автордың кітабын онлайн тегін оқу Космическая политика государства: общеисторические тенденции и российские приоритеты
Космическая политика государства:
общеисторические тенденции и российские приоритеты
Учебное пособие
Под общей редакцией
доктора политических наук, профессора
А. В. Федякина
Информация о книге
УДК [341.229+347.85](075.8)
ББК [67.401.21+67.412.1]:39.6я73
Н34
Авторы:
Горбунов А. А., доктор политических наук, профессор (Российский университет транспорта); Медведев С. В., кандидат исторических наук, доцент (Российский университет транспорта); Селезнев П. С., доктор политических наук, доцент (Финансовый университет при Правительстве РФ); Семченков А. С., доктор политических наук, доцент (Российский университет транспорта); Федякин А. В., доктор политических наук, профессор (Российский университет транспорта); Федякин И. В., доктор политических наук, профессор (Российский университет транспорта); Черепанов В. Д., кандидат политических наук, доцент (Российский университет транспорта).
Рецензенты:
Евсеев Д. Г., доктор технических наук, профессор;
Шабров О. Ф., доктор политических наук, профессор.
В учебном пособии осуществляется комплексный анализ космической политики – довольно специфичной и весьма многогранной сферы, в ХХ столетии ставшей одним из важнейших направлений деятельности государства и продолжающей оставаться таковой в настоящее время. Рассматривая космический транспорт как один из видов транспорта общего пользования, авторы выявляют его внутри- и внешнеполитическое значение, которое он обрел за несколько десятилетий своего существования и которое имеет тенденцию к неуклонному возрастанию. Особое внимание уделяется исследованию исторического опыта государственного регулирования космической деятельности в ведущих зарубежных странах, а также осмыслению особенностей формирования и реализации космической политики в СССР и современной России.
Законодательство приведено по состоянию на 1 января 2023 г.
Для специалистов в области государственной политики и управления в сфере космического транспорта, всех интересующихся данной проблематикой в ее теоретическом и прикладном аспектах.
Текст печатается в авторской редакции.
Изображение на обложке с ресурса Photogenica.ru
УДК [341.229+347.85](075.8)
ББК [67.401.21+67.412.1]:39.6я73
© Коллектив авторов, 2023
© ООО «Проспект», 2023
ВСТУПИТЕЛЬНОЕ СЛОВО
Начавшееся более 65 лет тому назад — с запуска нашей страной первого искусственного спутника Земли 4 октября 1957 г. — систематическое и активное освоение космического пространства стало не только ярчайшей страницей отечественной и всемирной истории, наполненной беспримерным героизмом и трудолюбием не одного поколения ученых, конструкторов, инженеров, летчиков-космонавтов и т. д., но и важнейшим направлением деятельности государства, сферой жизненно важных национальных интересов. Первые старты беспилотных космических аппаратов и пилотируемых кораблей, их стыковки и встречи экипажей на орбите, выходы космонавтов в открытый космос, сложнейшие научные исследования и эксперименты — все это из области фантастической, овеянной ореолом романтики, уже давно превратилось в область реальную, имеющую вполне конкретные прагматические измерения. И хотя для многих людей увидеть в живую старт ракеты-носителя на космодроме или отправиться в космос по-прежнему остается мечтой, вместе с тем, сама космическая деятельность, во всем многообразии ее форм, теоретических аспектов и практических результатов, уже давно не является чем-то сверхъестественным, а космический транспорт прочно вошел в нашу повседневную жизнь, став одним из видов транспорта общего пользования.
Сегодня исследования космоса приносят огромную пользу людям всего мира. Точные метеопрогнозы, высокоскоростной интернет, доступная теле- и радиосвязь, съемки поверхности нашей планеты, передовые конструкционные решения, прочные композитные материалы, востребованные био- и медицинские технологии — лишь малая часть того, что стало возможным благодаря освоению космического пространства и без чего современная жизнь уже не представляется возможной. Всему этому предшествовал колоссальный труд десятков тысяч людей, сумевших воплотить мысли о полетах в космос в реальность. И чтобы уверенно двигаться вперед в деле дальнейшего исследования космоса, чтобы неуклонно повышать эффективность космической деятельности, необходимо бережно относиться к уже накопленному опыту, детально изучать историю отечественной и мировой космонавтики. Это позволит формировать и проводить грамотную и глубоко продуманную космическую политику, направленную на защиту стратегических интересов страны сегодня и реализацию общезначимых для нее приоритетов в будущем.
А потому настоящее учебное пособие, авторы которого предпринимают попытку увязать прошлые эпохи и современные реалии в области космонавтики, а также выявить политическую составляющую космической деятельности, показать особую роль государства в ее осуществлении, должно быть интересным и полезным как специалистам, так и широкому кругу читателей. Оно может поспособствовать удалению «белых пятен» из прошлого отечественной и мировой космонавтики, а также более глубокому пониманию современных тенденций в этой сфере, обусловленных в том числе широким спектром факторов и обстоятельств социально-политической природы.
Появление такого учебного пособия, особенно сейчас, когда на Россию обрушились тяжелейшие испытания, важно и в том плане, что оно позволяет взвешенно оценить значительные перспективы российской космической отрасли, показать еще далеко не раскрытый ее потенциал, а тем самым адресовать нашим ученым и конструкторам, инженерам и техникам, руководителям и рабочим, наконец, нынешним и будущим космонавтам пожелания огромных успехов в деле дальнейшего освоения ближнего и дальнего космического пространства, свершений, достойных всех героев отечественного космоса.
Терешкова Валентина Владимировна,
летчик-космонавт СССР, Герой Советского Союза,
генерал-майор авиации,
член Комитета Государственной Думы Федерального Собрания РФ
по международным делам
ВСТУПИТЕЛЬНОЕ СЛОВО
Любое обращение к истории Отечества, особенно в наши дни, полные противоречивой и недостоверной информации, подтасовок и вымыслов, активно создаваемых зарубежными «специалистами», вполне закономерно должно обращать на себя пристальное внимание научной общественности. Особенно когда дело касается довольно специфической предметной области, какой является история отечественной науки и техники, а тем более, когда затрагивается ее конкретный, очень важный и довольно объемный сегмент — исследование космического пространства.
Будучи изначально разноплановой, многоаспектной, история и современное состояние космической деятельности, а также вопросы ее государственного регулирования не часто попадают в поле зрения ученых и практиков. Специализированных изданий, как исследовательского плана, так и учебных пособий, все еще недостаточно.
Именно поэтому предлагаемое вниманию учебное пособие вносит серьезный вклад в восполнение имеющихся пробелов теоретического и прикладного характера и будет интересно не только профессиональной, но и широкой читательской аудитории. Его авторам удалось затронуть целый ряд глубинных проблем в области освоения космического пространства, а также поставить немало принципиальных вопросов, касающихся его роли и значения для жизни общества и государства, которые сохраняют свою актуальность в наши дни. Обращает на себя внимание то обстоятельство, что авторы не пытаются сгладить «острые углы», приукрасить реалии, пусть и не всегда привлекательные. Они не делают акцентов и на какой-либо одной исторической модели государственной политики в области исследования космического пространства, считая каждую из них объектом, достойным скрупулезного исследования. Комплексный и максимально взвешенный подход, бережное отношение к событиям прошлого и внимательный взгляд на их связь с современными реалиями — все это изложено в пособии и заслуживает поддержки.
Обилие фактов и многообразие их оценок, уже представленных в академической литературе и публицистике, создает особые условия исследовательского поиска, а также накладывает большую ответственность на тех, кто его осуществляет. Авторы учебного пособия хорошо справились с этой задачей. Им удалось создать труд, каждая глава которого может стать методологической и фактологической основой для развертывания целой серии исследований, посвященных покорению космоса, равно как и вопросам становления и развития отечественной системы государственного управления космической деятельностью.
Крикалев Сергей Константинович,
летчик-космонавт СССР, Герой Советского Союза,
Герой Российской Федерации,
кандидат технических наук, профессор
ВВЕДЕНИЕ
Космическое пространство с момента появления в нем первых специально сконструированных человеком летательных аппаратов представляет собой объект комплексного изучения и активного освоения государствами и международными структурами, область их постоянно расширяющихся интересов, а потому оно не может быть абстрагированным от политической сферы. Наоборот, вся история исследования и освоения космоса, включая запуски спутников, непилотируемые и пилотируемые полеты, долгосрочное пребывание на орбите Земли обитаемых космических станций, экспедиции на другие планеты и т.д., буквально наполнена конкурентной борьбой ведущих держав, на каждом очередном витке которой, с одной стороны, происходили прорывы в науке и технике, но с другой стороны, шло возрастание международной напряженности, а к новым достижениям и возможностям человечества добавлялись новые вызовы и угрозы ему. В этом плане космическая политика — не теоретическая абстракция и не кем-то выдуманный миф, а давно существующая реальность, имеющая конкретные практические измерения, актуальные результаты и потенциальные последствия1.
Пожалуй, из всех видов транспорта именно космический является одновременно и гражданским, и военным, а результаты космической деятельности априори носят двойное назначение, обладают высокой степенью текущей и перспективной значимости для широкого спектра сфер, связанных с жизнью социума не только в мирных условиях. На многих сторонах освоения космоса и аспектах космической деятельности стоит гриф секретности, те или иные события в космической сфере становятся достоянием широкой общественности лишь спустя годы и даже десятилетия. Неудивительно поэтому, что литература по проблематике, связанной с космосом, его освоением, а также с формированием и реализацией соответствующего направления государственной политики, представлена в основном отдельными статьями в отраслевых изданиях для узкого круга специалистов, а также публикациями мемуарного характера и различными по жанру информационными сообщениями в печатных и электронных СМИ. Понятно, что ясности в изучении заявленной проблематики, и без того весьма сложной и многогранной, такое положение отнюдь не прибавляет. Однако, это вовсе не означает, что космическая политика должна быть табуированной либо периферийной темой исследований.
