Дом на орбите

Ставим пушку ещё более огромную, ещё более сильную. Стреляем! Снаряд полетел ещё быстрее. Траектория распрямилась. Как будто «ветка» стала толще. Снаряд огибает чуть ли не половину Земли и только тогда падает на её поверхность.

Ещё немного увеличиваем пушку. «Ветка» теперь сгибается ещё меньше. Лишь настолько, насколько круглится под ней поверхность земного шара. Снаряд облетает Землю, проносится мимо пушки и уходит на второй круг. Потом на третий. Начинает летать вокруг Земли. Его траектория замкнулась в кольцо.

Снаряд вышел на орбиту. Стал спутником Земли.

Но вдумайтесь! Земля ведь не перестала притягивать снаряд. И он не перестал подчиняться её притяжению, продолжает послушно падать. Если бы не падал — летел прямо, ушёл бы к звёздам. Он непрерывно заворачивает в сторону Земли, как положено делать всем падающим предметам. Вот только чтобы шлёпнуться на Землю, ему надо бы завернуть покруче. А скорость не позволяет. Вы же знаете, как трудно сделать крутой поворот, когда быстро мчишься на велосипеде. Заносит. Приходится заворачивать полого, постепенно. То же самое получилось и со снарядом. Не может он на такой большой скорости круче завернуть. А заворачивая полого, всё время уносится слишком далеко, «за край Земли». Падает к Земле, а упасть на неё никак не может. Пролетает мимо. Ходит по кругу.

И сделала это только скорость. Она уравновесила земное притяжение.

Какова же эта «круговая скорость»? Она огромна! Восемь километров в секунду!

Восемь километров в секунду! Вы только попробуйте представить себе эту огромную скорость!

Что такое восемь километров? Это расстояние, которое мы проходим пешком за два часа.

Что такое секунда? Это кусочек времени, за который мы успеваем сделать два шага. Левой!.. Правой!.. — прошла секунда. Левой!.. Правой!.. — ещё секунда.

Скорость восемь километров в секунду — это как бы ходьба гигантскими шагами, по четыре километра каждый шаг. Левой!.. Правой!.. — прошли восемь километров.

Так шагая, мы двигались бы в сорок раз быстрее самолёта ТУ–104!

Так вот, к вашему сведению, со скоростью 8 километров в секунду около Земли вообще никто и ничто двигаться не может. Ни самолёт, ни пуля, ни артиллерийский снаряд. И не потому, что не хватает мощности двигателей или количества пороха. А потому, что… воздух не пускает. Да, да. Воздух «жиденький» только пока сквозь него пробираешься шажком, тихонько. Он вежливо «расступается» перед нами, любезно «разрешает пройти». 'Поедешь побыстрее, он уже задевает нас, рвёт на нашей голове волосы. А если попытаешься мчаться со скоростью хотя бы один километр в секунду, воздух сопротивляется, как вода. Кажется, что он стал густой и вязкий. Артиллерийские снаряды ещё кое-как пробивают эту «гущу», летят со скоростями до двух — трёх километров в секунду. Но быстрее лететь уже не могут. Снаряду придётся с таким трудом протискиваться сквозь воздух, что он быстро выдохнется, потеряет скорость. От сильнейшего трения о воздух раскалится. Может даже сгореть. Воздух окажется для него непробиваемой стеной даже при скорости 4–5 километров в секунду. О круговой скорости восемь километров в секунду уж и говорить не приходится.

Но как же быть? Ведь воздух есть!

Есть. Но не всюду. Он обволакивает земной шар воздушной оболочкой, или атмосферой. Она не такая уж толстая. Впрочем, назвать её толщину вообще невозможно. У самой поверхности Земли воздух густой. Потом, с высотой, редеет и незаметно сходит на нет. На расстоянии в несколько тысяч километров от Земли его уже нет совсем.

Скорость восемь километров в секунду невозможна у поверхности Земли, в густом воздухе. А в разреженном?

Мы ощущаем разреженность воздуха на высоких горах. Трудно дышать. Не хватает воздуха. На самолётах наглухо закрывают двери и внутрь накачивают воздух привычной нам густоты, чтобы людям было легко дышать. Если во время полёта открыть дверь, воздух выйдет и люди погибнут.

