ИЗ РАБОТ ПО РАКЕТОДИНАМИКЕ

Работая над теорией реактивного прибора с 1896 г., мы пришли к следующим выводам.

Снаряд имеет снаружи вид бескрылой птицы, легко рассекающей воздух.

Большая часть внутренности снаряда занята двумя веществами в жидком состоянии: водородом и кислородом. Обе жидкости разделены перегородкой и соединяются между собою только мало-помалу. Остальная часть камеры, меньшей вместимости, назначена для помещения наблюдателя и разного рода аппаратов, необходимых для сохранения его жизни, для научных наблюдений и для управления «ракетой» (так назвали мы наш реактивный прибор).

Водород и кислород, смешиваясь в узкой части постепенно расширяющейся трубы, вроде духового музыкального инструмента, соединяются химически и образуют водяной пар при страшно высокой температуре. Он имеет огромную упругость и вырывается из широкого отверстия трубы с ужасающей скоростью по направлению трубы или продольной оси камеры. Направление давления пара и направление полета снаряда прямо противоположны.

Давление пара, обыкновенно, совпадает с направлением движения ракеты. При ее остановке или замедлении бывает наоборот. Движение же пара при ускоряющемся ходе ракеты противоположно ее движению; при замедляющемся — наоборот. Говорю тут о кажущемся движении пара относительно ракеты.

Взрывная труба, идущая вдоль продольной оси ракеты, через центр ее инерции, охлаждается низкой температурой жидкого кислорода и водорода, окружающих трубу или ее кожух.

Эти свободно испаряющиеся жидкости имеют температуру около 200—250° Ц ниже нуля и препятствуют расплавлению трубы внутренней весьма высокой температурой. Так как взрывание продолжается всего лишь несколько минут, то потеря холодных жидкостей от их испарения невелика.

Вращение ракеты можно устранить разными автоматически действующими приборами, так что направление продольной оси ракеты и полет ее будут приблизительно иметь одно направление; путь ее — прямая линия.

Простейшим способом управления направлением ракеты служит поворачивание конца раструба или руля перед ним. При поворачивании их газы принимают иное направление, и снаряд поворачивается, или регулируется.

Энергия химического соединения водорода с кислородом громадна. Значительная часть ее, именно до 0,65 (65%), передается ракете, т. е. переходит в энергию ее движения. Остальная часть (35%) идет на движение водяного пара. Такая значительная часть энергии взрывчатых веществ усваивается ракетой в среде, свободной от тяготения; в среде же тяжести такое усвоение может быть лишь при моментальном взрыве, совершенно непригодном в практическом отношении. Чем медленнее взрыв, чем долее он продолжается, среде тяжести и чем сильнее последняя, тем меньше утилизация энергии взрывчатых веществ.

В среде же без тяжести утилизация не зависит от времени и порядка взрывания.

Благодаря ускоряющемуся движению ракеты внутри нее образуется кажущаяся (пока совершается ускорение ракеты), или временная тяжесть, которая тем больше, чем взрыв быстрее или чем давление вырывающихся из трубы паров больше. Эта относительная тяжесть по действиям своим внутри ядра ничем не отличается от натуральной тяжести. При моментальном взрыве она бесконечно велика, и потому как самая ракета, так и все, заключающееся в ней, должно разрушиться и погибнуть. Вот почему моментальный или чересчур быстрый взрыв негоден.

Когда временная тяжесть в течение взрыва достигает 10, т. с. в 10 раз больше, чем у поверхности Земли, то усваивается 0,9 (90%) наибольшего усвоения энергии взрывчатых веществ в среде без тяжести, именно 0,65 х 0,9 = 0,585, т. е. более 58% всего количества потенциальной химической энергии, заключенной в смеси водорода с кислородом.

При наклонном полете ракеты утилизируется гораздо большее количество запасенной энергии. В пределе, когда полет горизонтален, утилизация наибольшая и достигает, при удесятеренной временной тяжести внутри ракеты, 0,99, или 99%. При полете ракеты под углом в 14^/2° к горизонту незначительное сопротивление атмосферы только учетверяется сравнительно с вертикальным полетом, между тем как утилизируется при таком наклоне 0,965. Это составит 0,627 (0,65 х 0,965) полной химической энергии взрывчатых веществ.

Наибольшая утилизация (65%) как в среде тяжести, так и в среде без тяжести получается тогда только, когда количество взрывчатой смеси в 4 раза превышает вес снаряда со всем содержимым; в противном случае утилизация меньше 65%. При этом отношении количества взрывчатых веществ (4) к весу снаряда (1) последний приобретает до 9 километров скорости в одну секунду. Снаряд может получить и произвольно большую и произвольно меньшую скорость, но тогда используется меньшее количество энергии взрывчатого материала. Этот процент утилизации тем меньше, чем больше уклонение относительного количества взрывчатых веществ от числа 4.

При отношении от 1 до 18 использование энергии более 48%; соответствующие скорости в среде без тяжести колеблются от 3,9 до 16,9 километра в секунду. Последней скорости более чем достаточно для одоления притяжения Солнца и Земли и блуждания ракеты между звездами при бросании ее по направлению годового движения Земли.