Ведь роль космического транспорта и связанной с ним инфраструктуры неуклонно возрастает, а результаты космических исследований и разработок прочно входят в нашу повседневную жизнь. Новейшие материалы и компоненты, конструкционные и технологические решения и т.д., применяемые в области энергетики, промышленности, медицины, сельского хозяйства, образования, связи и телекоммуникаций, — список будет очень длинным. Но отнюдь не исчерпывающим: человечеству еще предстоит масса открытий, связанных с космосом. И то, каким будет этот космос — мирным либо милитаризированным, открытым для всех либо монополизированным группой наиболее передовых стран и т.д. — во многом зависит от проводимой ими политики, преследуемых целей, а также путей и средств их реализации.
Тем самым важнейшим аспектом космической деятельности является определение государством ее приоритетных направлений. Здесь возникает целый комплекс вопросов и даже дилемм, наиболее существенные из которых, помимо определения мирных или военных акцентов в освоении космоса, связаны с поиском баланса между необходимостью, с одной стороны, обеспечения прозрачности государственной космической политики, как, впрочем, и любой другой государственной политики, для контроля со стороны гражданского общества и его институтов2, а с другой стороны, защитой государственной тайны, учитывая специфику космической сферы и ее роль в обеспечении национальной безопасности. Нередки случаи, когда космические исследования и разработки осуществляются (причем не без помощи конкурирующих «дружественных» стран) по заведомо неперспективному пути, либо когда в национальной космической программе обнаруживается коррупционная составляющая. Все это идет вразрез с жизненно важными национальными интересами, становится досадным препятствием в деле формирования и осуществления подлинно эффективной космической политики, направленной на реализацию значимых для общества и государства задач.
Хотим быть понятыми правильно: речь не идет о допуске в процесс принятия важнейших политических решений в космической сфере лиц несведущих, дилетантов «от сохи» или так называемых «диванных аналитиков» (хотя, признаться, и такое бывало в истории освоения космоса). Формулировать приоритеты государства в космической деятельности должны профессионалы, наделенные необходимым набором отраслевых знаний, навыков и умений, не понаслышке знающие специфику данной сферы, все ее нюансы, возможности и риски и т.д. Однако известная закрытость и даже элитарность космической сферы не должны служить ширмой для лиц некомпетентных, а тем более не чистых на руку, не должны создавать у них иллюзий вседозволенности и безнаказанности.
Все это имеет прямое отношение к России, для которой космос был и остается одним из важнейших общенациональных приоритетов. Будучи родиной талантливых ученых, разрабатывавших фундаментальные основы исследований космоса, гениальных конструкторов, создававших и запускавших в этот космос корабли, наконец, отважных космонавтов, ставших его героическими покорителями, наша страна по праву заняла достойное место среди ведущих космических держав. Нам есть чем гордиться, но у нас есть и то, что нужно беречь и приумножать. А потому формирование на государственном уровне глубоко продуманной космической политики и ее последующая энергичная и планомерная реализация становятся важнейшими императивами развития страны в настоящем и будущем.
В целом, вниманию читателей предлагается учебное пособие, в котором многие аспекты космической деятельности, прежде всего ее внутри- и внешнеполитические составляющие, рассмотренные в том числе в контексте реализации общезначимых приоритетов современной России, исследованы впервые. Авторы полагают, что тем самым им удастся обратить внимание широкой профессиональной аудитории на те важнейшие стороны космической деятельности, которые хотя и являются весьма очевидными, вместе с тем, на протяжении довольно длительного времени подчас весьма парадоксальным образом оказываются вне поля зрения исследователей либо на периферии их научных интересов. И, конечно, космическая политика является одним из ярких примеров отраслевой политики, а потому ее комплексный анализ позволяет сделать немало полезных выводов и обобщений для целого ряда направлений деятельности государства в других важнейших областях, относящихся к его как внутренней, так и внешней политике.
[2] В этом плане заслуживает всяческой поддержки высказанная ранее руководством космической отрасли мысль о том, что «Мы считаем важным открыто говорить с обществом о долгосрочных целях космической деятельности» (цит. по: https://www.roscosmos.ru/26381 (дата обращения: 12.02.2022)).
[1] Как неоднократно отмечалось руководством страны и космической отрасли в различные периоды отечественной истории: «Космонавты… работают не только для науки и для народного хозяйства. Они выполняют и огромного значения политическую миссию» (цит. по: Брежнев Л. И. Ленинским курсом. Речи, приветствия, статьи. В 9 т. Т. 8. М.: Политиздат, 1981. С. 636); «Наш курс на мирный космос — не признак слабости. Он является выражением миролюбивой внешней политики» (цит. по: Горбачев М. С. Избранные речи и статьи. В 7 т. Т. 5. М.: Политиздат, 1988. С. 51); «Космос — это вершина политики. Космическая деятельность — это, по сути, витрина технологий, которые есть в стране» (цит. по: https://www.gazeta.ru/politics/2021/08/29_a_13928414.shtml (дата обращения: 12.02.2022)), а «Космическое сотрудничество — квинтэссенция политики» (цит. по: https://rg.ru/2022/04/11/rogozin-nash-prioritet-segodnia-orbitalnaia-gruppirovka-nabliudeniia-i-sviazi.html (дата обращения: 12.02.2022)).
Глава 1.
ОСВОЕНИЕ КОСМОСА КАК ИМПЕРАТИВ ПРОГРЕССА ЧЕЛОВЕЧЕСКОЙ ЦИВИЛИЗАЦИИ
1.1. Опыт осмысления космоса как феномена и перспектив его использования человечеством
Современное человечество, живущее и выживающее в условиях и за счет научно-технического прогресса, уже не просто вовсю использует космическое пространство, но и не сможет ни сегодня, ни в будущем обходиться без него. Метеорология и телекоммуникации, мониторинг состояния атмосферы и гидросферы, исследования земной поверхности и возможности, как это ни удивительно, заглянуть глубоко под землю — все это повседневные задачи сотен искусственных спутников нашей планеты. Искусственный спутник планеты — космический летательный аппарат, обращающийся вокруг планеты по орбите, искусственный спутник Земли (ИСЗ) — космический летательный аппарат, обращающийся вокруг Земли по орбите. Стали привычны сообщения СМИ, работа которых, кстати, сегодня совершенно невозможна без космических аппаратов, о полетах людей на орбиту Земли, о самых разнообразных экспериментах на орбитальных станциях прошлых десятилетий и огромной международной орбитальной лаборатории — Международной космической станции (МКС) — в наши дни. Большинство жителей планеты даже и не знают о тех достижениях в биологии и медицине, сельском хозяйстве и фармакологии, которые стали результатом кропотливой, сложнейшей научной работы на орбите, в условиях невесомости, труда специалистов высочайшей квалификации, которая была выполнена за тот недолгий в историческом измерении период, когда человечество достигло космоса. Работы, которую проделали и продолжают выполнять профессионалы, прошедшие невероятно сложную подготовку для полета туда, где человеческие тела, сохраняя массу, уже не имеют веса — в невесомость. Напомним определение из школьного курса физики: невесомость — состояние, при котором сила взаимодействия тела с опорой или подвесом — вес тела — возникающая в связи с гравитационным притяжением, пренебрежимо мала.
Важно и другое: разработка и реализация собственной космической программы, будучи одним из центральных императивов прогресса человечества, всей нашей цивилизации в целом, является ярчайшим показателем достижений все же конкретных наций. Достижений, являющихся прямым следствием комплекса всего социокультурного, политико-экономического, научно-технического прогресса страны, того уровня, который в прошлом столетии был удостоен особого термина — «сверхдержава». Таких было всего две — СССР и США. Величайший престиж, который давал результат — покорение космоса, очевидно, стал источником соревнования двух народов, двух даже не просто идеологий — систем мировоззрения и мироустройства. Советские конструкторы и инженеры, техники и рабочие высочайшей квалификации, а если проследить все связи и структуры, обеспечивавшие становление и работу космической отрасли СССР, то фактически — весь советский народ, обеспечили уверенное лидерство. И далее в пособии будут рассмотрены все достижения первого, героического периода мировой космонавтики.
Верно и то, что престиж, первенство могли оказаться и за гранью рациональности. Так, например, вышло с советской лунной программой, которая была готова не только на уровне идей или планов, но и технически, отработана экипажами до автоматизма, т.е. находилась на грани выполнения. И ее отменили, всю, полностью, именно политическим решением, просто потому, что соперник в лице США оказался готов на этот раз чуть быстрее.
Две «космические» сверхдержавы, будучи политическими, идеологическими «полюсами» мира, стремились к интернационализации своих программ, и далее в пособии будет рассказано, например, о поистине колоссальных достижениях советской программы «Интеркосмос», благодаря которой для множества стран и их народов стало возможным внести собственный вклад в изучение космоса, гордиться своими космонавтами. Наконец, мудрость ученых и государственных деятелей, искреннее стремление к сближению двух народов, бывших союзниками в самой страшной войне в истории человечества — Второй мировой, позволили в начале последней четверти ХХ столетия осуществить совместную космическую программу, названную «космическое рукопожатие» и на практике ставшую «космическими объятиями», началом крепкой, настоящей дружбы советских космонавтов и американских астронавтов, началом той работы, которая во многих аспектах продолжается и в нынешнем, XXI столетии. Продолжается, несмотря на искусственно созданные проблемы, чинимые политические преграды и экономические препоны.
В изучении космического пространства человечество уже давно вышло за пределы земной орбиты, проложены пути к другим планетам Солнечной системы, удалось достигнуть ее границ. Но с помощью телескопов — и оптических, и радио-, и иных, люди сумели увидеть и услышать самые отдаленные участки Вселенной, ее молодость — объекты, расположенные в миллиардах световых лет от нас мы сегодня видим такими, какими они были, т.е. по сути — видим и слышим прошлое.
Многие ученые пытались с помощью системы линз сконструировать полноценные оптические приборы, но пальму первенства создания телескопа история науки и техники отдает Галилео Галилею (1564–1642) — итальянскому философу, математику, физику, механику и астроному, стороннику гелиоцентрической системы мира. С помощью построенного в 1609 г. оптического прибора он совершил ряд замечательных астрономических открытий — максимум того, что позволило тридцатикратное увеличение: фазы Венеры, горы и кратеры Луны, четыре спутника Юпитера и кольца Сатурна, пятна на Солнце, звезды Млечного Пути. Основанные на научных знаниях философские размышления Галилея — исследовательский взгляд человека в космическое пространство3. Однако, полезно знать, что новый астрономический прибор назвал телескопом другой ученый — греческий и итальянский математик и химик Иоаннис Димисианос
(? — 1614), произошло это в 1611 г.
