|
Прибавление о температуре космической ракеты.
Даже среди ученых существуют противоречивые и неясные представления о температуре тел в эфире, напр., о температуре ракеты.
Говорят о температуре небесного пространства. Говорить об этом невозможно: это не имеет смысла, потому что мы не имеем ясного понятия об эфире. Можно говорить только о температуре газов, жидкостей и твердых тел, помещенных в небесном пространстве.
Если допустить, что кругом какого нибудь тела, в эфире небесного пространства, нет никаких других тел, напр., солнц, планет, комет и малых тел, то такое тело будет только терять теплоту, не получая ее взамен от других тел. Весьма вероятно, что температура такого тела дойдет до абсолютного нуля, т. е. будет иметь 273° холода по Цельсию: движение молекуу остановится, но это не значит, что движение их частей, и тем более протонов, и электронов прекратится. Едва ли вполне прекратится даже движение молекул и атомов.
Но мы не будем погружаться в глубины вопроса. Нам нужно представление о простой температуре тел в небесном пространстве. Весьма вероятно, что она близка к 273° холода. Такова температура в удалении от солнц, когда они кажутся звездочками, ибо нагреванием от них тогда можно пренебречь. Сомневаться в этом трудно (хотя и в этом деле выводы ученых разноречивы). Действительно, теперь фактически подтверждается, что температура планет, удаленных от солнца, очень низка, между тем как они нагреваются солнечными лучами. Если бы они удалились еще дальше от светила, так что все солнца показались бы им звездами, то эта температура несомненно дошла бы до абсолютного нуля (273° холода по Цельсию).
Планеты еще обладают собственной теплотой, они еще борятся с их охлаждением, у них еще большой запас тепла и его источников.
Тела же небольшие, к которым можно причислить не только земные тела человеческого обихода, но и астероиды (если они удалены от теплых или накаленных тел), – быстро достигают степени абсолютного холода.
Поэтому космическая ракета, вдали от Солнца, между едва мерцающими звездами, повидимому, находится в критическом положении. Ее температура скоро должна дойти до 273° холода. Но, во первых, она может иметь в себе источник тепла, во вторых, — может быть настолько защищена рядом оболочек от потери тепла, что эти потери будут легко вознаграждаться искусственно даже в течение тысяч лет.
Но этот вопрос мы пока оставим. Обратимся к снаряду, который находится на том же расстоянии от Солнца, как Земля. Это нисколько не мешает ему быть вне Земли, на ее орбите, на сотни миллионов верст расстояния от Земли, когда она представляется маленькой звездочкой, подобной Венере.
Наша ракета будет терять тепло только от лучеиспускания, ибо воздуха или другой материальной среды кругом ее нет. Но она же будет и получать тепло от Солнца и потому температура ее будет понижаться только до тех пор, пока расход теплоты (от лучеиспускания) не сделается равным приходу (от лучей Солнца).
Значит надо сообразить о величине прихода и расхода и тогда уже решать вопрос о величине установившейся постоянной температуры тела.
Величина прихода, конечно, зависит от энергии лучей Солнца. Мы эту энергию примем постоянной. Но она может совсем не восприниматься нашим телом, если оно покрыто со стороны Солнца одной, или несколькими блестящими оболочками, целиком отражающими эту теплоту. Значит, как бы ни была велика энергия лучей Солнца, она может не восприниматься нашей ракетой, благодаря ее устройству и свойствам поверхности.
Наоборот, есть черные поверхности, которые почти целиком поглощают падающую на них теплоту Солнца. Итак, приход тепла может колебаться от нуля до некоторой максимальной величины, зависящей от энергии согревающих лучей.
Если бы не было расхода тепла от лучеиспускания, то наша ракета тогда нагрелась бы до температуры Солнца.
Обратимся же к расходу теплоты.
Всякие поверхности тел теряют теплоту, но одни больше, другие – меньше. Притом эта потеря быстро возрастает (в четвертой степени) с увеличением абсолютной температуры тела. Конечно, потери возрастают и с увеличением поверхности (напр., снаряда).
Все эти соображения и вычисления приводят к следующим выводам:
Сооружение, с одной стороны обращенное к Солнцу, имеющее с этой стороны темную поглощающую тепло поверхность, а с другой, противоположной (теневой), огражденное от потерь лучистой энергии несколькими блестящими поверхностями, может иметь температуру, высший предел которой не менее 150° Ц.
Вот практический пример. Имеем шарообразный замкнутый сосуд с газом. Третья доля его поверхности, обращенной к Солнцу, закрыта стеклами, хорошо пропускающими лучистую энергию. Она падает на темную поверхность внутри шара, которая хорошо поглощает лучи солнца. Остальные две трети поверхности ограждены от потерь тепла одной илн несколькими блестящими поверхностями. Температура газа внутри шара доходит до 150° Ц.
Тот же полый шар, обращенный к Солнцу блестящей поверхностью, получает внутри температуру близкую к 278° холода. Колебание теплоты более 400° Ц.
Тот же шар, повернутый к Солнцу боком, так что только часть прозрачной поверхности получает лучи Солнца, – имеет температуру среднюю между 273°. холода и 150° жары.
