|
РАКЕТА В КОСМИЧЕСКОЕ ПРОСТРАНСТВО
1. Небольшие аэростаты с автоматически наблюдающими приборами, без людей, до сих пор поднимались только до высоты, не большей 20 верст.
Трудность поднятия в высоту с помощью воздушных шаров возрастает чрезвычайно быстро с увеличением этой высоты.
Положим, мы хотим, чтобы аэростат поднялся на высоту 27 километров и поднял груз в 1 килограмм (2,4 фунта). Воздух на высоте 27 километров имеет плотность около 1/50 плотности воздуха при обыкновенных условиях (760 мм. давления и 0° Цельсия). Значит шар на такой высоте должен занять об'ем в 50 раз больший, чем внизу. У уровня же океана следует впустить в него не менее 2 кубич. метров водорода, которые на высоте займут 100 куб. метров. При этом шар поднимет груз в 1 килограмм, т. е. поднимет автоматический прибор, а сам шар будет весить килограмм или около того. Поверхность его оболочки, при диаметре в 5,8 метра, составит не менее 103 кв. метров. Следовательно каждый квадратный метр материи, считая и пришитую к ней сетку, должен весить 10 граммов, или квадр. аршин будет весить около 1-го золотника.
Кв. метр этой писчей бумаги весит 100 граммов; вес же кв. метра папиросной бумаги составляет граммов 50. Так что даже папиросная бумага будет в 5 раз тяжелее той материи, которая должна быть употреблена на наш аэростат. Такая материя, в применении к аэростату, невозможна, потому что оболочка, сделанная из нея, будет рваться и сильно пропускать газ.
Шары больших размеров могут иметь более толстую оболочку. Так шар с небывало большим диаметром в 58 метров будет иметь оболочку, каждый квадратный метр которой весит около 100 граммов, т. е. чуть тяжелее обыкновенной писчей бумаги. Поднимет он 1000 килогр. груза, или 61 пуд, что черезчур много для самопишущего прибора.
Если ограничиться, при тех же громадных размерах аэростата, под'емною силою в 1 килограмм, то оболочку можно сделать раза в 2 тяжелее. Вообще, в таком случае, аэростат хотя и обойдется весьма дорого, но построение его нельзя считать делом невозможным. Об‘ем его на высоте 27 килом. составит 100,000 куб. метров, поверхность оболочки 10,300 кв. метров.
А между тем какие жалкие результаты! Поднятие на какие то 25 верст.
Что же сказать о поднятии приборов на большую высоту! Размеры аэростатов должны быть еще значительно больше; но не надо при этом забывать, что с увеличением размеров воздушного шара разрывающие оболочку силы все более и более берут перевес над сопротивлением материала.
Высота
атмосферы
в километр. |
Температура
по Цельсию. |
Плотность
воздуха. |
| 0 |
0 |
1: |
| 6 |
— 30 |
1: 2 |
| 12 |
— 60 |
1: 4,32 |
| 18 |
— 90 |
1: 10,6 |
| 24 |
— 120 |
1: 30,5 |
| 30 |
— 150 |
1: 116 |
| 36 |
— 180 |
1: 584 |
| 42 |
— 210 |
1: 3.900 |
| 48 |
— 240 |
1:28.000 |
| 54,5 |
— 272 |
0. |
За пределы атмосферы поднятия приборов, с помощью воздушного шара, разумеется совсем немыслимо; из наблюдений над падающими звездами видно, что пределы эти не простираются далее 200–300 километров. Теоретически даже определяют высоту атмосферы в 54 километра, принимая в основание расчета понижение температуры воздуха в 5° Цельсия на каждый километр поднятия, что довольно близко к действительности, по крайней мере для доступных слоев атмосферы *).
_____________________
*) Теперь известно, что понижение температуры идет только до пределов тропосферы, т.-е. до 11 килом. Автор.
Выше приведена таблица высот, температур и плотностей воздуха, вычисленная мною на этом основании. Из нее видно, как быстро возростают трудности поднятия, с увеличением его высоты.
Делитель последнего столбца и выражает эту трудность устроения воздушного шара.
2. Перейдем к другой идее поднятия, – с помощью пушечных ядер. На практике, начальная быстрота их движения не превышает 1200 метров в секунду. Такое ядро, пущенное вертикально поднимется на высоту в 73 километра, если поднятие совершается в безвоздушном пространстве. В воздухе, разумеется, поднятие много меньше, в зависимости от формы и массы ядра.
