Собрание сочинений в 12 т. Т. 1

Представим себе, рассуждал Ньютон, что мы стреляем с вершины гигантской горы из артиллерийского орудия, ствол которого направлен строго параллельно поверхности Земли. Вот мы произвели выстрел, ядро вылетело и под влиянием притяжения Земли, описав крутую дугу, упало недалеко от подножия горы. Прибавим в заряд пороху и выстрелим снова. Дуга, описываемая снарядом, станет более пологой, и упадет он дальше от основания горы, чем первый снаряд. Еще и еще добавим пороха. Все более и более пологими будут траектории снарядов. И, наконец, настанет момент, когда кривизна этих траекторий сравняется с кривизной земного шара. В этом случае снаряд никогда не сможет упасть на Землю, он будет вечно вращаться вокруг нее, так же как вечно вращается вокруг Земли Луна. Снаряд станет второй Луной, искусственным спутником Земли.

А что же будет, рассуждал дальше Ньютон, если мы еще увеличим заряд орудия? Траектория вытянется, из круга превратится в эллипс. При дальнейшем увеличении зарядов эллипс становится все более вытянутым и, наконец, разрывается: снаряд полетит теперь не по замкнутой эллиптической траектории, а по разомкнутой параболической. Он никогда уже не вернется на Землю. Конечно, во всех этих рассуждениях не учитывается сопротивление воздуха.

Ньютон вычислил и скорость, с которой должен вылететь из дула орудия снаряд для того, чтобы навсегда покинуть Землю. Эта скорость оказалась очень большой — около одиннадцати километров в секунду.

Сообщить снаряду скорость порядка одиннадцати километров в секунду — вот первое условие, необходимое для того, чтобы снаряд, космический корабль мог отправиться в межпланетный рейс. Из этого и исходил Жюль Верн в своих романах. Но единственным возможным средством для достижения этой огромной скорости в 1865 году, когда был написан роман «С Земли на Луну», казался ему выстрел из артиллерийского орудия.

Так ли это? Можно ли выстрелом придать снаряду скорость, необходимую для космического путешествия?

Точные расчеты отвечают на этот вопрос отрицательно. Даже самые сильные взрывчатые вещества, известные нам сегодня (кроме атомных), не содержат в себе для этого достаточного количества энергии. Представим себе, что мы в абсолютной пустоте взорвали кусочек такого взрывчатого вещества. Вся скрытая химическая энергия вещества перейдет при этом в кинетическую энергию разлетающихся газов горения. Ничто не мешает их разлету, они будут двигаться с максимальной скоростью, на которую только способны. Но расчеты показывают, что эта скорость будет еще очень далека от космической, не свыше трех с половиной километров в секунду.

Правда, если взрыв произвести на дне канала орудия, имеющего только один выход для газов, скорость выходящих газов может превысить эту величину. Произойдет это за счет того, что часть газа у закрытой тыльной части дула останется неподвижной и ее энергия как бы передастся тем частицам, которые имеют возможность свободно двигаться. Но и в этом случае частицы газа, образующегося при взрыве, не смогут развить космической скорости.

Очевидно, еще меньшую скорость может приобрести снаряд, движимый этими потоками газов. Опыты показали, что даже в тех случаях, когда снаряд весит значительно меньше, чем пороховой заряд, в самом длинном орудии его не удается разогнать до скорости, превышающей пять-шесть километров в секунду. Из обычного, даже самого крупного артиллерийского орудия нельзя выпустить снаряд в мировое пространство.

Правда, в последнее время ученые научились концентрировать энергию большого взрыва в небольшом объеме. Для этого струи разлетающегося газа направляют таким образом, что их энергия как бы складывается, и небольшое количество этих газов приобретает скорости, в несколько раз превосходящие ту, которая необходима для космического корабля. Это явление называют комуляцией. Но, во-первых, трудно, почти невозможно, представить себе снаряд, который сможет выдержать гигантские давления и температуры, возникающие в точке концентрации энергии, точке схода газовых струй взрыва. А во-вторых, его пассажиры не выдержат гигантских ускорений, с которыми этот снаряд начнет двигаться…

2

Ускорение… С этим понятием связано второе условие возможности осуществления космического полета для снаряда с живым экипажем.