Проф. Н. А. РЫНИН

МЕЖПЛАНЕТНЫЕ СООБЩЕНИЯ:
РАКЕТЫ И ДВИГАТЕЛИ ПРЯМОЙ РЕАКЦИИ
(История, теория и техника)

Издательство П.П. Сойкин 1929

Наш адрес: ruzhany@narod.ru

Глава VIII. Ракета в межпланетное пространство

Среди различных способов, предложенных многими изобретателями для полета в межпланетное пространство, наибольшее внимание привлек способ «ракеты», т. е. полет при помощи реактивного действия вырывающихся из аппарата газов. Этот способ был исследован теоретически и была доказана полная возможность его применения. Был также предположен ряд проектов практического осуществления подобного аппарата, однако, до сих пор еще ни одного полета в мировое пространство сделано не было, хотя есть основание думать, что в некоторых странах подобные корабли строятся. Ниже мы даем изложение мыслей разных ученых о расчете и конструкции межпланетных кораблей, но содержание новейших работ Оберта, Гоманна, Эсно-Пельтри, Годдара и Циолковского, в виду их важности, приводим в двух других книгах отдельно.

Первый, кто указал на возможность применения ракетного двигателя к межпланетному передвижению, был Исаак Ньютон, который в предисловии к своему третьему закону говорит, что с помощью реактивного двигателя корабли могут лететь и в мировом пространстве.

В 1891 г. в Вене д-р Франц Гефт (Franz v. Hoeft) применил ракетный принцип в летательной машине: воздух засасывался с носа ее и выбрасывался с кормы. В 1895 г. он применил тот же ракетный принцип в проекте межпланетного корабля. Кроме того, им же была изобретена соленоидная пушка для выбрасывания такого снаряда.

Позднее (после 1891 г.) профессора Нернст (Nernst) и Вихертс (Wiecherts), а также Шарпелер (Scharpeller) указали на возможность использования лучистой энергии мирового пространства к передвижению межпланетного корабля. Во Франции вопросами межпланетных сообщений занимался американец Саржент (Sargent).

а) Реактивный корабль Гансвиндта.

В 1893 г. в Берлинской газете «Berliner Local Anzeiger» (26 мая № 245) появился отчет о докладе, сделанном в «Филармонии» 27 мая 1893 г. изобретателем Германом Гансвиндтом (Hermann Ganswindt) о проекте своего корабля для межпланетных путешествий, например, на Марс или Венеру, а также для полета на земные полюсы. По данным газеты, корабль должен был быть устроен следующим образом: «Главную часть его составляет стальной цилиндр, к которому присоединены стальные трубы, заключающие сжатый воздух, необходимый для дыхания. В теплом отделении цилиндра помещаются пассажиры. Двигатель предполагается реактивный. Полет в мировом пространстве должен совершаться быстрее движения небесных тел». Больше в газете никаких подробностей дано не было.

В 1899 году в своей книге «Das jungste Gericht: Erfindungen von Hermann Ganswindt». (Zweite vermehrte Auflage Schoneberg bei Berlin). Гансвиндт приводит рисунок аппарата (черт. 153) и дает некоторые дополнительные сведения о нем:

«Стальной цилиндр (гондола) должен иметь возможно меньший диаметр, чтобы в нем едва могли поместиться 2 пассажира и необходимые припасы. Над ним, вдоль его, располагаются еще цилиндры с трубами, наполненными сжатым воздухом, поступающим по мере надобности в пассажирское помещение гондолы. Для отопления служит теплота извергающихся газов. Взрывы производятся из динамитных патронов, помещенных

Черт. 153. Космический корабль Гансвиндта.

в стальном верхнем цилиндре. Принимая скорость газов при взрыве 1000 m/sec Гансвиндт считает, что взрывной цилиндр, благодаря своей большой массе, получит скорость лишь 50 m/sec, Гондола же, соединенная с цилиндром упругими подвесками, получит скорость около 20 m/sec. Верхний, стальной цилиндр играет роль как бы маховика, накапливая энергию при последовательных взрывах динамитных патронов и увлекая весь корабль все с возрастающею скоростью, пока она не будет достаточной для освобождения от притяжения земли. Тогда корабль полетит как небесное тело, без дальнейших взрывов. Изменение направления полета достигается поворотом верхнего взрывного цилиндра. Для спуска необходимо производить взрывы в обратном направлении».