Поворачивая шар так и сяк, мы получаем любую температуру между этими пределами. Напр., температуру всех климатов, всех высот и всех времен года земного шара.
Если наш снаряд будет достаточно быстро вертеться, обращаясь периодически прозрачной стороной к Солнцу, то в нем установится средняя температура, близкая (по расчету) к 27° Ц. Это почти вдвое больше, чем средняя температура нашей вращающейся планеты (про землю).
Но последняя, большую часть солнечных лучей не воспринимает, а отражает обратно в небесное пространство. Ведь 50% земной атмосферы покрыты всегда облаками, блестящая поверхность которых прекрасно отражает солнечный свет. Вот почему средняя температура Земли близка к 15° Ц.
Вообще температура планет дело условное и очень сложное и мы не имеем в виду тут разбирать этот вопрос. В моих рукописях много соображений и вычислений о температуре планет. В печатных же трудах приведены только результаты их...
Кажется, что теперь вопрос о температуре космических ракет достаточно уяснился...
Однако может быть и такое устройство небесных снарядов, что температура их будет выражаться не сотнями, а тысячами градусов. Для этого нужно еще уменьшить расход тепла, не уменьшая его прихода от Солнца.
Если бы мы в нашем шаре уменьшили площадь окон и увеличили площадь блестящей поверхности, то потеря тепла уменьшилась бы, но за то и приход тепла сократился бы. Из этого заколдованного круга однако можно выйти. Можно оставить в шаре очень маленькое прозрачное отверстие и впускать в него любое количество солнечной энергии, посредством собирательного стекла или сферического зеркала. Отверстие в шаре должно при этом совпадать с фокусным изображением Солнца. Так потери тепла дойдут до минимума, без всякого сокращения прихода солнечной энергии.
Что же выйдет? Количество тепла в шаре будет возрастать до тех пор, пока ежесекундный приход не сравняется с секундным расходом. Это непременно должно случиться, так как с возвышением температуры расход тепла возрастает. Температура внутри шара может дойти до 1000 и более градусов.
Если бы даже наш снаряд удалился к пределам солнечной системы, там, где вращается с своими кольцами Сатурн, где мчатся Уран и Нептун, – и там космическая ракета могла бы получить от Солнца теплоту, достаточную для жизни (описанным путем).
Наоборот, есть возможность получения низкой температуры, несмотря на самые горячие лучи Солнца. Это дает средство путешествовать нашему ракетному прибору по близости Солнца. He только там, где кружится и жарится в солнечном жару Меркурий, но и еще ближе.
Уже давно (с 1920 г.) мы об этом писали и теперь только повторяем ранее сказанное.
Отзывы о ракете
Ленинградский институт инженеров путей сообщения.
Проф. Н. А. Рынин. Теория реактивного движения 1929 г.
Стр. 4 К.Э. Циолковский является пионером в области реактивных межпланетных кораблей, и в этой краткой статье (64 страницы) мы не можем дать полную оценку его многочисленных работ в этой области...
Стр. 5 Основы теории ракетного корабля были изложены в 1903 г. К.Э. Циолковским. В дальнейшем эта теория пополнялась работами Эсно-Пельтри, Годдарда, Оберта, Лоренца, Ладемана, Шершевского и Вальера...
Стр. 49 ... . После классической работы Циолковского вышло в свет много работ других ученых...
Прим. К.Ц. Мы особенно дорожим этим отзывом авторитетного, добросовестного, известного и талантливого ученого, собравшего в своей библиотеке более 600 работ по реактивному движению и издавшему много полезных и солидных трудов как по своей специальности, так и по летанию в воздухе и в пустоте.
Я.И. Перельман.
Межпланетные путешествия. 6-ое издание, 1929 года.
Стр. 77.... Начнем с планов нашего соотечественника, К.Э. Циолковского, теоретические изыскания которого опередили исследования других деятелей на том же поприще не только по времени, но и по полноте и разносторонности...
Стр. 183... Поучительно отметить, что ко времени издания нашей книги (1915 г.) в подобный список (работ о межпланетных сообщениях) можно было бы включить только одно имя – К.Э. Циолковского...
Прим. К.Ц. Я.И. Перельман достаточно известен, как талантливый популяризатор многочисленных книг по физико-математическим наукам и первый распространитель в СССР идей звездоплавания. К ним же нужно присоединить и инженера В.В. Рюмина.
Благодаря им. Н.А. Рынину, Б.А. Шершевскому (чистокровный русский, находящийся пока в Германии), Роберту Ладеману, Вилли Лею и другим, приоритет и научность моих работ не оспаривается даже на западе.
Н.Н. ... Вы открыли путь к завоеванию солнечной системы, которая дает в два миллиарда раз больше энергии, чем какую имеет Земля. Если бы какой нибудь новый Колумб открыл для человечества две тысячи миллионов новых планет, подобных Земле, и предоставил их в распоряжение человечества, то он не сделал бы для людей более вас...
Отзывы о монизме.
Май 29 г. Е.Л. ... Особенно ценной является... книжка воля вселенной, как заключительный аккорд монизма и причины...
