орбиту вокруг Луны используется горючее и окислитель из баков 5 и 6, которые после этого отцепляются. Для того чтобы лечь на возвратный курс, сжигается топливо из баков 7 и 8. При входе в атмосферу Земли экипаж снова переходит в кабину планера, который отцепляется от остальных частей корабля и с помощью выдвижных крыльев производит планирующий спуск и посадку.
Такое линейное размещение мы приняли тоже не без оснований. Ось направления действия реактивной силы работающего двигателя должна проходить через центр тяжести корабля, иначе он будет крутиться в космосе на месте, как крутится на воде корабль, если у него работает только один из двух рядом поставленных винтов. А обеспечить такое совпадение направления действия реактивной силы и положение центра тяжести легче всего, разметив все наши очень симметричные элементы корабля на одной оси симметрии. Какую форму должны иметь цистерны?
По возможности ту, которая обеспечивает максимальный объем при минимальной поверхности: то есть форма шара. Такими, по всей вероятности, и будут малые цистерны. Большие цистерны лучше всего использовать от космических кораблей, прилетевших на искусственный спутник с Земли. Они, по всей вероятности, будут цилиндрическими: ведь они должны вписываться в аэродинамическую форму «земных» ракет.