Г. Гансвиндт (род. 12 июня 1856 г.) (рис. 154) представляет собою тип изобретателя. Он изобрел различные детали велосипедов, осуществленные им на практике. Кроме того, им были предложены проекты аэропланов, геликоптеров и дирижаблей (1883 г.).

В вышеупомянутой берлинской газете автор заметки пишет о Гонсвиндте так: «Легендарный Икар не умер; он воскресает в разные века под разными именами, и в наше время он возродился под именем Германа Гансвиндта, который, как и его предок, стремится оторваться от земли...»

С критикой проекта Гансвиндта выступил венский профессор Роман Тостковский (Roman Baron Gostkowski) который в статье, напечатанной в № 304 (Band XXIV) газеты «Die Zeit». Wien 28 luli 1900, Seite 53, 54 и 55), озаглавленной «Новый Икар» (Ein moderner Ikarus), проект Гонсвиндта подвергает резкой критике, указывая на неосуществимость этого проекта. Однако, при этом Гостковский делает арифметические ошибки, по исправлении которых результаты получаются еще более неблагоприятными.

Черт. 154. Г.Гансвиндт.

Между прочим Гостковский упоминает, что Гансвиндт обращался со своим проектом к русскому и германскому императорам и указывал, что его корабль может долететь до Марса или Венеры в 22 часа. Не останавливаясь на дальнейших вычислениях Гостковского, на ошибочность которых указывает инж. Лоос, в отзыве, который нами приводится ниже, упомянем на несколько странную ссылку Гостковского на то, что будто бы во второй половине XVIII века было сделано исследование, указывающее, что порох (Schiss pulver) тем труднее воспламеняется, чем разреженнее атмосфера, и что Мунтэ (Munte) заметил в 1817 г., что этот порох в пустоте не взрывается.

После статьи Гостковского, в той же газете («Die Zeit» Wien, 25 August, 1900, Seite 118, Band XXIV) появилась статья инженера Людвига Лооса (Ludwig Loos), который подверждает заключение Гостковского о неосуществимости полета в межпланетное пространство по проекту Гансвиндта, указывая в то же время на ошибки в расчетах Гостковского.

Сущность замечаний Лооса сводится к следующему:

1. Для того, чтобы, по Гансвиндту, корабль мог летать вокруг земли, как ее спутник, необходимо, чтобы центробежная сила равнялась его весу; при этом скорость движения корабля должна быть около 8 km/sec. Полагая вес корабля 250 kg, для получения этой скорости необходимо затратить около 800 милл. kg•m работы, которую могут дать 2800 kg пороха, не считая потерь энергии при взрыве. Для спуска необходимо такое же количество горючего, а всего следовательно около 6 тонн, которые придется поднять до границы земной атмосферы, но на это потребуется уже 7 тонн пороха. Вопрос решается проще, если взлет делать с высокой горы. Далее, для облегчения веса корабля, Лоос советует делать его не из стали, а из аллюминия.

2. Следует обратить особое внимание на прочность корабля, части которого подвергаются большим напряжениям.

3. В качестве более эффективного горючего следовало бы применить гремучий газ (смесь водорода и кислорода), каждый килограмм которого дает более 1.333.000 kg•m.

В позднейшем своем письме ко мне (23 сентября 1926 г.) Гансвиндт пишет, что его корабль должен подниматься в верхние слои атмосферы не силой реакции, а при помощи аэроплана; при спуске же он предполагает планирующий полет, также без расхода энергии.