Ректор университета... Автор не может отвечать за те ложные выводы, которые могут сделать из его трудов...
К. Циолковский.
К. ЦИОЛКОВСКИЙ.
Реактивный двигатель.
Реактивными приборами я занимаюсь с 1895 г. И только теперь, в конце 34-летней работы, я пришел к очень простому выводу относительно их системы. Ларчик, как видно, открывался просто: эти двигатели уже давно изобретены и требуют только незначительных дополнений.
Взрывные (внутреннего сгорания или тепловые) моторы в то же время и реактивные. Только реакциею выбрасываемых газов теперь не пользуются: они выбрасываются без всякой пользы в разные стороны и без посредства конических труб.
Причина – разумная: их действие довольно слабо вследствие малого количества сжигаемого горючего. Их действие слабо еще от малой скорости движущих снарядов и от того, что расширению и использованию теплоты выхлопотных продуктов горения
мешает давление атмосферы.
Все это меняется, если применять аэроплан в разреженных слоях атмосферы, при больших скоростях его поступательного движения и при употреблении конических труб, направленных в одну сторону – назад. Через них будут вырываться выхлопотные газы.
Сообразим-ка, насколько велик их отброс. Пусть имеем мотор в 1000 метр, сил (по 100 кгм каждая). Пусть он потребляет на силу в час 0,5 кило горючего. На 1000 сил его пойдет 500 кило. Если горючее – водород, то атмосферного кислорода пойдет в 8 раз больше, т.-е. 4000 кило. Но кислород в атмосфере составляет только пятую долю, так что масса потребляемого воздуха составит 20 тысяч кило. Водородом пренебрежем. Более 20.000 выбрасывается в час, а в секунду выкидывается 5,6 кило паров и газов. Это – большое количество. Не только пренебрегать им нельзя, но оно достаточно для получения огромных скоростей.
В моем «Исследовании» 26 г., на стр. 108, приведена таблица 24 на космическую ракету в одну тонну весом. Эта ракета получает первую космическую скорость в 8 кило, при запасе горючего (вместе с кислородом) в 4 тонны. Одного горючего пойдет от половины до одной тонны (если не брать с собой запасный кислород). Космическая скорость приобретается через 800 секунд, секундное ускорение снаряда 10 метров, продуктов горения выбрасывается в секунду 5 кило, т.-е. даже менее, чем в нашем моторе.
Правда, благодаря примеси в горении огромного количества азота, скорость выбрасываемых продуктов горения не достигнет и 3 кило в секунду. Значит скоростей космических мы тут не достигнем, хотя они будут близки к ним.
Но пойдем дальше. Ракета весит тонну. Может-ли она из этой массы иметь мотор в 1000 сил? Теперь моторы делают еще вдвое легче, чем недавно; так что мотор в тысячу сил будет весить только 60 кило. Это тем более возможно, что мотор может быть очень несовершенен: он может давать не тысячу сил, а только 200, даже менее, лишь бы он сжигал как можно больше материала. Чем больше он будет сжигать его, тем лучше, потому что нам нужна не столько работа, сколько взрывы и выбрасывание газов.
Обратим еще внимание на то, что мы принимаем запас горючего в четыре тонны. Если же мы сумеем воспользоваться хоть отчасти кислородом воздуха, то достаточно будет взять одну тонну горючего. Значит у нас будет экономия в 3 тонны. Такая масса может послужить для самых разнообразных целей. Напр., для увеличения запаса водородных соединений (и достижения космических скоростей), для увеличения числа пассажиров, улучшения и укрепления оборудования и т. д
В чем же дело, как совершать полет, как усовершенствовать его и приблизиться к заатмосферному летанию?
Представим себе описанный мною аэроплан возможно меньших размеров. Его двигатели сначала работают очень сильно винтами и меньше реакциею отбрасываемых газов. По мере же поднятия в высоту и приобретения скорости, работа винтов ослабляется, а работа сжигания горючего увеличивается. Это возможно, потому что всякий мотор может работать даже в холостую, т.-е. безрезультатно. Таким образом, работа винта постепенно переходит на реактивную работу. В конце концов, винт устраняется или вертится без тяги, или совсем останавливается, направив свои лопасти вдоль встречного воздушного потока.
Работою двигателей мы, однако, воспользуемся, во-первых, для накачивания воздуха в моторы, во-вторых – в сильно разреженных слоях воздуха или в пустоте (когда это накачивание невозможно) – для нагнетания запасенных элементов взрыва во взрывные трубы и приобретения космических скоростей.
Если имеем 10 моторов, каждый в 10 цилиндров, которые дают по 30 оборотов в секунду, то получим 3000 хлопков в секунду и реактивное давление от одной до 5 тонн. Это на 100 труб. На каждую придется среднее давление от 10 до 50 килогр.
Циолковский.
Калуга, ул. Брута. 81, Циолковскому.
U.d.S.S.R. Kaluga, Brout, 81. К.E. Ciolkowsky (latin).
КАЛУГА.
Коллектив секции научных работников.
1929.
Калуга, Гублит № 1266 1929 г. Тираж 2000 экз.
Гостипография КГСНХ.
|