За движением планет пытались наблюдать многие ученые и энтузиасты. Обобщив данные наблюдений, немецкий математик, механик и астроном Иоганн Кеплер (1571–1630) сформулировал следующие законы движения планет Солнечной системы: 1) «Все планеты (и кометы) движутся по коническим сечениям (эллипс, парабола и гипербола), в одном из фокусов которого находится Солнце»; 2) «Площади, описываемые радиусами-векторами планет относительно Солнца, пропорциональны соответствующим временам движения планет по их орбитам»; 3) «Для планет, движущихся по эллипсам, квадраты времен обращения относятся, как кубы больших полуосей их эллиптических орбит»4.
Важным для осмысления космоса и последующего его освоения стало открытие в 1666 г. английским математиком, физиком, механиком и астрономом Исааком Ньютоном (1642–1727) закона всемирного тяготения, который гласит следующее: «Всякие два тела притягиваются друг к другу с силой, пропорциональной произведению их масс и обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними»5.
Колоссальный вклад в развитие мировой астрономии вообще и в становление этой науки в России внес Михаил Васильевич Ломоносов (1711–1765) — русский ученый-энциклопедист, автор множества изобретений и технологий. В частности, он является автором ряда конструктивно новых оптических приборов, например, однозеркального телескопа, а также основоположником русской школы теоретической и прикладной оптики. Известно, что уже в 1756 г. на заседании Петербургской Академии наук Ломоносов представил зрительную трубу собственной конструкции, предназначенную «для того чтобы различать в ночное время скалы и корабли». Ее он так и назвал «ночезрительная труба»: «Для наблюдения издалека вещей, очень удаленных и тем утаенных от зрения, искусство смертных изобрело телескопы, непрерывным трудом сделав их столь совершенными, что они… оказались полезнейшими даже для наблюдения небесных тел… Но никто из ученых… не только не потрудился, но даже не подумал о том, как извлечь вещи из темноты, чтобы можно было заметить их ночью или хотя бы в густые сумерки… я не сомневаюсь, что, где есть свет, как бы он ни был слаб, с помощью некоторого оптического инструмента можно много яснее различать предметы, чем невооруженным глазом… Побужденный этим, я начал думать о трубе, при помощи которой глаз мог бы яснее и отчетливее, чем обычно, различать вещи в темноте… Поскольку наш зрачок не может расширяться еще больше и собирать большее количество света, я применил два стекла — одно с большей поверхностью, которое захватывало бы огромную массу лучей и собирало бы их преломлением, другое, значительно меньшее, которое, снова преломляя лучи, превращало бы их в параллельные… С этой целью я позаботился изготовить трубу с двумя линзами такого рода, что одна из них, большая, собирала свет преломлением, другая же, меньшая, восстанавливала параллельность собранных лучей, чтобы предметы были видимы отчетливее вследствие возрастания света»6.
Пожалуй, одним из самых ярких, к тому же изложенным языком поэзии, является размышление Ломоносова о бесконечном космосе в написанной им в 1743 г. оде «Вечернее размышление о Божием величестве при случае великого северного сияния», где есть такие строки: «Открылась бездна звезд полна; Звездам числа нет, бездне дна»7. Не будет преувеличением утверждение, что с этого произведения, со всего величайшего творчества Ломоносова, начинается в нашей стране философский и поэтический, художественный, а самое главное — научный интерес к космосу.
Более того, именно Ломоносовым изучение космоса было впервые в отечественной социально-политической мысли отнесено к числу задач государственной важности: «О пользе наблюдений светил небесных, а особливо тех перемен, кои редко бывают и великую пользу приносят, не нужно упоминать здесь пространно. Ведают физики, сколько оные к исследованию естественных таинств и к просвещению человеческого разума, ведают астрономы, сколько для точного определения течения главных тел сего видимого мира, ведают географы, сколько для измерения и беспогрешного разделения шара земного, ведают навигаторы, сколько для безопасного правления корабельного пути на море таковые внимательные примечания служат. Того ради государи и правительства, справедливое имея об общей пользе попечение, не щадят своих иждивений на строение и сооружение астрономических обсерваторий, на содержание и награждение людей, знающих сию науку, и на посылки в отдаленные земли для наблюдения редко бывающих явлений небесных»8.
Обращает на себя внимание тот факт, что понимание невозможности достижения космоса с «земными» скоростями было уже в XIX в. не просто научным, но и научно-популярным: не зря писатели-фантасты, как, например, Жюль Верн (1828–1905), отправляли людей на Луну из пушки. Характерно, что научным редактором, автором послесловия и примечаний к первому изданию книги этого французского писателя «Из пушки на Луну» на русском языке стал выдающийся отечественный ученый, специалист в области ракетной техники, педагог и популяризатор науки Соломон-Яков Исидорович Перельман (1882–1942), автор термина «научная фантастика»9.
Как отмечал Перельман в работе «Межпланетные путешествия», «Мысль о путешествиях на другие планеты, о странствовании в межзвездных пустынях, недавно еще была не более как заманчивой грезой… Но теперь нет уже сомнений, что подобно тому как авиация из красивой мечты превратилась в повседневную действительность, так должна со временем осуществиться и мысль о путешествиях космических. Наступит день, когда небесные корабли-звездолеты ринуться вглубь вселенной и перенесут бывших пленников Земли на Луну, к планетам — в другие миры, казалось бы навеки недоступные для земного человечества»10. При этом, подчеркивал автор, чтобы осуществить межпланетные полеты, техника должна обратиться к иным приемам летания — выработать такой аппарат, который мог бы передвигаться совершенно в пустом пространстве, не имея никакой опоры вокруг себя. Заотмосферное летание не имеет ничего общего с современной авиацией. Для разрешения этой задачи техника вынуждена искать принципиально иных путей»11.
Все больше узнавая о других планетах, о нашем светиле и Солнечной системе в целом, о других звездах и их системах, о далеком космосе, люди все глубже постигают Землю и жизнь на ней, а в конечном итоге — самих себя. Однажды устремив в космос мысль, сделав его своей мечтой, человечество само устремилось в космос.
Людям, живущим сегодня, в третьем десятилетии нового века и тысячелетия, важно не просто «заглянуть» в прошлое, изучая историю, в частности, историю различных видов транспорта. Не менее важно понять, что даже сама мечта о полете в космос, более того, возможность рождения такой мечты — продукт развития науки, прогресса знаний человечества. Для наших древних предков мироздание — наивные представления, где небо и звезды — хрустальные сферы над плоской Землей. Человеческая мысль должна была пройти огромный путь, чтобы дойти до пусть еще очень примитивных, во многом ошибочных и наивных, но все же уже близких к верным представлениям о мироздании, месте и размерах своей планеты, других планетах, о том, что Солнце — звезда, и множество других звезд похожи на него. Более того, людям еще предстояло даже не понять — осознать космос.
Одной из вершин античной философии, в недрах которой родились как все философские концепции последующих веков, так и все науки, как раз и стало понятие космоса. В представлении древних мыслителей космос — противоположность хаосу, мироздание вообще, обладающее структурой, каким-то образом организованное, упорядоченное, единое и целое. Вот по вопросу о том, как же оно организовано, упорядочено, каким образом остается единым и целым, ведутся и философские, и научные, и религиозные дискуссии, и идут они более двух с половиной тысяч лет, а, возможно, и много больше.
Современный человек, тем более образованный, при взгляде в прекрасную и пугающую бесконечность звездного неба, может только оценить красоту фантастических представлений своих древних предков, заключенных в легендах и мифах, религиозных и поэтических, живописных и скульптурных произведениях, посвященных тому, до чего он не мог дотянуться, но так мечтал.
А русские, советские люди в прошлом столетии, почти в его середине, спустя всего двенадцать лет после завершения самой страшной из всех войн человечества, унесшей жизни почти 30 миллионов граждан страны, искалечившей судьбы фактически каждого, дотянулись, причем первыми. И эту победу мы никому не позволим ни забыть, ни приуменьшить. Каждый из нас, находясь на неосвещенном участке, при ясном небе может не просто вообразить, а увидеть невооруженным глазом антропогенное присутствие в околоземном пространстве — проследить прохождение МКС, даже — отдельные спутники на низких орбитах. Сегодня их очень много, ряд стран — Российская Федерация, США, КНР — имеют даже свои космические группировки. Но первым навсегда останется искусственный спутник нашей планеты, запущенный в СССР.
Самый молодой, рожденный в середине — второй половине ХХ в. транспорт отправился в путешествие в самое древнее пространство, о котором человек до сих пор имеет весьма приблизительные представления, не имеющее пределов, во много раз старше Солнечной системы и самой Земли. Весьма характерно, что взгляды древних греков — а само слово «космос» пришло во все европейские языки, в том числе русский, именно из греческой античной культуры — в определенной мере остаются частью представлений и большинства современных людей, не имеющих специальных знаний. Собственно, этимология греческого термина, некое исходное осмысление, есть и то, что было сказано выше — упорядоченность, мироустройство, мир-система вообще, т.е. натурфилософский базис, и механицистское понимание некоего пространства, сферы или множества сфер вокруг Земли — центра мироздания, Вселенной. Последующее развитие науки подарило человечеству современные знания об устройстве Солнечной системы и месте Земли в ней, галактиках, вселенной как пространстве. Сегодня люди даже называют предполагаемое время рождения мира, точку «Большого взрыва», начало отсчета.
Вместе с тем, приход человека в космос не был, да и не мог быть просто продолжением технического прогресса. Для такого решительного прорыва требовалось значительно большее. Необходимо было рождение нового мышления, качественно иного уровня осознания роли человека в мире, постановки новых целей для человечества. Именно Россия стала колыбелью самобытного мировоззрения, принципиально нового типа любомудрия, позволившего сформулировать не просто совокупность идей, а уникальную концепцию совершенного переустройства человечества, основанного на разумных началах мировоззрения. Поставившего своей целью создание нового человека и человечества будущего. А уже это совершенное человечество призвано переустроить природу, причем не только Землю, а все мироздание.