Но пассажирские самолёты летают на высотах не больше девяти—десяти километров. Там воздух разрежен всего в три раза.

На высоте в сто километров он разрежен уже в миллион раз. Тут можно было бы отправиться в полёт с круговой скоростью восемь километров в секунду. Но далеко и здесь не улетишь. Даже такой «реденький» воздух всё же очень быстрому движению мешает. Придерживает. Тормозит. Снаряд довольно быстро потеряет скорость, начнёт снижаться и упадёт на Землю.

А вот на высоте уже, скажем, двести километров, где воздух разрежен в миллиард раз, наш снаряд может летать вокруг Земли долго. Значит, надо ставить пушку на горе высотой в двести километров!

Но извините, это опять какая-то несуразность. Не бывает таких высоких гор. Шутка сказать — двести километров!

Самая высокая гора на Земле — Эверест, и та всего около девяти километров. Построить башню высотой в двести километров, конечно, нечего и думать. Подняться на такую высоту на самолёте или воздушном шаре тоже невозможно. Ведь они летают только в воздухе. И никак не могут взлететь выше, туда, где его уже нет. Нельзя залезть по дереву выше самого дерева.

Получается какой-то заколдованный круг.

На поверхности Земли нельзя мчаться со скоростью восемь километров в секунду потому, что мешает плотный воздух. А туда, где воздуха нет и где можно было бы мчаться с любой скоростью, никак не добраться.

Вот тут-то и пригодилась ракета. Подсказал людям это решение знаменитый русский учёный Константин Эдуардович Циолковский.

Действительно. Ракета ведь не самолёт. Она не опирается крыльями на воздух. Она как бы отталкивается от газов, которые сама в себе создаёт. Воздух ей не нужен. Он даже мешает. Кроме того, она отправляется в путь не резким толчком, как артиллерийский снаряд, а мягко и плавно трогается с места и постепенно разгоняется. Это удобно для пассажиров. А главное, позволяет вначале, в густом воздухе, двигаться медленно. Потом, по мере того, как воздух редеет, полёт ускоряется. И окончательно можно набрать круговую скорость только на большой высоте, в самых разреженных слоях атмосферы. Вроде того, как рыбак на моторной лодке, отчалив от берега, сперва тихонько пробирается сквозь густые камыши. А когда выйдет на чистую воду, даёт «полный вперёд».

Одним словом, ракета решила вопрос о полётах в космос.

Чтобы по кратчайшему пути быстрее пройти сквозь густой воздух, ракета всегда взлетает прямо вверх, вертикально. И только потом, поднявшись на достаточную высоту, постепенно заворачивает в нужную сторону. Разогнавшись до восьми километров в секунду, она летит уже горизонтально.

Здесь двигатели выключаются. Ракета вышла на орбиту и обратно на Землю уже не упадёт. Она летит теперь, как тот артиллерийский снаряд, вылетевший из большой пушки.

Ракета летит по орбите «молча», без работающего двигателя. Мы привыкли к тому, что любое движение — это работа. Автомобильный мотор работает — без устали вертит колёса. Кончит вертеть — машина прокатится немного и остановится. Дизели теплохода в море работают — всю дорогу изо всех сил вращают под водой винты. Кончат вертеть — теплоход тоже остановится. Самолёт держится в воздухе, только пока работают его двигатели. Пока они толкают его вперёд. Кончат толкать — самолёт; потеряв скорость, начнёт падать вниз.

Как же ракета может двигаться «просто так»?

Дело в том, что на Земле нам всегда что-нибудь мешает двигаться. Автомобилю мешают неровности дороги. Надо забираться на бугорки, выкарабкиваться из ямок. Теплоходу мешает вода. Надо раздвигать её перед собой. Протискиваться сквозь неё. Самолёту мешает воздух. Его тоже приходится раздвигать и протискиваться. А у ракеты на орбите нет ни ухабов дороги, ни вязкой воды, ни густого воздуха. Ей не надо вертеть колёса, винты, пропеллеры. Не надо работать. Вот она и летит «просто так».