Наконец, в письме ко мне от 12 октября, 1926 г., Гансвиндт поясняет, что: а) запасы динамитных патронов находятся в двух боковых верхних цилиндрах, вращающихся на подобие револьверных барабанов. В них находится несколько сот тысяч патронов, подаваемых автоматически в средний стальной цилиндр, на дне (верхнем) которого они поочереди и взрываются; б) продукты горения, извергающиеся из верхнего цилиндра, проносятся через трубку, пронизывающую пассажирскую гондолу. Однако, часть этих продуктов обтекает и самую гондолу, нагревая ее.

b) Работы К. Циолковского, Я. Перельмана и др.

В России первым, кто поверил в возможность проникновения человека в межпланетное пространство при помощи ракеты и дал теорию этого полета, был учитель физики в Калуге, Константин Эдуардович Циолковский.

Первая работа его под названием «Исследование мировых пространств реактивными приборами» появилась в 1903 г. и была напечатана в журнале «Научное обозрение», Спб. 1903 г., № 5, стр. 45. Позднее он в ряде других журналов и отдельных брошюр развивал свои идеи о полете в межпланетном пространстве. В виду важности этих работ и их значения не только в научно-техническом, но и историческом отношении, мы посвящаем описанию их отдельную книгу, ограничившись здесь лишь упоминанием об этих работах.

В 1907 г. шведский астроном Birkeland произвел исследования в вакууме с моделью ракетного кислородно-водородного корабля.

Французский инженер Эсно-Пельтри в 1913 г. опубликовал свою работу, относящуюся к теории полета ракеты на планеты.

В 8-й книге мы даем полный перевод этой работы, ограничиваясь здесь лишь упоминанием о ней.

В октябре 1916 г. пулковский астроном Г. Тихов пречел в Пгр. доклад о проблеме реактивного межпланетного корабля, при чем были сделаны ссылки на работы обоих Бьеркнессов (отца и сына), А. Корна и А. Баричелли.

В России талантливым популяризатором идеи межпланетных путешествий является физик Я. Перельман, который в своих книгах описывал идеи разных ученых о полете в мировое пространство, приводил критику их проектов и увлекательно рисовал картину будущих полетов на луну и на другие планеты.

Вопрос о межпланетных путешествиях излагался Я. Перельманом в следующих книгах:

1. «Завтрак в невесомой кухне». Журнал «Природа и Люди» 1914 г. стр. 381.

2. "Межпланетные путешествия». Петроград, 1915 г., изд.. 1-е.

3. «Занимательная физика» кн. вторая, Петроград. 1916 г., стр. 21.

4. «Путешествия на планеты». Пгр. 1919 г. Изд. 2-е.

5. «Путешествия на планеты». Пгр. 1919 г. Изд. 3-е.

6. «Межпланетные путешествия». Пгр. 1923 г. Изд. 4-е;

7. «Межпланетные путешествия». Ленинград. 1923 г. Изд. 5-е.

8. «Полет на луну». Ленинград. 1925 г.

9. «Проекты сигнализации на Марс». Статья в журнале «В мастерской природы». 1926 г., № 2, стр. 50.

10. «Проблемы звездоплавания». «Вестник знания». 1928 г., стр. 552, 594.

Яков Исидорович Перельман (черт. 155) родился 22 ноября 1882 г. в Белостоке, Гродненской губернии, в еврейской семье; отец его был счетоводом, а мать – учительницей народной школы. Среднее образование получил в Белостокском реальном училище, высшее в Петербургском Лесном Институте, который окончил в 1909 г. с званием ученого лесовода I разряда. Профессией лесовода, однако,почти не занимался, если не считать года службы (1917) делопроизводителем в одном из отделов Особого Совещания по топливу, где, между прочим, им был предлолжен и осуществлен по его инициативе) законопроект о переводе в России часовой стрелки на час вперед в целях сбережения топлива для освещения.

Черт. 155. Я. Перельман.

Литературную деятельность начал учеником VI класса: 23 сентября 1899 г. в «Гродн. Губернск. Ведомостях» за подписью Я. П. появилась его первая статья «По поводу ожидаемого огненного дождя» (тогда ожидалось обильное выпадение ноябрьских метеоритов-леонид, связывавшееся в широких кругах с «концом мира»).