Как отмечал выдающийся отечественный ученый-естествоиспытатель Владимир Иванович Вернадский (1863–1945) в написанной в 1926 г. работе «Биосфера», «Своеобразным, единственным в своем роде, отличным и неповторяемым в других небесных телах представляется нам лик Земли — ее изображение в космосе, вырисовывающееся извне, со стороны, из дали бесконечных небесных пространств.
В лике Земли выявляется поверхность нашей планеты, ее биосфера, ее наружная область, отграничивающая ее от космической среды. Лик Земли становится видным благодаря проникающим в него световым излучениям небесных светил, главным образом Солнца. Он собирает всюду из небесных пространств бесконечное число различных излучений, из которых видные нам световые являются ничтожной частью.
Из невидимых излучений нам известны пока немногие. Мы едва начинаем сознавать их разнообразие, понимать отрывочность и неполноту наших представлений об окружающем и проникающем нас в биосфере мире излучений, об их основном, с трудом постижимом уму, привыкшему к иным картинам мироздания, значении в окружающих нас процессах.
Излучениями нематериальной среды охвачена не только биосфера, но все доступное, все мыслимое пространство. Кругом нас, в нас самих, всюду и везде, без перерыва, вечно сменяясь, совпадая и сталкиваясь, идут излучения разной длины волн…
Все пространство ими заполнено. Нам трудно, может быть и невозможно, образно представить себе эту среду, космическую среду мира, в которой мы живем и в которой — в одном и том же месте и в одно и то же время — мы различаем и измеряем — по мере улучшения наших приемов исследования — все новые и новые излучения…
Космические излучения вечно и непрерывно льют на лик Земли мощный поток сил, придающий совершенно особый, новый характер частям планеты, граничащим с космическим пространством.
Благодаря космическим излучениям биосфера получает во всем своем строении новые, необычные и неизвестные для земного вещества свойства, и отражающий ее в космической среде лик Земли выявляет в этой среде новую, измененную космическими силами, картину земной поверхности.
Вещество биосферы благодаря им проникнуто энергией; оно становится активным, собирает и распределяет в биосфере полученную в форме излучений энергию, превращает ее в конце концов в энергию в земной среде свободную, способную производить работу»12.
При этом ученый указывал направления научного поиска, а с ними — и вектор развития научного мировоззрения как такового, необходимость понимания единства и целостности земного и космического: «Так резко меняется наше представление о составе нашей планеты и, в частности, о составе земной коры и ее наружной оболочки — биосферы.
Мы начинаем видеть в ней не единичное планетное или земное явление, а проявление строения атомов и их положения в космосе, их изменения в космической истории.
Если даже мы не умеем объяснить эти явления — мы вышли на верный путь искания, пришли в новую, иную область явлений, чем та, с которой так долго пытались связать химию Земли…
В верхней поверхностной пленке нашей планеты, в биосфере, мы должны искать отражения не только случайных единичных геологических явлений, но и проявления строения космоса, связанного со строением и историей химических атомов.
Биосфера не может быть понята в явлениях, на ней происходящих, если будет упущена эта ее резко выступающая связь с строением всего космического механизма…
Лучи Солнца обусловливают главные черты механизма биосферы. Изучения отражения на земных процессах солнечных излучений уже достаточно для получения первого, но точного и глубокого представления о биосфере как о земном и космическом механизме. Солнцем в корне переработан и изменен лик Земли, пронизана и охвачена биосфера. В значительной мере биосфера является проявлением его излучений; она составляет планетный механизм, превращающий их в новые разнообразные формы земной свободной энергии, которая в корне меняет историю и судьбу нашей планеты…
Медленно и с трудом выявляется нашему уму механизм превращения солнечной энергии в биосфере в земные силы. Мы привыкли видеть другие черты в отвечающих ему явлениях; он скрыт для нас в бесконечном разнообразии красок, форм, движений природы — мы сами составляем его часть нашей жизнью. Века и тысячелетия прошли, пока человеческая мысль могла отметить черты единого связного механизма в кажущейся хаотической картине природы»13.
Сложность русского космизма состоит в его необычайной многомерности и многогранности. Развиваясь в традиции, восходящей к античным школам киников (циников) и стоицизму, стремившимся вычленить человека как субъекта, наделенного способностью не только осмысливать, но и оценивать мир и самого себя, они следовали взгляду на космос как на то, что в принципе можно изучать, оценивать, в силу его упорядоченности. Важно и другое. Русский космизм стал и продолжением европейской религиозной традиции, и ее развитием, и, в известной мере, отрицанием. Русский космизм — колоссальный пласт русской культуры, включивший и уникальные как естественнонаучные, основанные на самых передовых научных исследованиях, так и теологические философские концепции. Удивительные творческие проявления русского космизма мы находим и в многогранной прозе, поэзии, покоряющей зрителя живописи. Но главное — именно эти мыслители не только привнесли в сознание образованной, интеллектуальной части общества мысль о самой возможности полета в космос, сначала просто аппаратов, а в перспективе — живых существ и, в конечном итоге, человека, более того, длительного нахождения людей в космическом пространстве, межпланетных и межзвездных перелетов. Важнейшей их заслугой стало и формирование этического базиса освоения космоса — исключительно гуманистического, мирного, интернационального, более того, общечеловеческого начала14.
На заре мечты человечества о космосе именно русский естественнонаучный космизм стал началом не только идейного, но и практического освоения околоземного пространства, построения межпланетных трасс и выхода за пределы Солнечной системы.
Отечественный мыслитель-футуролог и педагог-новатор Николай Федорович Федоров (1829–1903) подчеркивал, что «Если все нынешнее знание принять за объективное, будем иметь астрономию… Соединить все науки в астрономию — значит обратить их в небесную механику, физику, химию; а рассматривая растительную и животную жизнь как проявление кажущегося движения Солнца или действительного движения Земли, мы будем иметь небесную ботанику и небесную зоологию; небесная же история говорит о существе живом, почувствовавшем свое сиротство и обратившемся к небу с молитвой о родителях»15. Однако, продолжал далее автор, «Соединяя все науки в астрономии (все, а не одни естественные), …мы не только не можем, но и не должны придавать ей безусловной достоверности, потому что такое признание было бы равносильно застою, остановке знания. Знание должно доказываться не только опытами в малом виде, производимыми особым сословием ученых в физических кабинетах и лабораториях, по-городски; знание должно доказываться и по-сельски, опытами в естественном размере, т.е. регуляциею метеорическою и теллурическою, а также обращением Земли из стихийно самодвижущейся в земноход, движимый всем человеческим родом, как кормчим»16.
Федоровым последовательно обосновывалась важность изучения и освоения человечеством космоса: «С одной стороны, человек… есть обитатель ничтожнейшей частички безмерной вселенной, а с другой — вся астрономия есть лишь мнение этого ничтожного обитателя этой частички; и чтобы это мнение стало истиною, стало действительностью, нужно человека сделать обладателем всей вселенной, нужно, чтобы слепая сила была управляема разумом… для этого порожденный крошечной Землей зритель безмерного пространства, зритель миров этого пространства, должен сделаться их обитателем и правителем»17.
Наиболее сильным оказалось влияние размышлений Федорова на его учеников и последователей, и прежде всего — на основоположника космонавтики Константина Эдуардовича Циолковского (1857–1935). В написанной в 1925 г. работе «Причины космоса» выдающийся отечественный ученый и мыслитель отмечал, что «Космос подобен кинематографической сцене, где развивается ряд картин совершенно автоматически. Он подобен также сочетанию звуков, которое дает граммофонный кружок. Он похож на будущий автомат, который будет соединять световые явления со звуковыми и другими — даже явлениями мышления, как в счетной машинке… весь космос обусловливает нашу жизнь. Трудно предположить, чтобы какая-нибудь его часть не имела рано или поздно на нас влияния… Космос бесконечен и безначален по времени и протяжению… Вселенная безгранична по веществу… Космос обладает беспредельной запасной работой (потенциальной энергией). Примером могут служить вечно горячие солнца. Хотя они и тухнут, но те же или другие возгораются. Она так обильна, что даже в ограниченном кусочке материи или эфира никогда не может истощиться… весь космос до последних его пределов (которых, впрочем, нет) всегда жив в абсолютном смысле. Он всегда чувствует… Части космоса — атомы — живут миллиарды лет, но все они разлагаются. Однако мельчайшие их доли, продукты разложения, вечны. Периодически они снова соединяются и дают те же атомы. Таким образом, космос постоянен»18.
В статье «Натуральные основы», написанной в 1934 г., Циолковским было отмечено, что «Наука не сомневается в следующем:
1. Везде замечается всемирное притяжение.
2. Вследствие этого на всех планетах есть тяжесть, и, кроме того, они двигаются кругом своих солнц, как наша Земля.
3. Вещество солнц и планет одно и то же.
4. Свет всех солнц подобен свету нашего Солнца.
5. Ввиду единства свойств материи солнечные группы образовались одним и тем же способом и потому дают одни и те же результаты, то есть остывшие или неостывшие планетные системы.
6. Если наша планетная система дала 1000 планет, то и другие могут дать то же.
7. Благодаря этому планеты имеют дни и ночи, времена года и пр. — как Земля. Отличия количественные.
8. Некоторые из этих планет имеют атмосферы, океаны, теплоту и другие условия, пригодные для образования организмов.
9. Следовательно, вселенная полна живых существ»19.
Циолковский не только развивал теоретические представления о космосе и космических исследованиях. Им были также сформулированы практические идеи, в том числе воплотившиеся в целом ряде его проектов: аэропланов, цельнометаллического дирижабля, ракетной техники, орбитальных станций, космического лифта, поездов на воздушной подушке и др.20
В частности, в написанной в 1924 г. работе «Космический корабль» Циолковский отмечал, что «Если на тело будет снизу производиться давление, более его веса, то тело не только будет подыматься, но и будет непрерывно ускорять свое движение. Через некоторое время оно получит скорость, которой может быть достаточно для вечного удаления от Земли и даже от Солнца.
