В небе завтрашнего дня

Электроракетные двигатели различных типов намного превосходят обычные ракетные двигатели, работающие на химическом топливе, в отношении скорости истечения из них рабочего вещества. Между тем величина скорости истечения является, пожалуй, наиболее важным критерием совершенства ракетного двигателя, в особенности в астронавтике. Ведь чем больше скорость истечения, тем больше и полезный груз, который может унести на себе космическая ракета. Ясно, как это важно для астронавтики.

Превосходство электрических ракетных двигателей (во многие десятки и сотни раз!) в отношении скорости истечения объясняется тем, что в таких двигателях рабочее вещество уже не является более источником энергии, как в обычных химических двигателях. Но за это преимущество приходится и дорого платить. Источник электрической энергии на борту ракеты должен быть очень мощным, а так как создать его нелегко, то приходится разрабатывать двигатели ничтожно малой тяги. Вот почему при тяге современных мощных ракетных двигателей в сотни тонн электроракетные двигатели будущего будут развивать тягу, измеряемую… граммами. Но и при столь малой тяге эти двигатели, как и «псевдоракета», о которой говорилось выше, будут способны обеспечить значительную выгоду при дальних космических полетах.

Интересно, что и средняя скорость полета электроракеты тоже может сравняться и даже превзойти скорость полета обычных ракет (об этом будет подробно рассказано в последней главе книги). Но только электрические ракетные двигатели должны работать не минуты, как обычные двигатели, а в течение многих дней, недель и месяцев. Можно не сомневаться, что в астронавтике будущего электроракетные двигатели займут почетное место, хотя, очевидно, при взлете с Земли не смогут заменить обычных ракетных двигателей большой тяги.

Космическим полетам с помощью электрических ракетных двигателей посвящена последняя, XX глава книги. Не случайно рассказ об электрических межпланетных кораблях завершает книгу — будущее астронавтики в большой мере связано именно с такими кораблями.

Но если иметь в виду сверхдальние космические полеты, полеты к звездам, то здесь мечты астронавтов связаны не с электрическими, а с еще несравненно более «экзотичными» реактивными двигателями. Их обычно называют фотонными, или квантовыми.

Фотоны — это частицы, кванты света, так что фотонный двигатель можно назвать и световым. Но что значит — световой ракетный двигатель? На первый взгляд, какое-то бессмысленное сочетание слов… Неужели в нем реактивная тяга создается излучаемым светом?

Да, именно так. То, что падающий солнечный свет оказывает давление, было доказано блестящим экспериментом известного русского физика П. Н. Лебедева еще в 1899 году. Правда, это совершенно ничтожное давление. Но все же оно существует. И если давят падающие лучи, то по известному закону Ньютона о равенстве действия и противодействия должны давить и испускаемые лучи.

Вот и основа для реактивного движения — достаточно установить на тележке прожектор и включить его, чтобы тележка поехала в сторону, противоположную лучу прожектора, под действием реакции световых лучей!

Но, конечно, такая тележка никуда не поедет. Ничтожная сила реакции лучей не в состоянии сдвинуть тележку с места. Однако давление света зависит от его интенсивности, от количества излучаемой световой энергии. Может быть, если установить прожектор колоссальной силы, тележка тронется с места?

Увы, нет. Если свет испускается какой-либо нагретой металлической поверхностью, как, например, в обычных электрических лампах, то для того чтобы сдвинуть тележку с места, температура излучающей поверхности должна составлять многие миллионы градусов. Но тогда прожектор мгновенно испарится!

Значит, невозможна «световая» ракета?

При настоящем уровне развития техники она, пожалуй, действительно нереальна. Правда, и сейчас можно было бы осуществить движение под действием светового ракетного двигателя, но только в таких условиях, где для движения достаточны даже ничтожные силы. Эти условия существуют, например, в мировом пространстве, вдали от массивных небесных тел, то есть в слабых полях тяготения. Но даже и там ускорение движения с помощью такой световой ракеты было бы столь малым, что она практически не имела бы смысла.

В будущем положение может измениться, причем радикальным образом — световая ракета, вероятно, станет основным двигателем «дальней» астронавтики.

22*Об этом и других электроракетных двигателях рассказано в научно-популярной книге К. А. Гильзина «Электрические межпланетные корабли», издательство «Наука», 1964 г.

Принципиальная схема фотонного ракетного двигателя.

Вряд ли возможно теперь описать конструкцию фотонной ракеты будущего. Но можно указать теоретические основы подобной ракеты.

Уже сейчас физике известны экспериментальные факты полного перехода вещества в свет, теоретически предвиденного задолго до этого великим Эйнштейном.

Так, например, когда две частицы вещества — электрон и позитрон — сталкиваются между собой, то они исчезают. Конечно, это не «исчезновение» материи, а переход ее из одного вида в другой. Вещество исчезает, но зато появляется… свет, испускаются два мощных фотона.

Наука считает принципиально возможным осуществить этот процесс — аннигиляцию — и для других, более массивных частиц вещества. Но тогда и количество света будет неизмеримо большим. Поэтому можно представить себе двигатель, в котором будет происходить интенсивный процесс превращения вещества в свет.

Такой «сверхатомный» двигатель будет испускать световой луч колоссальной, невиданной силы. Вот уж этот луч сможет перемещать даже большой космический корабль со значительным ускорением в слабом поле тяготения.

Но почему же астронавтика связывает особые надежды именно с фотонной ракетой, почему ей, этой ракете, уготована особая роль в будущем?

Все объясняется просто: только в данном случае полностью используются энергетические возможности вещества. Ведь даже в существующих атомных установках в энергию переходит менее одной тысячной доли ядерного горючего. Фотонная ракета будет, следовательно, расходовать в 1000 раз меньше «топлива», чем атомная установка. Уж меньше, чем в фотонной ракете, расходовать «топлива» просто невозможно.

Расчет показывает, что только полное, до конца исчерпывающее возможности атомной энергии, ее использование в астронавтике позволит осуществить столь невероятно трудное начинание, как полет к другим звездным мирам. Только фотонная ракета способна унести на себе значительный груз к звездам. Во всех других случаях даже атомные ракеты должны иметь на борту для подобного «сверхдальнего» полета в миллионы раз больше «топлива», чем весит полезный груз.

Значит, такой полет практически невозможен.

Но если уж говорить о далеких перспективах авиации и астронавтики, заглянуть значительно дальше, чем в ее завтрашний день, то стоит, пожалуй, упомянуть о еще более заманчивой и «экзотической» возможности.

Вся история авиации и воздухоплавание вся стремительно складывающаяся на наших глазах история астронавтики — это история борьбы с силой тяжести.

А нельзя ли вместо ожесточенной борьбы с тяжестью заключить с ней дружественный союз? Может быть, даже удастся научиться управлять этой могучей силой природы? Но что это значит — союз с тяжестью, управление ею? Не пустые ли это сочетания слов? Позволяет ли наука вдохнуть в них живой и реальный смысл?