Действительно, расчет дает две главные скорости бросания: в 14 и 74 километра в секунду. Последнее число относится к бросанию по направлению, обратному движению Земли, а первое — по направлению годового ее движения. Таким образом, даже при двенадцатикратном количестве взрывчатых веществ этот акт разъединения с солнечной системой уже совершается.

Ракета может теоретически поднимать массы желаемой величины.

Если, например, надо поднять 200 килограммов, то для удаления от Солнца надо не менее чем 2400 килограммов взрывчатых веществ.

Заметим, что кислород можно дешево добывать из атмосферы сжижением воздуха и дальнейшим испарением из него азота. Это так и делается теперь. Водород можно добывать сжижением светильного газа. Сначала сжижаются более сложные продукты с наибольшим молекулярным весом, а водород остается в газообразном виде. Можно даже оставить болотный газ, так как с кислородом он дает также соединения летучие (вода, углекислый газ) и, следовательно], годные для ракеты. Итак, водород и кислород при фабричном производстве могут и не быть особенно дороги. Сжижение водорода затруднительно (пока), но вместо него можно взять с равным и даже лучшим успехом жидкие или сжиженные углеводороды, как этилен, ацетилен и т. п.

Для сохранения газов в жидком виде не нужно особенно крепких сосудов: они должны быть только немного крепче тех земных сосудов, в которых хранится вода.

Также взрывная труба сравнительно с обыкновенной пушкой чрезвычайно легка, так как в артиллерийской пушке взрыв почти моментален и «в малую долю секунды взрывается сравнительно огромное количество вещества. Между тем как в нашей взрывной трубе в тот же малый промежуток времени взрывается лишь сравнительно ничтожная доля запаса, а весь он расходуется в течение нескольких минут (1—20 минут).

Если, например, весь снаряд со всем содержимым весит 1000 килограммов] и временная тяжесть удесятерилась, то давление на основание трубы, т. е. в наиболее узкой ее части, будет составлять менее 10 тонн. Допустим, что площадь основания трубы, или площадь нормального сечения в наиболее узкой части, составит 100 кв. сант[иметров], тогда давление взрывающихся газов в основании трубы будет менее 100 атмосфер. В других частях трубы давление будет тем меньше, чем они дальше от основания и более расширены. Легко вычислить теперь, что наибольшая толщина стенок трубы из стали пе превышает 5 миллим[етров].

Относительно материала взрывной трубы ничего определенного теперь сказать нельзя. Укажем только на опыты, которые показали, что железо при температуре жидких газов, которые окружают нашу трубу, имеет огромную крепость. Конечно, все знают, что железо плавится как воск в пламени гремучего газа. Но ведь точка плавления железа всего 1300° Ц W. Есть вещества более тугоплавкие; так, металл вольфрам имеет температуру плавления в 3200° Ц. То же можем повторить и относительно взрывчатых элементов: кислород и водород мы брали только для примера.

Я принял в вычислениях удесятеренную временную тяжесть в ракете; но величина этой тяжести в наших руках, и мы даже можем сделать ее лишь немного больше земной (1), в особенности при наклонном или горизонтальном поднятии. Так, при горизонтальном движении снаряда и утроенной относительной тяжести утилизация взрывчатых веществ, сравнительно с моментальным взрывом, составляет (около 89%). Впрочем, есть средство сохранять вещи и животных и при огромной тяжести, о чем речь будет дальше.

Вообразим абсолютно невозможное: положим, что на тысячи или миллионы верст устроена прекрасная отвесная или наклонная дорога (например, зубчатая и т. п.) с вагонами, машинами и всеми приспособлениями для удобного путешествия за пределы атмосферы. Подымаясь по ней на известную высоту, мы потратим некоторое определенное количество работы. Совершая поднятие с помощью каких-либо двигателей, хотя бы и самых совершенных, при современном состоянии техники мы используем не более 10% той химической энергии, которую захватим с собой в высоту в виде топлива.

Для поднятия на ту же высоту, но без лестниц и подъемных машин, с помощью нашего снаряда, как мы видели, утилизируется при разумном пользовании не менее 50% химической энергии соединения водорода с кислородом. Итак, с помощью воображаемых вертикальных дорог расходуется, по крайней мере, в пять (5) раз больше топлива, чем в реактивном приборе. Вывод этот справедлив лишь для поднятия на высоту, не меньшую 700 верст, когда утилизируется значительная часть энергии взрывчатых веществ.

Результат может быть совсем плачевный при малой относительной тяжести и при малом поднятии. Так, при временной тяжести, равной земной (1), и вертикальном положении взрывной трубы результатом является, при огромном сравнительно расходе взрывчатых веществ, двадцатиминутное стояние на одной высоте. При несколько большем ускорении ракеты (временная в ней тяжесть немного более единицы, т. е. земной тяжести) — поднятие на несколько аршин в течение около 20 минут!!!

Такие жалкие реактивные явления мы обыкновенно и наблюдаем на Земле. Вот почему они никого не могли поощрить к мечтам и исследованиям. Только разум и наука могли указать на преобразование этих явлений в грандиозные, почти непостижимые чувству.

Назад