Вот основания для межпланетных и межзвездных (межсолнечных) путешествий. Для удаления снаряда от Земли и блуждания его на орбите нашей планеты довольно относительной скорости (т.е. по отношению к Земле, считая ее неподвижной) в 11,2 км/с, а для вечного удаления от Солнца достаточно относительной скорости в 16,5 км/с. При случае необходимо воспользоваться суточными и в особенности годовыми движениями Земли, иначе требуемые скорости окажутся чудовищными. Для вечного полета кругом Земли, за атмосферой, нужна скорость, не меньшая 8 км/с. Тогда наш снаряд будет подобен маленькой Луне…
Трудно надеяться, чтобы обыкновенный нереформированный аэроплан мог получить космическую скорость… Но аэропланы могут быть преобразованы и могут приводиться в движение иным способом без помощи винтов, а именно путем отбрасывания воздуха особыми сложными турбинами. Этот способ, по-видимому, дает неограниченную скорость движения, неограниченно больше количества материала для отбрасывания (кислород, извлекаемый из атмосферы). Впрочем, кислород на значительной высоте (100–200 км), по всей вероятности, почти исчезает и заменяется водородом. Может быть, возможно будет использоваться и им как горючим.
Еще проще аэропланы приводить в действие взрыванием заранее запасенных взрывчатых веществ, но тогда уже аэроплан превращается в гигантскую ракету…
Как показывают мои расчеты, при движении космической ракеты под углом 30o к горизонту, тяжесть и сопротивление атмосферы поглощают немного энергии. При грубых расчетах мы пренебрежем упомянутыми потерями и примем ускорение ракеты в 30 м/с. Относительная тяжесть в ракете будет втрое более земной… Движение ее непрерывно ускоряется. Через 15 с скорость достигнет 0,45 км/с, но сопротивление атмосферы уже уменьшилось вдвое, так как ракета поднялась на 5 км, где плотность воздуха вдвое меньше, чем у уровня океана. Еще через 5 с эта плотность уменьшается втрое, ракета достигает высоты 9 км при скорости в 600 м/с. Ракета пролетела тропосферу через 30 с от начала полета, ее скорость достигает 0,9 км/с, сопротивление воздуха очень слабо, так как ракета забралась на высоту 20 км… Далее ракета летит через стратосферу. Это область падающих звезд (место их возгорания и разрушения) и светящихся облаков.
Примерно через минуту от начала движения ракета достигает 80 км высоты. Подымаясь выше 80 км, ракета вступает в таинственную область северных сияний.
Через… 2,5 мин ракета вступает в абсолютную пустоту, в область светоносного эфира, где приобретенное ею движение становится вечным настолько, насколько вечно движение небесных тел. Прежде всего надо укрепиться в качестве земного спутника на положении маленькой и близкой земной Луны. Отсюда уже нетрудно совершать всякие дальнейшие перемещения и движения вплоть до выхода из Солнечной системы и полета среди звезд. Скорость ракеты достигает 4,5 км/с, она поднимается на 500 км от земной поверхности.
Но этой скорости снаряда еще недостаточно, чтобы сделаться надежным спутником Земли. Ракета пролетает еще 2 мин, а всего 270 с от начала движения и получает взрыванием скорость в 8 км/с и поднимается на высоту 1700 км.
Тут сила тяжести Земли заметно уменьшается (процентов на 35), и ракета поднялась бы значительно выше, если бы все время ее путь был вертикальным… Но важность имеет не высота подъема, а приобретенная скорость. Она дает возможность после прекращения взрывания через 370 с совсем удалиться от Земли и летать по ее годовой орбите, в качестве ее собрата — планеты. При дальнейшем взрывании в течение 500 с (9 мин) от начала полета скорость будет не только достаточной для достижения любой планеты (только направление скорости ракеты должно совпадать с годовым движением Земли), но и для полного одоления притяжения Солнца и блуждания среди иных солнц Млечного Пути»21.
Рассмотрев основные этапы космического полета, Циолковский дал техническое описание необходимой для совершения такого полета ракеты: «Рули направления и поворота подобны аэропланным. Помещены они снаружи против устья взрывной трубы. Они действуют в воздухе и в пустоте. Их отклонение, а вместе с тем и отклонение ракеты в атмосфере происходит от сопротивления воздуха и от давления стремительно мчащихся газов. Подобный же руль, но помещенный отдельно, может служить и регулятором вращения, т. е. он может заставить ракету вращаться в ту или другую сторону, слабее или сильнее и остановить невольное вращение ракеты, происходящее от неправильного взрывания и давления воздуха. Его действие зависит от винтообразного скашивания пластинки руля, расположенного вдоль потока газов в трубе. Назначение, конечно, в остановке всякого вращения ракеты, губительного для людей…
Предполагается, что ракета благоустроена и хорошо исполняет свое назначение.
В ракете несколько футляров формы человека, по числу путешественников. Люди ложатся в них горизонтально по отношению к кажущейся тяжести… Приборы регулируют направление движения ракеты, состав ее воздуха, температуру, влажность, взрывание и пр.»22.
А в работе «Космические ракетные поезда», написанной в 1929 г., ученый обосновывал идею «соединения нескольких одинаковых реактивных приборов, двигающихся сначала по дороге, потом в воздухе, потом в пустоте вне атмосферы, наконец, где-нибудь между планетами или солнцами», отмечая при этом, что «только часть этого поезда уносится в небесное пространство, остальные части, не имея достаточной скорости, возвращаются на Землю… Предполагаем устройство всех ракет совершенно одинаковым; запасы горючего и силу взрывания также. На деле, конечно, должны быть некоторые уклонения… Устройство космической ракеты очень сложно и будет еще непрерывно усложняться… Возможно, что маленькая ракета по достижении эфирного пространства будет развертываться в большую… Каждая ракета должна иметь рули управления, высоты и противодействия вращению. Они должны действовать не только в воздухе, но и в пустоте… Рули находятся в задней части каждой ракеты. Рулей две пары. За ними сейчас следуют взрывные трубы, отклоненные немного в бок… Число взрывных труб не менее четырех. Их выходные концы расположены по окружности ракеты на равных расстояниях друг от друга… Маленькие кварцевые окна дают несколько солнечных пятен внутри ракеты, нужных при управлении. Другие большие окна закрыты снаружи ставнями. Потом в разреженной атмосфере или в пустоте их открывают… Носовая часть занята людьми. Далее следует машинное отделение (насосы и двигатели для них), наконец, кормовая часть занята взрывными трубами и окружающими их баками с нефтью. Последние окружены баками со свободно испаряющимся жидким и холодным кислородом»23.
По проекту Циолковского, «Дело происходит приблизительно так. Поезд, положим, из пяти ракет скользит по дороге в несколько сот километров длиной, поднимаясь на 4–8 км над уровнем океана. Когда передняя ракета почти сожжет свое горючее, она отцепляется от четырех задних, продолжающих двигаться по инерции, передняя же уходит от задних вследствие продолжающегося, хотя и ослабленного, взрывания. Управляющий ею направляет ее в сторону, и она понемногу спускается на землю, не мешая движению оставшихся сцепленными четырех ракет.
Когда путь очищен, начинает свое взрывание вторая ракета (теперь передняя). С ней происходит то же, что и с первой: она отцепляется от задних трех и сначала обгоняет их, но потом, не имея достаточной скорости, поневоле возвращается на планету.
Так же и все другие ракеты, кроме последней, которая не только выходит за пределы атмосферы, но и приобретает космическую скорость. Вследствие этого она или кружится около Земли, как ее спутник, или улетает далее — к планетам и даже иным солнцам»24.
Циолковский — не просто признанный в мире науки выдающийся ученый, конструктор ракетной и иной техники. Он создал целое принципиально новое для своего времени научное направление, которому сам дал имя. Ракетодинамика (динамика ракет) — раздел науки о движении летательных аппаратов, специально изучающий летательные аппараты с реактивными двигателями. Неудивительно, что в дальнейшем исследования Циолковского стали основой конструирования и ракет, и реактивной авиации. Вообще, динамика ракет — раздел очень сложного направления физики — механики тел переменной массы: дело в том, что реактивные двигатели очень быстро сжигают топливо, в результате быстро уменьшается масса самого движущегося тела — самолета или ракеты. Например, ракеты с одной ступенью теряют за время прохождения полетной траектории до 90% от массы на старте. В этом отношении они принципиально отличаются от всех иных типов двигателей — паровых, т.е. двигателей внешнего сгорания (ДВС); электродвигатель же вообще ничего не уменьшает в массе движущегося тела.
Еще одним видным представителем отечественного естественнонаучного знания является Иван Всеволодович Мещерский (1859–1935) — русский и советский ученый-механик, основоположник механики систем переменного состава, т.е. систем переменной массы. Им было отмечено, что «В классической механике масса движущегося тела рассматривается обыкновенно как величина постоянная; между тем существуют случаи движения, где масса тела изменяется.
Такие случаи нам представляет сама природа: масса Земли возрастает вследствие падения на нее метеоритов; …масса метеорита, движущегося в атмосфере, убывает вследствие того, что некоторые частицы его или отрываются, или сгорают; масса падающей градины или снежинки возрастает в тех частях пути, где на нее оседают пары из окружающей атмосферы, и убывает вследствие испарения там, где она проходит через слои воздуха, более теплые и более сухие; плавающая льдина представляет пример, где масса возрастает вследствие намерзания и убывает вследствие таяния и т.д.
В некоторых случаях изменение массы вызывается искусственно: убывает масса летящей ракеты вследствие сгорания; убывает масса аэростата при выбрасывании балласта; возрастает масса привязного аэростата, когда он, поднимаясь, вытягивает за собою канат; возрастает масса корабля при нагрузке и убывает при разгрузке и т.д.
Вообще, если тело находится в воздухе, масса его может возрастать вследствие оседания пыли и паров, вследствие присоединения частиц других тел, с которыми оно приходит в соприкосновение; масса может убывать вследствие сгорания, испарения, распыления.
Если тело находится в жидкости, его масса может возрастать вследствие оседания на поверхности некоторых частиц из этой жидкости, вследствие намерзания и может убывать вследствие размывания тела жидкостью, вследствие растворения или таяния.
Существование вышеуказанных случаев представляет достаточное основание для того, чтобы заняться изучением тех вопросов, которые относятся к движению тел переменной массы»25.
