Циолковский. Жизнь и технические идеи

Последние мысли о ракете

В самом конце 1934 г., под свежим впечатлением сделанного открытия, Циолковский прислал мне следующие взволнованные строки:

«Сорок лет я работал над реактивным полетом, в результате чего дал, по общему признанию, первый в мире, теорию реактивного движения и схему реактивного корабля. Через несколько сотен лет, думал я, такие приборы залетят за атмосферу и будут уже космическими кораблями.

Непрерывно вычисляя и размышляя над скорейшим осуществлением этого дела, вчера, 15 декабря 1934 года, после шести часов вечера я натолкнулся на новую мысль относительно достижения космических скоростей.

Последствием этого открытия явилась уверенность, что такие скорости гораздо легче получить, чем я предполагал. Возможно, что их достигнут через несколько десятков лет и, может быть, современное поколение будет свидетелем межпланетных путешествий.

Таким образом идея 15 декабря приблизила реализацию космической ракеты, заменив в моем воображении сотни лет (как я писал в 1903 г.) только десятками их».

Сбоку письма, на полях, сделана приписка: «Секрет. Хотел Вас порадовать. Когда опубликую — не знаю».

Очевидно, Циолковский желал еще тщательно обдумать свою мысль, прежде чем опубликовать. А спустя несколько месяцев, в мае 1935 г., он прислал мне извлечение из 8-й главы своей последней, неопубликованной рукописи с припиской: «Вот то открытие, о котором я Вам писал». Одновременно изложение сущности работы было послано им в газету «Техника».

Чтобы легче понять, каким образом разрешает Циолковский поставленную задачу (задачу понизить долю массы ракеты, приходящуюся на топливо), предположим ради простоты, что в нашем распоряжении имеется пассажирский ракетный корабль весом, без горючего и без окислителя, в одну тонну. В подобный корабль, объем которого достигает десятка кубометров, можно погрузить 5 тонн топлива. Построение такой ракеты не представило бы особых трудностей: на долю топлива приходится в ней не 99,9 %, а только 83 % массы всей ракеты; это меняет дело весьма существенно.

Итак, у нас имеется ракетный корабль, постройка которого технически возможна; в таком допущении, во всяком случае, нет ничего фантастического. Пусть он сожжет полностью свое топливо, все 5 тонн. Можно вычислить, что тогда корабль должен развить, при самых скромных допущениях, скорость 3000 метров в секунду. Если же наша ракета израсходует половину топливного запаса, то приобретенная скорость будет равна, согласно расчету, только 900 метрам в секунду.

Вообразите теперь, что в полет отправилась не единичная ракета, а целая эскадрилья ракет того же типа. Когда каждая из ракет сожжет половину своего запаса, вся эскадрилья будет нестись правильным строем со скоростью 900 метров в секунду. Пусть в этот момент горение прервется, и затем одна половина ракет перельет свой неизрасходованный запас топлива в полуопорожненные вместилища другой половины эскадрильи. (Такая передача горючего во время полета возможна.) Ракеты, освобожденные от топлива, из строя выбывают; пустые оболочки их опускается на землю.

Теперь эскадрилья состоит только из половины первоначального числа ракет, но зато каждая несет полный 5-тонный запас топлива. Израсходовав его целиком, эскадрилья приобрела бы скорость в 900+3000, т. е. 3900 метров в секунду. Но эскадрилья не сжигает без остатка свой топливный запас; половину его она оставляет неизрасходованным, прибавляя к имеющейся 900-метровой секундной скорости еще такую же. Теперь все ракеты (в половинном составе) летят со скоростью 1800 метров в секунду. Перелив опять топливо из одной половины ракет в другую и отбросив бесполезные опорожненные ракеты, эскадрилья в количестве ¼ первоначального состава обладает полным запасом топлива и скоростью 1800 метров в секунду. По израсходовании каждой ракетой половины топлива, скорость эскадрильи будет доведена до 2700 метров в секунду.

Каждое последующее повторение маневра уменьшает вдвое состав эскадрильи, но увеличивает на 900 метров ее скорость. Ясно, что, повторив маневр достаточное число раз, мы можем получить для последних ракет огромную скорость. Чтобы достигнуть лунной орбиты, ракета должна отправиться в полет со скоростью не менее 11000 метров в секунду. Легко рассчитать, что операцию переливания ради получения такой скорости нужно произвести 9 раз; первые восемь переливаний дадут секундную скорость в 900+8×900, т. е. 8100 метров; после девятого переливания топливо сжигается полностью, и тогда к скорости 8100 метров прибавится уже не 900, а 3000 метров; окончательная скорость будет равна 8100+3000, т. е. 11100 метров в секунду. Зато состав эскадрильи уменьшится в 29, т. е. в 512 раз.

Для пояснения мысли Циолковского прилагаю табличку и наглядную схему.