Т. Карман - Аэродинамика. Избранные темы в их историческом развитии (1161639), страница 39
Текст из файла (страница 39)
Наиб<>льшая высота (242 мили) была достигнута двухступенчатой ракетой, состоящей из Фау-2 и «ВАК Корпорал» ('»><>АС Согрога1); последний создал Франк Дж. Малина в Лаборатории реактивных двигателей, Калифорнийский технологический институт. Наиболее известпь<ми успеха»ш Оберта бы.ти его книг<, указанная выше, и фильм, созданный Фрицем Лангом на киностудии УФА (В.
Г. А) в Берлине (1929) и названный «Девушка на Луне», в котором Оберт являлся научным консультантом. Вернер фон Браун сначала входил в ту группу молодых энтузиастов, кого прямо или косвенно влохновил Оберт. Я убежден, что он также мог бы стать замечательныл< консультантом в любом фильме Голливуда, снятым на тему космического полета. Однако следует также признать его заслуги в качестве вдохновителя и организатора проекта Фау-2 1под руководством генерала Вальтера Дорпбергера), а также вдохновителя идей космических полетов в США. «Чего мы ждем?» -- говорит фон Браун. «Это будет стоить точько пять миллиардов долларов! Здесь пет проблем, на которые у нас ве бьь>п> бы ответов или возможности найти их прямо сейчасм Дилетант изумлен, а специалисту остается только поражаться.
Мне не хочется быть ни слишком большим скептиком, ни испытывать слишком большой восторг. Тактико-технические расчеты для вертикального полета ракеты, стартующей с зелшв, и ракеты, служащей спутником Земли, вьшолннли несколько авторов. Вторая космическая скорость Ь'„т.е. скорость необходимая дпя выхода из сферы притяжения Земли, грубо оцене- 1 на простым уравнением гбг- = дВ, которое уравнивает кинетическую е энергию единицы массы и работу, необходимую для движения единичн<лл массы от расстояния П к бесконечности против силы притяжения, пренебрегая всеми другими видами сопротивления. Если заменить д значением гравитационного ускорения на поверхности Земли, а Л радиусом земяого шара, то получим У, порядка 7 миль в секунду, Скорость искусственного спутника отчасти зависит от высоты,на которой, как предполагается, будет постоянно совершать полет этот спутник.
Если летательный аппарат двигается по круговой траектории 190 Глава У«Г радиуса К -, 'г, то его скорость бгв должна быть достаточно велика, так чтобы центробежная сила равнялась гравитационному ускорению на этой высоте. Гшги мы возьмем 6 = 1000 миль, скорость спутника примерно 5 миль в секунду, то круговая орбита будет пересечена примерно за 2 часа. Различные авторы также рассчиталп траектории спутников, ведущие от первоначального вертикального полета к круговой траектории. Основной вопрос заключается в том, сможем ли мы создать ракетный двигатель, который бы достигал таких огромных скоростей.
Малина и Саммерфильд 12) на осног>е экстраполяции данных ракетной технологии в 1946 году рассчитали соотношение требуемого веса ракетного топлива к первоначальному общему весу одиночной ракеты для достижения второй космической скорости. Они получили следующие значения, соответствующие различным смесям компонеятов ракетного топлива: Анилин + азотная кислота -- 0,995 Кислород + спирт 0,991 Жидкий кислород + жидкий водород . 0,960 Эти цифры означагот, что даже в случае лучшей смеси компонентов ракетного топлива только 4«>«в первоначсщьного веса остается в распоряжении для конструкции и полезной нагрузки. Очевидно, что за исключением возможного использования ядерной энергии, одиночная ракета не имеет шанса преодолеть гравитационное поле Земли.
Здесь остается возмо>кпость «мггогосту>генчатой» ракеты, т.е. устройства, в котором части конструкции после сжигания переноси>гого в них ракетного топлива отпадают и»стается только последняя «ступ>>нь», которая выполняет задачу космического летательнс>г о аппарата. Многоступенчатую ракету для космических полетов предложил Циолковский. До него ее предлагвл французский врач, известный под именем Андре Бинг (1911), в целях исследования па больших высотах.
Само понятие, по-видимому, намного лревнее; о нем упг>минается в Эициклопе>)гги Дидро и Даламбера. Значительное количество авторов выполнили более или менее подробные и более или менее надежные расчеты о возможном относительном весе топлива. г1итатель может, например, обратиться к книге Уилли Лея, Ракеты. реактивньге сг«прады и косми веский полет 1%'111у 1 еу, Косйгй»у Мгв«»1ев агг>1 Яраса Тг аее1) 123),.
где содержится много интересной исторической и технической информации. Результат этих вычисле- От воздршногв винта к космической ранены 191 ний вкратце следующий: для того, чтобы достичь скорости освобождения, трудно избрать лучший способ, чем запустить составную ракету, состоящую из трех ступеней, где начальный стартовый вес примерно в шестьдесят четыре раза больше, чем продукт сгорания, который полетит в огромные безвоздушные пространства Вселенной. Итак, даже если начальный вес пилотируемой космической ракеты при первой мысли предславляется огромным, то следует настроить свой ум на все большие и большие цифры.