Вообще, временем рождения ракетодинамики как науки принято считать появление формулы Циолковского и уравнения Мещерского. Данные научные положения, действительно, стали краеугольными. По формуле Циолковского определяется скорость, развиваемая летательным аппаратом под воздействием тяги ракетного двигателя. Характеристики этой тяги таковы: она должна быть неизменна по направлению, соблюдаться условие отсутствия всех других сил, и тогда данная скорость именуется «характеристическая скорость». В свою очередь, уравнение Мещерского является основным уравнением в механике тел переменной массы. Оно было выведено автором в 1897 г. для материальной точки переменной массы или состава26.
Естественнонаучный космизм связан также с именем Александра Леонидовича Чижевского (1897–1964) — русского и советского ученого, биофизика, основоположника гелиобиологии и космической экологии. Космическая биология — наука, изучающая зависимость всех функций живого от деятельности Солнца и от состояния космоса в целом. Чижевский — автор гелиоцентрической концепции мировой истории. Он убедительно доказал неразрывную связь и зависимость между явлениями, происходящими на Солнце, и социально-политическими, культурными и иными процессами, разворачивающимися на Земле. Им было обосновано единство звездного мира и живого организма, то, что органическая и неорганическая материя подчинена одинаковым законам, общим для всей Вселенной, главный из которых — правильная периодичность процессов. Чижевский развивал концепцию, согласно которой, человек является существом биосоциальным.
В частности, в работе «Земля в объятьях Солнца», написанной в 1931 г., Чижевский пришел к выводу о том, что «и экономика, и психология, и внешние влияния — все это в совокупности создает причины, обусловливающие возникновение исторических явлений. Важно то, что в сознании ученых укрепилась идея о причинной обусловленности всех в мире явлений вообще и социально-исторических явлений в частности. И, только оставаясь на почве взаимной связи всех разноименных, но параллельных и однозначащих утверждений, причинно связанных друг с другом, можно приблизиться к отысканию в истории тех закономерностей, которые стоят в гармонической связи с общим строем природы и человеческим обществом. Поскольку человек и человеческое общество находятся в природе, постольку и внутренние силы, обусловливающие их развитие, и внешние силы, влияющие на них, должны образовывать тот комплекс внутренних и внешних воздействий, которому обязано как интеллектуальное, так и социально-историческое развитие человечества»27.
И далее: «жизнь всей Земли, взятой в целом, с ее атмо-, гидро-, лито- и биосферою следует рассматривать как жизнь одного общего организма. То, что старое научное воззрение разделяло на области и районы, под напором точного знания все плотнее и плотнее соприкасается вместе, сливаясь в один организм, периферия которого лежит далеко за пределами физических границ планеты, уходя в глубину комической среды, откуда текут к Земле бесчисленные потоки животворящей Землю энергии.
И в свете этого воззрения все яснее и яснее становится тот факт, что и социально-исторический процесс не является процессом замкнутым в самом себе, а протекает под воздействием всей сложной совокупности явлений окружающей его природы как неофического, так и космического порядка. Это воззрение в современной науке приобретает все больше и больше оснований, поскольку сам человек, участник исторического процесса, представляет собой не сверхприродную организацию, стоящую над природой, а лишь неотделимую от окружающей его среды частицу, сознание которой обусловливается всею совокупностью влияний внешнего мира»28.
В целом, вклад представителей естественнонаучного космизма и вообще научной мысли периода, предшествовавшего практическим попыткам отправиться в космос, в осмысление комплекса «космических» проблем, является огромным. При этом значение многих общеконцептуальных выводов и конкретных научных открытий, сделанных на протяжении длительного исторического периода, становится понятно только теперь, на современном этапе развития науки.
1.2. Первые практические попытки космических полетов
Практическое достижение космического пространства стало возможно только с созданием жидкостного ракетного двигателя (ЖРД). И вновь следует подчеркнуть колоссальные заслуги Циолковского, который не только изобрел этот тип двигателя, но и осуществил разработку его реальной модели, а также создал воздушно-реактивный двигатель (ВРД). Он же является автором и другой, поистине гениальной в своей простоте концепции — использовать в качестве окислителя атмосферный кислород, в силу чего стало возможным значительно сократить запасы топлива ракеты на борту и осуществлять выход на орбиту29.
Вообще, в Советском Союзе специалисты сумели вовремя и по достоинству оценить потенциал использования ВРД. Особо следует отметить оригинальные наработки и те результаты, которых добился Фридрих Артурович Цандер (1887–1933) — русский и советский ученый немецкого происхождения, конструктор и изобретатель, один из создателей советской ракетной техники. Цандер вошел в «костяк» научно-конструкторского инженерного коллектива, успешно завершившего разработку и создание первой советской ракеты, двигатель которой использовал жидкое топливо — «ГИРД-X».
Биограф и исследователь научного творчества Цандера Д. Я. Зильманович приводит ряд весьма интересных фактов30. Уже в 1908 г. будущий ученый с мировым именем опубликовал работу, где были представлены его идеи межпланетных путешествий. Цандер поставил вопрос о поддержании жизнедеятельности человека в условиях длительного путешествия на космическом корабле, предложив создать оранжерею и выращивать съедобные растения для обеспечения экипажа корабля пищей и витаминами. Конструкцию самого космического корабля предлагалось сделать из материала, который в полете использовался бы как топливо: корабль взлетает с земли как самолет («аэроплан»), а при покидании атмосферы крыло, пропеллеры и сам самолетный двигатель послужат топливом. Эти идеи Цандер представил на конференции изобретателей, проходившей в 1921 г., а в 1924 г. его проект в развернутом виде был опубликован в журнале «Техника и жизнь» под названием «Перелеты на другие планеты». В этой работе дополнительно обосновывалось применение прямоточных реактивных двигателей, высказывалась идея и предлагалась конструкция солнечного паруса с передачей его энергии ракете. В созданном им «Обществе изучения межпланетных сообщений» исследователи анализировали возможность использования атмосферы для процесса торможения и даже возврата космических кораблей на поверхность Земли, что, как теперь стало понятно, является одной из перспектив развития космонавтики. В 1924 г. Цандер запатентовал концепцию крылатой ракеты — будущего, по его мнению, межпланетного корабля, а уже в 1929–1932 гг. он руководил постройкой и испытаниями бензинового реактивного двигателя на сжатом воздухе, получившего обозначение ОР-1.
Как писал в одной из статей Цандер, «Двигательной силой в низших слоях атмосферы должен быть особый двигатель высокого давления, работающий горючим и жидким кислородом. Двигатель должен приводить в движение пропеллеры, которые могут быть построены либо с переставными, либо с обыкновенными лопатками. В последнем случае двигатель должен быть устроен так, чтобы он на земле работал с малым числом оборотов, а по мере увеличения высоты — со все большим числом оборотов. Взамен винтомоторной группы можно применять ракету, приспособленную к летанию в воздухе, действующую своей толкательной силой по направлению полета.
Под названием “ракеты” здесь следует понимать раструб, аналогичный соплам турбин: через узенькое горлышко раструба под большим давлением поступают в него продукты горения; газообразные части, отталкиваясь от стенок раструба, быстро расширяются и получают — по направлению оси раструба — большую скорость, равную от 4000 до 5000 метр. в сек.
Ракетою, приспособленной к летанию в воздухе, называется такая, которая притягивает в раструб наружный атмосферный воздух. При смешивании его с газами получается меньшая скорость всей массы газов в ракете, но зато вся ускоряемая масса газа и воздуха и коэффициент полезного действия получаются больше, чем при обыкновенной ракете, для которой коэффициент полезного действия при скоростях полета — до 400 метров в сек. — очень мал…
При скоростях полета, больших, нежели 400 метров в сек., следует применять в качестве двигательной силы либо ракету, приспособленную к летанию в воздухе, либо обыкновенную — чисто реактивную ракету»31.
Одними из создателей Центрального аэрогидродинамического института (ЦАГИ), основанного 1 декабря 1918 г. в Москве и впоследствии сыгравшего колоссальную роль в становлении отечественной авиации и космонавтики, были Николай Егорович Жуковский (1847–1921) — русский ученый, основоположник гидродинамики, создатель аэродинамики как науки32, а также Сергей Алексеевич Чаплыгин (1869–1942) — русский и советский физик, один из классиков гидродинамики, аэродинамики и аэромеханики. Именно Чаплыгин заложил теоретические основы аэромеханики больших скоростей. Его фундаментальный труд «О газовых струях» во многом определил дальнейшее развитие новой области механики — газовой динамики — одного из фундаментальных оснований космонавтики33.
Также в становление и развитие космонавтики значительный вклад был внесен Владимиром Петровичем Ветчинкиным (1888–1950) — советским ученым-механиком, работавшем в сферах аэродинамики, ветроэнергетики, ракетной техники и теоретической космонавтики. Именно он первым обосновал оптимальность межпланетных перелетов по эллиптическим траекториям34.
В числе основоположников отечественной космонавтики следует назвать и Юрия Васильевича Кондратюка (1897–1942) — русского и советского ученого, который уже в 1916 г. рассчитал оптимальную траекторию полета к Луне, впоследствии названную «трассой Кондратюка». Сегодня удивительными кажутся его книги начала ХХ в., актуальность которых стала понятна только спустя несколько десятилетий: «Тем, кто будет читать, чтобы строить» и «Завоевание межпланетных пространств» посвящены практическому, последовательному анализу этапов освоения космического пространства. Он описывает, как использовать для снабжения аппаратов на околоземной орбите ракетно-артиллерийские системы. Фактически он предвосхитил концепцию транспортных грузовых кораблей «Прогресс», исследовал вопросы тепловой защиты космических аппаратов при их движении в атмосфере35.
В частности, ставя вопрос «об ожидаемых результатах для человечества от выхода его в межпланетные пространства», Кондратюк предлагает конкретизировать его «с более “сегодняшней” точки зрения» и формулирует эти ожидания следующим образом:
«1) Несомненное огромное обогащение наших научных знаний с соответствующим отражением этого и в технике.
2) Возможное… обогащение нашей техники ценными веществами, которые могут быть найдены на других телах Солнечной системы и которые отсутствуют или слишком редки на земной поверхности.
3) Возможные иные дары Солнечной системы, которые мы сейчас частью не можем предвидеть, и которые могут быть и не быть…
4) Несомненная возможность для человечества овладеть ресурсами, с помощью которых можно будет самым коренным образом улучшать условия существования на земной поверхности»36.