При хорошей форме поднятие может достигать значительной величины; но помещать наблюдающие приборы внутри ядра невозможно потому, что они будут разбиты вдребезги – или при возвращении ядра на землю, или при самом движении его в пушечном стволе. Опасность при движении ядра в канале меньше, но и эта опасность, для целости аппаратов, громадна. Положим, для простоты, что давление газов на ядро равномерно, вследствие чего ускорение его движения в секунду составляет (W) метров. Тогда тоже ускорение получают и все предметы в ядре, принужденные совершать с ним одно движение. От этого внутри ядра должна развиться относительная, кажущаяся тяжесть, равная –  где (g) есть ускорение земной тяжести у поверхности земли.
Длина пушки (L) выразится формулой
(V) есть скорость, приобретаемая ядром по выходе из жерла.
Из формулы видно, что (W), а следовательно и приращение относительной тяжести в ядре уменьшается с увеличением длины пушки, при постоянном (V); т. е. чем длинее пушка, тем приборы безопаснее во время выталкивания ядра. Ho и при очень длинной, неосуществимой на деле пушке, кажущаяся в ядре тяжесть, при ускоряющемся его движении в пушечном канале, настолька велика, что нежно устроенные аппараты едва ли могут перенести ее без порчи. Тем более невозможно послать в ядре что нибудь живое, если бы в этом случилась надобность.
3. Итак допустим, что построена пушка ну хоть в 300 метров высоты. Пусть она расположена вдоль башни Эйфеля, которая, как известно, имеет такую же высоту, и пусть ядро равномерным давлением газов получает, при выходе из жерла, скорость, достаточную для поднятия за пределы атмосферы, напр. для поднятия на 300 килом, от земной поверхности. Тогда потребную для этого скорость (V) вычисляем по формуле
где (h) высота поднятия; – (получим около 2450 м. в 1 секунду). Из двух последних формул, исключая (V) найдем
тут выражает относительную, или кажущуюся тяжесть в ядре. По формуле найдем, что она равна 1001.
Следовательно тяжесть всех приборов в ядре должна увеличиться в 1000 раз слишком, т. е. предмет весом в один фунт испытывает от кажущейся тяжести давления в 1000 фунтов или 25 пудов. Едва ли какой физический прибор выдержит подобное давление. Какой-же толчек должны испытывать тела в короткой пушке и при поднятии, большем 300 килом.!
Чтобы не ввести кого-нибудь в заблуждение словом «относительная или кажущаяся тяжесть», скажу, что я тут подразумеваю силу, зависящую от ускоряющагося движения тела (напр. ядра); она появляется также и при равномерном движении тела, если только это движение криволинейно, и называется тогда центробежной силой. Вообще она появляется всегда на теле или в теле, если только на одно это тело действует какая либо механическая сила, нарушающая движение тела по инерции. Относительная тяжесть существует до тех пор, пока существует рождающая ее сила: прекращается последняя – исчезает бесследно и относительная тяжесть. Если я называю эту силу тяжестью, то только потому, что ея временное действие совершенно тождественно с действием силы тяготения. Как тяготению подвержена каждая материальная точка тела, так и относительная тяжесть рождается в каждой частице тела, заключенного в ядре; происходит это потому, что кажущаяся тяжесть зависит от инерции, которой одинаково подвержены все материальные части тела. Итак приборы внутри ядра сделаются тяжелее в 1001 раз. Если бы даже при этом страшном, хотя и кратковременном (0,24 секунды) усилении относительной тяжести и удалось их сохранить в целости, то все же найдется много других препятствий для употребления пушек в качестве посылателей в небесное пространство.
Прежде всего трудность их построения даже в будущем; далее – громадная начальная скорость ядра; действительно, в нижних густых слоях атмосферы, скорость ядра много потеряет вследствие сопротивления воздуха; потеря же скорости сильно сократит и величину поднятия ядра; затем трудно достигнуть равномерного давления газов на ядро во время его движения в стволе, от чего усиление тяжести будет много более, чем мы вычислили (1001); наконец, безопасность возвращение ядра на землю более, чем сомнительна.
* * *
|