Однако давайте послушаем критика в лице Милтона У. Розена [24), возглавляющего один из важнейших проектов по реактивным снарядал« в Военно-морском флоте Соединенных Штатов; «Высота это первичный фактор в любом рассмотрении возможности осуществления полета пилотируемой, возвращающейся на землю ракеты... В соответствии с недавними неофициальными, но надежными докладами, «Дуглас Скай-рокет» (Вопб1аэ Бку-гос1«е1) 1саыолет с ракетным двигателем) достиг высоты 15 миль, и его пилот безопасно вернулся на поверхность земли. В таком случае доказана возможность полета на высоту 15 миль. Больше ничего не надо говорить. Можно доказать возможность осуществления полета, вознращающейся на землю ракеты с человеком па борту, которая достипзет высоты в пределах 15-50 миль, даже ес; ли этих высот никогда еще не достигал человек.
Созданы ракеты, которые могут подниматься на высоту 50 миль и которые могут нести необходимую полезную нагрузку, предполагающую перевозку человека. Значение 50-мильной высоты состоит в том, что снижение с использованием парашюта было успешным намного ниже этой высоты.
Целые ракеты ВАК Корпорал (%АС Согрога1) и приборные отсеки от Аэроби 1Аего1зееэ) снижались с помощью парашюта с высоты, доходящей до 50 миль'. Более того, ускорения, встре- 'Распалив Розен мог бы упомянуть о том, ято ожза из ракет «перебит, с гремя обезьянамн и двумя мьппамн на борту в приборном отсеке, поднялась в 1952 году на высоту Зб миль. Военно-воздушные силы Соединенных 1нтатов успешно вернули зтнх представителей животного царства на зем.яю с помон«ью парашюта, не прияинив нм урон.
Посредством записи на пленку изуяшюсь поведение животных во время полета в невесомости 1ПЬАР Р1!ш Ч'19Э32 «гиивотные в полете ракетыь, 192 Глони ЪгГ тившиеся при наборе высоты на активном участке. находились в допустимых пределах для человека. Максимгзльная скорость достато пю низкая, поэтому при вертикальном наборе высоты поверхностная температура летательного аппарата не подвергнет испытанию функциональные возможности известных материалов и методов конструирования.
Наиболее важная особеняость полета на высоту менее 50 миль заключается в том, что продолжительность полета оказывается короткой, порядка нескольких минут. По этой причине многие трудные проблемы, которые возникают в псглетгъх на большжс высотах, можно проигнорировать, если предел высапы ограничен только 50 милями. Эти проблемы включают воздействие на летательный аппарат и пассажиров космической и солнечной радиации, метеорных столкновений и свободного падения в вакууме...
Выше 50 миль положение прямо противоположное. Попытки снижения с использованием парашютньгх средств успеха не принесли. В зависимости от высоты, которую следует достичь, ускорения могут оказаться вьппе пределов выносливости человеческого организма, а поверхностные температуры летательного аппарата выше точек плавления доступных материалов. Ракеты «Викинг» ! уг!К!ни), которые достигали высоты 136 миль, могли бы перевозить человека, по никто не может гарантировать его безопасного возвращения. Более того, никто не мог рассчитать вероятность его выживания; здесь ели!иком много анеизвестныхв. Например, если продолжительность полета велика, то должно учитываться влияние космической и солнечной радиации, но природа и величина этой радиации в открьгтом космосе еще совершенно ие определены, и мы только начинаем изучать их влияние на живые клетки.
Еще один риск, который трудно оценить, это опасность метеорных столкновений; хотя этому риску лана оценка, и предложены различные схемы защиты для его устранения, но ни одна из них еще не проверена. Невозможно предсказать физиологическое и психологическое влияние на человека невесомости обычного Авромелицинснагг лаборатория, Центр возлушных исслелований им. братьев Аегоюегйса! 1,аьогагогу, Ч'г!КЫ А!г Цехе!оргоеиг Сеогегб Райт, 193 От воздушного винта к косхгнтеской ракете. состояния в космическом налетел но редко встречаюгцегося в нашей земной жизни . Следует угюмянуть еще одну основную проблему проблему безопасного возвращения на Землю или приземления на каком-либо небесном толе. Лк>бня ракета, возвраьцакнцаяся из космического полета, входит в атмосферу с огромной скоростью.
На таких скоростях, вероятно дагке в самом разреженном воздухе, поверхность нагреется выше температуры, переносимой любым известным материалом. Проблему температурного барьера преодолеть намного труднее, чем проблему зву кового барьера, Даже е<щи была бы возможность обеспечить постепенный вход в атмосферу, приблиокаясь к земле с помощью точного управления вдоль спиральной траектории, то невозможно добиться возвращения без испссньзования ракетной мощности в качестве тормоза. Конечно, это означает огромное количество запаса топлива.
К сожалению, мы не можем подражать Луциану Самосатскому 11.поган о1 Яапгоэава) (второй век н.э.), который заставил своего героя, космического путешественника Мениппа (Меп1ррпв)., вернуться па землю очень простым способом: бог Меркурий взял его за правое ухо и положил на землю. Медицинская или биологическая проблема длительного существования в гравитационном поле практически нулевой интенсивности невесомое существование может оказаться серьезной, и исследования в этом направлении, по-видимому, крайне желательны. Медики могут быть иногда слишком осторожными. Из Исгпорин аэронивтики Вивиана и Марша ~25] мы узнаем, что во времена воздупшых шаров братьев Монгольфье враги беспокоились о высотных эффектах, поскольку общее мнение было таковым, что атмосфера не простирается выше четырех — пяти миль над поверхностью земли.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