«Именно в возможности в ближайшем же будущем начать по-настоящему хозяйничать на нашей планете, — подчеркивает автор, — и следует видеть основное огромное значение для нас в завоевании пространств Солнечной системы»37.
Сегодня это покажется удивительным, но в конце 1920-х гг. исследователи реактивного движения объединялись для консолидации научного творчества, работали, изобретали. Первой была организована ставшая впоследствии легендарной благодаря гвардейским минометам Газодинамическая лаборатория (ГДЛ) — специальная научно-исследовательская и опытно-конструкторская лаборатория СССР по разработке как ракетных снарядов на бездымном порохе, так и ЖРД. Разработки ракетных снарядов на бездымном порохе имели колоссальное значение для обороны страны: именно они легли впоследствии в основу технологии создания боеприпасов для гвардейских реактивных минометов БМ-13 «Катюша». В свою очередь, наработки по ЖРД впоследствии легли в основу конструкций ракет-носителей (РН) и космических аппаратов.
В 1931 г. при Осоавиахиме была образована Группа изучения реактивного движения (ГИРД), объединившая на общественных началах инженеров, конструкторов и изобретателей, которые разрабатывали ракеты и двигатели к ним. Были организованы центральная (московская) и ленинградская группы. Создание последней связано с такими именами, как Владимир Васильевич Разумов (1890–1967) — русский и советский инженер, ученый в области ракетной техники, один из организаторов и первый председатель ленинградской ГИРД, а также Николай Алексеевич Рынин (1877–1942) — советский ученый, популяризатор в области воздухоплавания, авиации и космонавтики, автор целого ряда работ38. Многие его книги переиздаются в наши дни39.
«Полет снаряда или межпланетного корабля, — отмечал Рынин в работе “Межпланетные сообщения”, — без людей осуществить легче, так как такому аппарату можно сообщить большее ускорение при взлете или замедление при спуске, которые были бы опасными для человека. В качестве приборов для осуществления такого полета могут быть ракеты и пушечные снаряды. Основным условием осуществления их полета является сравнительно малая скорость в плотных слоях атмосферы и большая вне ее. В этом отношении пригодны составные ракеты или пушечные снаряды, имеющие собственные реактивные аппараты, начинающие действовать после выстрела на известной высоте над землей.
Полет аппарата с людьми является наиболее сложным и требующим выполнения многочисленных условий…
Место взлета на Земле должно быть выбрано в соответствии с целью полета, оно же определяет и направление взлета, т.е. в сторону движения Земли и ее вращения или в иную.
Особого внимание заслуживает скорость взлета. При малой скорости придется меньше бороться с сопротивлением (панцирем) атмосферы, но дольше — с земным притяжением (панцирем тяготения); наоборот, при большей скорости аппарат скорее пробьет панцирь тяготения, но с трудом пробьет панцирь сопротивления воздуха. Поэтому должна быть выбрана какая-то средняя, наивыгоднейшая, скорость взлета, которая, по удалении аппарата из земной атмосферы, должна увеличиться до необходимой для дальнейшего свободного (без работы взрывов) полета аппарата в мировом пространстве под влиянием сил тяготения, и чтобы он не упал обратно на Землю. Эта максимальная скорость должна быть около 9–11 километров в сек. Постепенное ускорение, развиваемое аппаратом при переходе от наивыгоднейшей скорости к максимальной, не должно быть опасно для пассажиров и может быть около 30–40 метр/сек. Условие наивыгоднейшей скорости также влияет на направление взлета.
Для того, чтобы аппарат при свободном полете не уклонился от намеченного пути под влиянием притяжения встречных астероидов, необходимо сообщать ему в пути добавочные скорости разных направлений, которые так же потребуют расхода энергии.
Форма аппарата зависит от условий его полета. Пока он летит в атмосфере, его форма должна обладать наименьшим сопротивлением движению в воздухе, и ее следует определить опытным путем (может быть, она будет сигарообразной). Если для получения наивыгоднейшей скорости взлета аппарат будет описывать вокруг Земли спиральную траекторию, постепенно удаляясь от поверхности, то к нему могут быть приделаны крылья и рули наподобие аэропланных. Когда же аппарат выйдет из пределов атмосферы, то здесь форма его делается безразличной, и, так как пассажиры при свободном полете лишатся ощущения силы тяжести, и для них не будет разницы между “низом” и “верхом”, т.е. они будут плавать или летать по воздуху внутри аппарата, то, пожалуй, аппарат мог бы иметь шарообразную форму, наподобие небесных тел.
Внутреннее оборудование корабля будет весьма сложным… Для жизни людей требуются приборы, возобновляющие запасы кислорода для дыхания, поглощающие и утилизирующие продукты выделения человеческого тела, возобновляющие продукты питания, доставляющие ощущения силы тяжести (например, карусели), пока пассажиры не отвыкнут от нее, охладители при чрезмерном нагревании с солнечной стороны аппарата и согреватели при охлаждении от холода межпланетного пространства с теневой стороны. Следует также предвидеть и специальные охладители и поглотители ускорения при быстром взлете с Земли, равно как и скафандры для выхода из аппарата при свободном полете. Необходимо предвидеть и экраны для стекла, предохраняющие тела и организмы от губительных (например, ультрафиолетовых) лучей пространства.
Приборы для управления аппаратом должны быть следующие: измерители скоростей (тахометры) и ускорений (акцелерометры), указатели пройденного пути и времени, определители астрономического положения аппарата, предупредители приближения астероидов и метеоритов, приборы, препятствующие вращению корабля в пространстве (жироскопы и взрыватели) и т.п.»40.
Рынин особо подчеркивал, что «Завоевание межпланетного пространства придется сделать не сразу. Сначала необходимо будет совершать полеты на аэропланах с реактивными двигателями, а затем метать ракеты с инструментами на большую высоту, до нескольких тысяч километров и, при обратном падении их, разбирать полученные записи и изучить, таким образом, условия полета на этих высотах.
Потому следует попробовать полет ракеты и с пассажиром и, может быть, не один полет, поднимаясь с каждым разом все выше и выше, пока, наконец, не удастся совершить облет Луны. После этого при помощи реакции обратного толчка можно будет спуститься на Луну.
Позднее можно долететь до орбиты Венеры, Меркурия или Марса или его спутников и, в качестве их спутника, совершить путешествие вокруг них или даже спуститься на их поверхность. При достаточном запасе горючего можно обратно отправиться таким же способом.
При полете на Юпитер придется затратить громадное количество горючего вещества, и ракета на одного пассажира с необходимым оборудованием будет по величине не меньше океанского парохода…
В качестве станции для возобновления горючего при межпланетных полетах можно воспользоваться Луной, где следует тогда устроить завод, в котором при помощи солнечной энергии вырабатывались бы требуемые вещества…
Наконец, можно было бы устроить искусственные станции на границе притяжения Земли и Луны, куда подавать запасы горючего с Луны и куда будут причаливать для возобновления его ракеты, идущие с Земли на другие планеты»41.
В 1933 г. ГИРД осуществила запуск первой отечественной ракеты конструкции Михаила Клавдиевича Тихонравова (1900–1974) — советского инженера, создателя ракетной и космической техники. На основе изучения и обобщения значительного теоретического и эмпирического материала им был сформулирован целый ряд принципиальных моментов, связанных с запуском летательных аппаратов в космос, их полетом и возвращением на Землю. В частности, определяя ИСЗ как «тело (или аппарат), способное совершить хотя бы несколько оборотов вокруг Земли под влиянием полученной начальной скорости», ученый подчеркивал, что для того, «чтобы тело превратилось в спутник, ему требуется сообщить заданную скорость на достаточно большой высоте, на которой сопротивление атмосферы становится незначительным. Процесс сообщения аппарату этой скорости в дальнейшем будем называть выведением спутника на орбиту»42. Соответственно, Тихонравов выделяет два принципиально различных метода выведения спутника на орбиту: первый — метод без дожога топлива, когда «двигатель работает непрерывно до момента получения последней ступенью ракеты необходимой скорости. При этом вся последняя ступень превращается в спутник. Такой метод является наиболее простым, но для получения высоких орбит он либо приводит к необходимости существенно менять режим работы двигателя, либо становится энергетически невыгодным»43; второй — с дожогом топлива, когда «двигатель работает с перерывом. После окончания первой части активного участка ракета движется по эллиптической орбите (переходному эллипсу), в одной из точек которой снова включается двигатель (производится дожог топлива) и последняя ступень ракеты выходит уже на требуемую или некоторую промежуточную орбиту, если выведение на заданную орбиту предполагается проводить с несколькими включениями двигателя»44.
«При выведении спутника на орбиту, — продолжал Тихонравов, — из-за действия различных факторов, не учитываемых при определении расчетного движения, значения параметров движения могут не совпасть с расчетными. Отклонения параметров движения в момент выхода спутника на орбиту вызовут соответствующие отклонения элементов последней.
Наиболее существенными причинами ошибок выхода на орбиту являются:
– неточности изготовления ракеты-носителя, осуществляющей разгон спутника, и ошибки в работе системы управления ракетой на активном участке;
– случайные отклонения параметров дожога топлива, возникающие из-за неточности работы системы управления дожогом и ее исполнительных устройств (для спутника с дожогом).
Для спутников, которые выходят на орбиту непосредственно после активного участка, могут возникать только возмущения первой группы. Очевидно, что возмущения орбиты спутника без дожога аналогичны возмущениям переходного эллипса спутника с дожогом. Поэтому результаты исследований первого спутника можно полностью перенести и на переходный эллипс второго.
Отклонения элементов орбиты от расчетных значений зависят также от того, каким образом производится управление моментом выключения двигателя на активном участке и процессом дожога топлива. Рационально выбранный способ управления моментом выключения двигателя на активном участке позволяет уменьшить отклонения переходного эллипса, а применение управления дожогом позволяет дополнительно компенсировать действие этих возмущений. Выбор целесообразных методов управления зависит от многих факторов и в первую очередь от назначения спутника, которым определяется вид расчетного движения и допустимые отклонения от него. Кроме того, методы и точность управления зависят, конечно, от характера и величин действующих возмущений.