С 1901 г., студентом, начал постоянное сотрудничество в журнале «Природа и Люди», продолжавшееся до прекращения издания в 1918 году. За 17 лет поместил в этом журнале, под различными псевдонимами, около тысячи статей, заметок и переводов на самые разнообразные темы. С 1906 г. вошел в состав редакции, а с 1913 года, за смертью редактора, стал руководить журналом самостоятельно. Одновременно помещал статьи и в других периодических изданиях (между прочим в «Педагогическом Сборнике»).

В 1918 г. вступил в число ближайших сотрудников «Педагогической мысли», где дал ряд интересных и поучительных статей, обзоров и рецензий. С 1919 г. редактирует журнал «В Мастерской Природы», а в 1924 г. принял на себя заведывание научным отделом «Вечерней Красной Газеты».

Преподавательская деятельность по предмету физики началась 1919 г. и протекала в различных учебных заведениях: в Псковском Институте народного образования, в Петроградском Рабочем Политехникуме, в Университете им. Зиновьева и в Ленинградском Электротехникуме.

В разное время им было составлено 30 книг разных названий, разошедшихся в 1.300.000 экз., из них главнейшими являются: занимательная физика (1913 г.), физическая христоматия, новый задачник по геометрии, практические задачи по геометрии, занимательная геометрия, занимательная арифметика, техническая геометрия, техническая физика, метрическая система, Мир планет, Полет на луну. Межпланетные путешествия (5 изданий) и др.

Во всех своих сочинениях Я. И. проявил новизну тем, оригинальность в их разработке, научность, свежесть мыслей, живость изложений, ясность стиля и стремление сделать обучение интересным и жизненным.

Отметим еще работы в России Александра Алексеевича Родных, (черт. 156) неутомимого собирателя библиографии по истории русского воздухоплавания, который также собрал редкие фотографии и чертежи, относящиеся к истории в России реактивных двигателей; часть этих чертежей (около 6 штук) любезно предоставлена А. Родных для этого труда.

Черт. 156. А. Родных.

В 1919 году Американский профессор Годдар опубликовал свою работу «Способ достижения больших высот», в которой описывает свои опыты над работой ракет, а также подсчеты и теорию их полета.

Перевод работы Годдара приводится нами в 7-й книге, почему здесь мы ограничиваемся лишь указанием на его работы. Заметим, что в работах Годдара принимал участие его ассистент Дженкинс.

На черт. 157 изображена схема корабля для путешествия в мировых пространствах по идее австрийского ученого Ф. А. Улинского (1920 г.). Движется он по принципу ракеты. В голове аппарата устроено помещение – в виде ракеты, из которого вырывается газ. Происходящая при этом отдача заставляет аппарат двигаться в сторону, противоположную выходу газа. Улинский, однако, полагает, что соотношение между получаемой силой реакций и весом всего корабля с запасами взрывчатого вещества настолько неблагоприятны, что вряд ли удалось бы даже долететь до границы земной атмосферы, не говоря уже об опасности подобного устройства.

Черт. 157. Межпланетная ракета Улинского.

В 1920 г. А. Шершевский делает доклад в Научно-Воздухоплавательном О-ве в Берлине на тему межпланетных сообщений и о работах К. Циолковского.

В 1924 г. проф. В. Ветчинкин делает доклад в Москве о межпланетном корабле и о проекте реактивного корабля (без людей). В Англии Д. Робертс (J. Roberts) работает в воздушном министерстве над задачей реактивного самолета. В 1927 г. (29 апреля) М. Вальер делает доклад в Научно-Воздухоплавательном О-ве в Берлине о космическом полете; этот доклад вызвал полемику на страницах воздухолавательных журналов (Манигольд в Z. F. М. 1927 г. № 11 и А. Шершевский (Flugsport 1927 г., стр. 388).

Наконец отметим интерес к проблеме мировых сообщений со стороны германских профессоров Гопфа, Мизеса, Прандтля и Эйнштейна.

Ракетный корабль Уэльша.

Уэльш в Англии в 1922 году предложил проект ракетного корабля (черт. 158), горючим для которого должен был служить мелинит, взрывающийся в сжатом воздухе. Спуск ракеты производится при помощи парашюта. Модель и описание этого аппарата имелись на выставке межпланетных аппаратов в Москве в 1927 году.

