Трудно не согласиться с Циолковским: с подъемом на высоту плотность воздуха падает. Давление газа все сильнее и сильнее расширяет оболочку. Объем шара возрастает, пока, наконец, разрывающие оболочку силы не превысят сопротивление материала. Попросту говоря, шар лопнет, не успев покинуть воздушную оболочку Земли. Отсюда неизбежный вывод: поднятие на аэростате приборов за атмосферу немыслимо.
Столь же уверенно расправился Циолковский и с космическим пушечным снарядом. Ему совершенно ясно, что снаряд, даже не успев вылететь из ствола, разгонится так стремительно, что размещенные в нем приборы разлетятся вдребезги. Как подсчитал Константин Эдуардович, это неизбежно даже в том случае, если ствол пушки достигнет астрономической длины – 300 метров, а высота полета составит всего лишь 300 километров. Результаты расчетов убийственны. Относительная или кажущаяся тяжесть, как назвал Циолковский то, что мы Сегодня именуем перегрузкой, возрастет в 1000 раз. «Какой же толчок должны испытать тела в короткой пушке. и при полете на высоту, большую 300 километров!» – замечает Константин Эдуардович.
Циолковский не ограничился вопросом перегрузок. Он отметил и другие неизбежные недостатки пушки, раз и навсегда зачеркнув утопические надежды авторов фантастических романов. Нет, о полете на другие планеты в артиллерийском снаряде и думать не приходится. Иное дело ракета! «...вычисления, относящиеся к ней, дают столь замечательные результаты, что умолчать о них было бы недопустимо».
Ракета Циолковского отличалась от своих предшественниц. Долгое время единственным топливом ракет был порох. Применить его к космическим полетам трудно: слишком большие запасы пороха потребуются межпланетному кораблю, слишком утяжелят они его. И ученый находит достойную замену – водород и кислород. Их можно взять на борт корабля в жидком виде. Испаряясь, они образуют взрывчатую смесь, весьма выгодную для сжигания.
Циолковский работал напряженно и страстно. Его исследование успешно продвигалось вперед. Формулы вели к самым оптимистическим выводам: ракетный корабль способен двигаться с любой скоростью, сколь большой она ни была бы, размеры не ограничивают стремительности корабля, обязательно лишь одно: масса ракетного топлива должна превышать массу конструкции. Если это превышение будет пяти-шестикратным, ракета оторвется от Земли и умчится в космос.
Умчаться в космос!.. Высказывая эту мысль, Константин Эдуардович настолько опередил свое время, что пришлось оговориться. «Эта моя работа, – пишет он, – далеко не рассматривает со всех сторон дела и совсем не решает его с практической стороны относительно осуществимости; но в далеком будущем уже виднеются сквозь туман перспективы, до такой степени обольстительные и важные, что о них едва ли теперь кто мечтает».
Да, смелость и прозорливость Циолковского поразительны! Он подчеркивает необходимость автоматизации, отмечает, что ручное управление ракетой может оказаться не только затруднительным, но практически неосуществимым. В третий раз обращается к идее автопилота, использованной в работах об аэростате и аэроплане.
Вдумайтесь в то, что предлагал Циолковский, и вы оцените его дальновидность. Он пишет о возможности сконцентрировать солнечные лучи и сделать солнце лоцманом космического корабля. Ведь стоит ракете хотя бы чуть-чуть уклониться от заданного курса, как «... маленькое и яркое изображение солнца меняет свое относительное положение в снаряде, что может возбуждать расширение газа, давление, электрический ток и движение массы, восстановляющей определенное направление... при котором светлое пятно падает в нейтральное, так сказать, нечувствительное место механизма».
Современный специалист по автоматике назвал бы это устройство следящей системой, а современный ракетчик добавил бы: «Да, при полетах ракет дальнего действия небесные светила помогают управляющим автоматам». Вспомните, к примеру, что писал в своей книге Юрий Гагарин: «Система ориентации корабля в данном полете (речь шла о полете корабля „Восток-1“. – М. А.) была солнечной...»
А ведь идея, столь блистательно оправдавшая себя на практике, выдвинута еще на рубеже XIX и XX веков.
Преимущества ракеты несомненны, и Циолковский формулирует их одно за другим. Ракета по сравнению с пушкой «легка как перышко». Возможность управлять силой взрыва позволяет регулировать перегрузки, а следовательно, отправить в полет и безопасно приземлить тонкую научную аппаратуру. Наконец, ракета экономична.
Благодаря своим аэродинамическим опытам Циолковский отлично понимает роль скорости в процессах, сопутствующих движению «летательного аппарата. Он разглядел важное преимущество ракеты: она движется медленно, „пока атмосфера, густа“, и потому „мало теряет от сопротивления воздуха“. Но Циолковский смотрит гораздо глубже. Он видит и то, что тогда еще почти никому не доступно: за счет медленного разгона ракета „мало нагревается“. Этот вывод блистательно прозорлив. Ведь полет на сверхзвуковых скоростях был в ту пору лишь чистейшей воды предположением. Одновременно с Константином Эдуардовичем первые выводы еще не родившейся науки – газовой динамики – делал будущий академик Сергей Алексеевич Чаплыгин.
Циолковский анализирует поведение ракеты вне атмосферы в среде, свободной от тяготения. Такая постановка вопроса упрощала задачу и помогала разобраться во многих нерешенных вопросах. Циолковский установил соотношение масс топлива и конструкции, раскрыл влияние этого соотношения на скорость ракеты, исследовал вопрос о топливе. Разобравшись в том, как движется ракета при условиях упрощенных, ученый перешел к анализу ее полета вблизи Земли, где нельзя пренебречь силами тяготения и сопротивления воздуха.
Проанализировав вертикальный и наклонный подъемы ракеты, отвесное возвращение на Землю, роль поля тяготения, Циолковский набрасывает план дальнейших исследований. Он отлично понимает, что его работа лишь начало грандиозного дела, что в нее не вошли такие проблемы, как подробный анализ роли сопротивления атмосферы, длительное пребывание в среде, лишенной кислорода, аэродинамический нагрев, изучение траекторий движения в космическом пространстве. Все то, что конспективно намечалось в конце статьи, должно было быть представлено читателям в одном из следующих номеров «Научного обозрения». Но случилось непоправимое погиб Михаил Михайлович Филиппов. Печальная участь многих документов, изъятых нагрянувшими жандармами, постигла и вторую часть труда Циолковского. Ее вывезли вместе с другими бумагами. Вместе с ними она исчезла бесследно.