При создании спутника в зависимости от его назначения могут возникнуть самые разнообразные требования к его движению. Для спутника с дожогом возможны, например, следующие требования:
1. Отклонения минимальной высоты орбиты не должны превышать заданной величины, причем наибольшая высота орбиты не ограничивается. Такое требование возникает при пуске спутника, для которого наиболее существенным является наибольший вес и достаточно долгое время его существования, которое определяется, равным образом, наименьшей высотой орбиты.
2. Отклонения высоты в любой точке орбиты не должны превосходить заданных величин. Орбиты, удовлетворяющие этому требованию, могут оказаться необходимыми для некоторых научных наблюдений и других целей.
3. Вывод спутника в заданную окрестность другого космического тела, движущегося по известной заранее орбите, при условии, что его скорость вблизи движущегося тела не должна превышать заданной величины.
Последнее требование возникает, например, при запусках ракет, выводящих на орбиту части для сборки больших спутников-станций, при организации сообщения с орбитальными станциями с помощью специальных ракет и т.д.»45.
Что же касается движения спутника, уже выведенного на орбиту, то в ходе этой стадии космического полета, как отмечал ученый, «на спутник действуют малые или, как их называют, возмущающие силы. Действие этих сил выражается в отклонениях (возмущениях) координат и скорости спутника относительно невозмущенного движения», а потому «Возмущающие силы и их влияние на орбиту необходимо учитывать при проектно-конструкторских работах и особенно при определении орбит по результатам измерений»46. «Силы, действующие на спутник в полете, — продолжал ученый, — можно разделить на силы гравитационные, являющиеся массовыми консервативными силами, и силы поверхностные. Кроме того, на спутник могут воздействовать электромагнитные силы, но они очень малы и практического значения не имеют.
К гравитационным силам, влияющим на движение центра масс, относятся добавочная сила притяжения, появляющаяся вследствие сплюснутости Земли, аномалии силы тяжести Земли и притяжение Луны и Солнца.
Поверхностные силы в противоположность гравитационным могут не иметь потенциальной функции», к ним ученый относит «тормозящую силу, обусловленную сопротивлением воздуха, и силу давления солнечного света»47.
Соответственно, отмечал Тихонравов, «В связи с запусками искусственных спутников Земли и других космических аппаратов задача определения орбит перестала относиться только к задачам астрономии или небесной механики. Первые же полеты спутников показали, что классические методы определения орбит должны быть заменены другими или, по крайней мере, приспособлены к новым условиям по следующим причинам:
1. Орбиты искусственных спутников, как правило, сравнительно близко расположены к Земле, произвольно ориентированы в пространстве и могут иметь любые эксцентриситеты. На движение спутника оказывает заметное влияние сопротивление воздуха.
Космические же объекты, с которыми имела дело астрономия, весьма удалены от Земли и движутся практически в пустоте. Орбиты их обычно имеют небольшое наклонение к плоскости эклиптики и (за исключением комет) малые эксцентриситеты. В поле зрения земного наблюдателя они перемещаются очень медленно.
2. Для определения орбит космических объектов до появления искусственных спутников в астрономии использовались главным образом угловые измерения с помощью оптических средств.
Орбиты искусственных спутников измеряются как оптическими, так и радиотехническими средствами (углы, дальность и их производные). Состав измеряемых величин значительно расширился. Это и понятно, так как на искусственные спутники можно устанавливать необходимую для таких измерений аппаратуру.
3. Электронные вычислительные машины (ЭВМ) не были известны астрономам. Все вычислительные работы производились вручную, с помощью таблиц. С появлением электронных машин коренным образом изменились методы вычислительных работ по результатам измерений»48.
Наконец, как справедливо отмечал ученый, «Одним из важнейших этапов полета в космическое пространство является возвращение на Землю. Вследствие большой скорости движения (больше
8 км/сек) летательный аппарат, возвращающийся на Землю, при движении в атмосфере будет испытывать сильный аэродинамический нагрев и большие перегрузки», а потому «Защита аппарата от перегрева и чрезмерных перегрузок является основным условием для безопасного его возвращения на Землю»49, т.е. спуска.
Соответственно, «Чтобы начать спуск с орбиты, необходимо прежде всего уменьшить скорость движения спутника. Это достигается приложением к нему реактивного импульса, направленного в сторону, обратную движению спутника на орбите. После сообщения импульса аппарат начнет снижаться и войдет в плотные слои атмосферы. В зависимости от величины и направления приложенного импульса возможны два случая:
1) аппарат, прежде чем войти в плотные слои атмосферы, совершает несколько оборотов (витков) вокруг Земли, постепенно снижаясь из-за торможения в верхних слоях атмосферы;
2) аппарат, не совершая дополнительных оборотов вокруг Земли, входит в плотные слои атмосферы.
Спуск аппарата может быть баллистическим (без использования подъемной силы) и планирующим (с использованием подъемной силы).
Баллистический спуск с точки зрения организации движения является более простым, так как при его выполнении почти не требуется управлять полетом (кроме участка реактивного торможения для схода с орбиты).
Однако расчетные перегрузки и нагрев аппарата при этом способе оказываются довольно высокими. Применением специальных воздушных тормозов, позволяющих начинать торможение на больших высотах, можно существенно снизить продольные перегрузки»50.
Что же касается планирующего спуска, то, по мнению Тихонравова, в ходе него «можно обеспечить меньшие перегрузки и нагрев аппарата, чем при баллистическом, так как подъемная сила оказывает гораздо большее влияние на траекторию полета, чем сила лобового сопротивления. Вместе с тем, из-за большей сложности учета подъемной силы траектория планирующего спуска может быть рассчитана менее точно, чем траектория баллистического. Но при планирующем спуске неточности в расчете траектории компенсируются значительно большей возможностью управления полетом.
Простота баллистического спуска делает его особенно пригодным для первых пусков аппаратов с человеком и для аппаратов без людей. Последними могут быть капсулы, доставляющие на Землю научную документацию со спутника, передача которой по радио затруднительна.
Для капсулы (кассеты), двигающейся при спуске по баллистической кривой, проблема защиты ее от нагрева аналогична проблеме теплозащиты головных частей ракет дальнего действия. Однако особенностью траекторий капсул, сбрасываемых со спутника, являются небольшие углы входа, при которых значительно снижается нагрев, так как капсула большую часть своей скорости теряет в разреженных слоях атмосферы при небольших скоростных напорах»51.
Проблема же спуска аппарата с людьми, особо отмечал ученый, «более сложна, так как в этом случае, кроме защиты аппарата от перегрева, необходимо обеспечить допустимые для человека перегрузки»52.
В 1930-е гг. продолжались работы над ВРД, которыми руководил Юрий Александрович Победоносцев (1907–1973) — советский ученый, конструктор ракетной техники, один из создателей гвардейских минометов «Катюша». Развивая теорию горения порохов в камере ракетного двигателя, он установил критерий устойчивости горения, который был назван в его честь «критерием Победоносцева»53.
Как отмечал ученый, «Прежде чем строить космические ракеты и посылать их в межпланетное пространство, а также помещать в летательные аппараты человека, конструкторам и исследователям необходимо было проверить и подтвердить ряд практических вопросов. Нужно было уточнить методику расчета траектории, решить сложнейшие проблемы, связанные с управлением ракетами и возвращением их на Землю, убедиться в безопасности таких полетов, исследовав физические характеристики заатмосфермого пространства.
Для будущих полетов к другим планетам, в частности, необходимо знать, какие магнитные поля существуют вокруг этих планет. Как показали исследования с помощью искусственных спутников Земли, магнитные поля приводят к образованию вокруг планет зон повышенной интенсивности космической радиации, которые могут стать существенной преградой на пути космических кораблей. Поэтому для осуществления полета к какой-нибудь планете важно установить, имеется ли у этой планеты магнитное ноле, какова его напряженность и другие характеристики.
Для обеспечения безопасности космических полетов необходимо знать также природу и характер воздействий космических лучей и коротковолновой радиации Солнца на живые организмы, разработать необходимые и надежные меры защиты. Для того чтобы связь с ракетой была надежной и бесперебойной, нужно знать концентрацию газа в межпланетном пространстве, исследовать характер распространения радиоволн через эту среду. Надо определить, как далеко могут распространяться радиоволны в космосе, какие частоты или, иначе говоря, длины воли предпочтительнее использовать для радиосвязи в межпланетном пространстве. Важно было исследовать твердую компоненту межпланетного вещества, состоящего из метеорной пыли и других достаточно крупных твердых частиц»54.
Ученый затронул такой важный аспект, как взаимодействие в космосе человека и техники. По его мнению, «Как бы совершенны ни были всевозможные современные автоматические устройства и приборы для изучения окружающего нас пространства, они все же никогда не смогут заменить полностью человека, разработавшего и сконструировавшего их. Но это совсем не значит, что роль автоматических устройств потеряет свое значение. Наоборот, роль автоматических аппаратов в исследовании небесных тел останется по-прежнему очень большой и важной. В соответствии с общей тенденцией повышения роли автоматизации в производственных и научных процессах автоматические ракеты будут верными помощниками человека в исследовании Вселенной. Более того, при выполнении, например, перелета с Земли на какую-нибудь планету с осуществлением мягкой посадки на нее и возвращением на Землю целесообразно полностью автоматизировать не только старт ракеты с Земли и вывод ее на траекторию полета к планете, но и весь полет, включая мягкую посадку на поверхности планеты. И это относится не только к ракетам без экипажа, когда иного решения не существует. При современном уровне развития электроники и ракетной техники нет необходимости доверять человеку выполнение ответственного и сложного маневра безударной посадки на небесные тела. Автоматическая система управления, …и иные приборы, сделают посадку несравненно безопаснее, лучше и с меньшей затратой топлива»55.
В 1934 г. произошло объединение ГИРД и ГДЛ в Реактивный научно-исследовательский институт (РНИИ), пропаганда идей и просветительские функции были возложены на организованную для этого Реактивную группу Центрального совета Осоавиахима. Работа шла успешно почти до конца 1930-х гг., были созданы весьма оригинальные экспериментальные ракеты. Накануне Великой Отечественной войны коллектив, возглавляемый Игорем Алексеевичем Меркуловым (1913–1991) — советским конструктором, создателем первых советских форсированных турбореактивного и ионного двигателей
...