Черт. 158. Корабль Уэльша.

Проект Л. Гуссали полета ракеты на луну.

Итальянский инженер Луиджи Гуссали в своей книге «Si puo gia tentare un viaggio d'alla terra alia Luna?» (Milano, 1923 г.) дает проект полета ракеты от земли до луны в следующих предположениях: 1) ракета должна быть составной, например, из 27 отсеков, с весом горючего в каждом по 300 граммов. Эти отсеки соединяются в 4 группы (черт. 159). Полет делится на 3 крупных и 6 мелких периодов, согласно таблице и чертежа 159.

Если в полете участвуют двое пассажиров, то при весе их обоих в 150 kg в начале полета на 1 отсек приходится нагрузка – 150/27 = 5,5 kg, а в конце 1-го периода лишь 37,5, благодаря уменьшению земного притяжения.

Для осуществления полета 2-х пассажиров на луну можно или соединить ракеты по черт. 159 в группу нескольких подобных ракет, из которых в одной помещались бы пассажиры, а в другой горючее, или построить одну большую ракету. Каждый такой «поезд» должен еще нести запас топлива, которым можно было бы воспользоваться для полета с луны на землю, при чем на обратный полет необходимо меньшее количество горючего, чем для полета туда, так как с одной стороны от луны легче оторваться, благодаря меньшей силе ее притяжения, а с другой – благодаря возможности применения при спуске на землю металлического парашюта.

Для облегчения взлета с земли и быстрейшего сообщения ракете требуемой скорости Гуссали предлагает выбрасывать ее при помощи катапульты и указывает еще на способ Друэ применения центробежной машины, впрочем, не рекомендуя его. В качестве двигателя для своей ракеты Гуссали предлагает тюрбину с двойной реакцией, описанную на стр. 79.

Гуссали советует вначале пустить одну опытную ракету, а, затем уже аггрегат их или большую ракету.

В своем сочинении Гуссали формулирует принцип работы реактивного двигателя в том, что из него определенная масса извергается с громадной скоростью и благодаря отдаче или реакции более значительная, масса самого двигателя получает движение в оборотную сторону, но с гораздо меньшей скоростью.

Черт. 159. Схема полета на луну по Гуссали

Кроме того, он приводит следующую теорию Мориса Депрэ:

«Независимо от характера работы реактивного двигателя, максимум отдачи получается, когда скорость выходящих газов равна удвоенной скорости движения аппарата».

ПЕРИОДЫ КРУПНЫЕ.		Периоды мелкие (расходы горючего).	Вес горючего, kg,		Продолжи- тельность периода.	Время от начала полета с земли до конца периода.
			в начале периода.	в конце периода.
I. Полет с земли со взрывами до высоты 5780 km.		I. Расход ⅔ горючего = 5400 kg	27x300 = 8100 kg	2700 kg	6' 2"	6' 2"
		2. Расход ⅔ от 2700 = 1800	2700	900	6' 2"	12' 4"
		3. Расход ⅔ от 900 = 6оо	900	300	6' 2"	18' 6"
		4. Расход ⅔ от 300 = 200	300	100	6' 3"	24' 0"
II. Полет по инерции		5. Полет по инерции без зрывов	100	100	48 ч 30'	48 ч 54' 9"
III. Спуск со взрывами на луну		6. Спуск со взрывами 100 kg	100	0	3' 46"	48 ч 57' 55"

Между прочим он указывает на необходимость устройства в ракете рулей и описывает их работу так:

«Когда поток газов ударяется с громадною скоростью в повернутый поперек руль, то он производит на него сильное давление, так как при больших скоростях газы обладают значительной энергией и струи их уподобляются как бы твердым стержням. Вопрос о свойствах таких струй был исследован Бернаром Бринсоном и Лордом Кельвином».

Приведем несколько наших собственных соображений относительно полета ракеты и пушечного снаряда, развивающих идеи Гуссали и немецкого астронома Макса Вальера.