Книга: Извечные тайны неба

Наперекор земному тяготению

Наперекор земному тяготению

Покинуть поверхность Земли и подняться в небо мечтали еще древние греки. До наших дней сохранился миф о Дедале, который соорудил крылья себе и своему сыну Икару из перьев, слепленных воском. Икар поднялся к Солнцу, но воск растаял, и храбрец упал в море. От мифов до научных проектов прошли тысячелетия.

Ньютон триста лет назад впервые поставил проблему на научную основу. Ему пришла в голову счастливая мысль. Это была великая мысль: и падением яблока на Землю, и движением Луны вокруг Земли управляет одна и та же сила – тяготение: свойство всех без исключения тел притягиваться друг к другу. Тяготение невидимо. Его нельзя пощупать, но оно проникает повсюду. От него нельзя укрыться. От него нельзя загородиться.

Каждый знает, низ – место, куда все падает: и бутерброд у растяпы, и камень, и капля дождя. Узнать поточнее, где низ и где верх, несложно. Достань нитку, привяжи к ней грузик и держи его за свободный конец нитки. У тебя в руке старинный прибор строителей всех стран – отвес. Нитка отвеса располагается так, как падает – если ему ничего не мешает – любое тело. Нитка показывает тебе, где верх, а где низ. Это – следствие суммарного тяготения Земли. В любой точке земного шара отвес указывает на центр масс Земли.

Величина силы тяготения зависит от многих причин: она зависит от размеров тел, от их внутренней структуры – плотности, от расстояния между телами. Но присутствие ее обнаруживается всегда и повсюду.

Невидимка-тяготение выравнивает поверхность воды в деревенском пруду. Ты взбаламутишь воду, пойдут волны, а через несколько минут тяготение Земли успокоит воду. Ее поверхность снова станет зеркальной. Тяготение выравнивает поверхность воды в земных морях и океанах. Там вечно снуют волны, но они ничтожно малы по сравнению с размерами самой Земли.

Тяготение не может полностью выровнять твердую поверхность Земли. На Земле есть горы и овраги. Но они тоже очень малы по сравнению с размерами Земли. Благодаря тяготению и Земля, и другие небесные тела – если смотреть на них издалека – имеют правильную шаровидную форму. Выходит, тяготение – это главный архитектор Космоса, который придает небесным телам их форму.

Мало того, тяготение еще и главный дирижер космических «балетов». Благодаря тяготению небесные тела с меньшей массой постоянно кружат вокруг более массивных тел.

Если подбросить камешек вверх, то тяготение Земли станет замедлять его полет. Камешек будет двигаться все медленнее, потом на мгновение зависнет, и тяготение затащит его вниз: камешек начнет падать обратно.

Пуля вылетает из ствола ружья гораздо быстрее подброшенного камешка. Если выстрелить из ружья вверх, то тяготение Земли нескоро остановит пулю, и она улетит намного выше камешка. А что если выпалить вертикально вверх ядром из огромной пушки? Этот вопрос впервые четко сформулировал И. Ньютон и первым дал на него правильный ответ. Тяготение Земли станет съедать скорость движения ядра. Но чем дальше успевает унестись ядро, тем слабее хватка земного тяготения. Начальную скорость ядра можно подобрать так, что земное тяготение просто не успеет задержать его. При определенных начальных условиях ядро вырвется из невидимых пут земного тяготения. Оно не упадет обратно на поверхность Земли, а выйдет на орбиту. Оно станет обращаться вокруг Земли. Это будет искусственный спутник Земли. Только Ньютон не знал, разумеется, где изыскать порох для такой могучей пушки.

Задача решается, если вместо пушки воспользоваться ракетой. Пороховой заряд пушки выталкивает из ствола ядро в считанные мгновения, в то время как двигатель ракеты в состоянии разгонять ее гораздо дольше и придать ей в конечном счете существенно большую скорость.

Яркую страницу в историю отечественной науки вписал Н. И. Кибальчич. Его рукопись «Проект воздухоплавательного прибора» открывается словами: «Находясь в заключении, за несколько дней до своей смерти, я пишу этот проект. Я верю в осуществимость моей идеи, и эта вера поддерживает меня в моем ужасном положении. Если же моя идея после тщательного обсуждения учеными-специалистами будет признана исполнимой, то я буду счастлив тем, что окажу громадную услугу родине и человечеству…»

Бесстрашный революционер и талантливый изобретатель Н. И. Кибальчич описывает «предварительную конструкцию ракетного самолета». Рукопись потонула в жандармском архиве с резолюцией: «Давать это на рассмотр. ученых теперь едва ли будет своевр. и может вызв. только не умести, толки».

На пороге XX в. дорогу в Космос указал ученый-мечтатель К. Э. Циолковский. Величайший подвиг К. Э. Циолковского состоит в том, что он сумел победить на своем пути все жизненные преграды. Ученый получал лишь скудную поддержку от царского правительства. Но, несмотря ни на что, живя в захолустном губернском городе Калуге, он упорно работал.

Величайшая заслуга Циолковского перед человечеством состоит в том, что он открыл людям глаза на реальные пути осуществления космических полетов. Вспомните Жюля Верна! Этот выдающийся писатель-фантаст был, можно сказать, современником Циолковского. Он следил за всеми новинками технической мысли, предвидел расцвет воздухоплавания, значение электричества, появление подводных лодок. Он сумел описать полет людей на Луну. Он предвосхитил место старта для полета на Луну – южную оконечность Флориды. И хотя ракеты были известны на протяжении многих веков, Жюль Верн отправил свой вагон-снаряд на Луну из пушки. Он прошел, мимо использования для этой цели ракеты. И, конечно, не он один – никто из ученых не замечал этого аспекта использования принципа реактивного движения. А Циолковский заметил и понял огромную важность для ближайшего будущего. Циолковский помог человечеству прозреть. Ученый из Калуги первым показал, что ракета – единственно реальное средство овладения космическим пространством. В то время, когда первые аэропланы с трудом летали с холма на холм, из города в город, Циолковский разработал теорию реактивного движения – основу современной ракетно-космической техники.

Циолковский работал над идеей «ракетных поездов» – соединенных вместе одна за другой нескольких ракет. Весь «поезд» двигает вперед последняя из них, которая после сгорания топлива отбрасывается. Такие ракеты называют многоступенчатыми. Циолковский вывел многие формулы, которыми постоянно пользуются теперь строители ракет.

Циолковский предвидел многие трудности космических полетов с человеком на борту. Вот пример. Пока ракета выводит космический корабль на орбиту, она борется с земным тяготением, и невидимые противоборствующие силы стискивают космонавта в его рабочем кресле как будто на него наваливается дополнительная тяжесть. Врачи говорят, что космонавт в это время испытывает перегрузки. Для имитации перегрузок в современной космонавтике используют центрифугу. Но далеко не все знают, что прообраз современной медицинской центрифуги давным-давно соорудил у себя в Калуге К. Э. Циолковский. Он привязывал к горизонтально вращающемуся колесу коробочку, а в коробочку сажал паучков и других насекомых. Они выдерживали громадные перегрузки. Так Циолковский убедительно доказал, что космические полеты с человеком на борту осуществимы: живые организмы способны выдерживать дополнительную нагрузку на разгонном участке полета ракеты.

Циолковский знал, что его мечта о космических полетах станет явью, и он верил, что «первенство будет принадлежать Советскому Союзу».