Путешествие по луне астрономия
ПУТЕШЕСТВИЕ НА ЛУНУ.
Как чудесна картина звездного неба в ясный августовский вечер! Если небо безоблачно, то узоры созвездии особенно красиво выступают на общем темном фоне небосклона. Как много говорят и уму и сердцу эти далекие, трепетные звездные огоньки! Ведь мы живем уже не в эпоху Николая Коперника или Галилея, мы уже твердо знаем, что все эти красивые, далекие звезды — такие же солнца, как наше: весь громадный звездный мир кругом нас полон пылающих солнц, разделенных колоссальнейшими безднами холодных вселенских пустынь.
Среди звезд, при некотором навыке и опытности, легко отличить планеты: красный Марс, яркий Юпитер, Сатурн с его зловещим, словно свинцовым, блеском. Наблюдая планеты даже невооруженным глазом, невольно начинаешь думать: когда же человек сумеет не только наблюдать их издали, но и ,,долетать” до этих неведомых далеких миров.
Так зарождается в уме нашем заманчивая, увлекательная и непреоборимая греза о возможности межпланетных путешествий, т.-е. путешествий на планеты.
Фантазия романистов давно пыталась, да и теперь пытается, разрешить эту трудную проблему: вспомним Жюля Верна и его гигантскую пушку, длиною девятьсот футов, пославшую, якобы, на луну ядро, — не пустое, а с тремя „межпланетными” путешественниками! Вспомним, далее, Уэльса и его кеворит, покойного Курта Лассвица, ученого и тоже даровитого беллетриста, описавшего в своем романе „На двух планетах” (на Земле и на Марсе) межпланетный дирижабль, построенный из вещества „прозрачного” для лучей тяготения; Жулавского, известного польского писателя, как и Жюль Берн, с помощью пушки переправившего на луну своих героев.
Но что возможно в романе, то возможно ли на практике? Планеты все очень далеко, всего ближе к нам — луна: ее среднее расстояние от земли только 384400 километров. Неужели же долететь и до луны возможно только „на крыльях фантазии»?
Па луне, этом бледном и красивом светиле ночи, еще в древности заметили темные пятна. В наше время эти пятна (рис. 1) не трудно хорошо рассмотреть в бинокль Цейсса. Что же такое представляют из себя эти темные пятна?
Древние писатели сохранили нам весьма странные мнения об этих пятнах. Вот что читаем мы, например, у Плутарха, в его „Беседе о лице видимом на диске луны” (перевод проф. Г. А. Иванова). „Это вот о существе луны. Ширина и величина ее не таковы, как показывают геометры, но во много раз больше. Земную тень она не много раз измеряет своими величинами не по причине малого размера, но вследствие теплоты, которою она ускоряет движение, чтобы быстро пройти затененное пространство и вынести души праведных, которые торопят ее воплями; ибо, очутившись в тени, они не слышат уже согласия небесных звуков. Вместе с тем тогда же, при прохождении луны через тень, доставляются на нее души наказуемых, громко плачущие «.
Рис. 1. Луна в полнолуние (по фотографии).
Таким образом, Плутарх населяет луну духами. Впрочем, в другом месте, у того же Плутарха имеются и такие слова о лице нашего вечного спутника: „Мы полагаем, что нисколько не грешим, принимая луну за землю, а это видимое лицо ее за следствие того, что как у нас земля имеет некоторые значительные углубления, так и луна изрезана глубокими пропастями и расселинами, содержащими воду или темный воздух, и внутрь их не проникает и их не касается солнечный свет, но затмевается и посылает сюда разорванное отражение». Из этой цитаты мы видим, что и в древности существовало уже мнение, что наша луна — мир, в общем похожий на нашу землю. В эпоху Возрождения гениальный художник и естествоиспытатель, Леонардо-да-Винчи, высказывался насчет луны гораздо более определенно; но воззрениям Леонардо, луна вполне похожа на землю: на ней имеются, как и на нашей планете, океаны и материки, при чем, по его мнению, океаны на луне главным образом, и отражают свет солнца, тогда как лунные материки, наоборот, кажутся нам темными. В этом и заключается причина наблюдаемых на луне темных пятен. Изобретение телескопа в начале 17 века,, позволило очень скоро разгадать тайну темных и светлых пятен на лунном диске. В 1610 г. начал свои первые наблюдения в телескоп, им самим изготовленный, Галилей. Его труба давала очень посредственные изображения; однако поистине гениальная проницательность позволила ему подметить и об’яснить многие особенности лунных образований, которые просмотрел бы заурядный наблюдатель, вооруженный такой же трубой. Он скоро различил на луне возвышения, впадины и даже высокие горы. Галилей сумел даже смерить высоту новооткрытых лунных гор: по измерениям его выходило, что эти горы подымаются на высоту около 8800 метров (4 итальянских миль), так что в среднем они оказывались даже выше земных горных гигантов. Правда, в этой оценке Галилей ошибся: мы теперь знаем, что высочайшие лунные горы (Курциус и Лейбниц) имеют около 8000 метров, и, значит, не выше высочайших горных вершин на земле. Галилей сначала думал, что луна во всех отношениях подобна земле: темные пятна на ее диске он считал морями и это название сохранилось и до нашего времени, (см. рис. 2, 3 и 4).
Рис. 2. Кольцевая гора „Коперник” на луне.
В переписке с некоторыми лицами Галилей высказывался не одни раз в том смысле, что луна обитаема. Великий современник Галилея, „законодатель неба», Иоганн Кеплер, гениальный фантазер и провидец, вероятно, вдохновленный открытием Галилея, написал целый астрономический роман, посвященный описанию чудес лунного мира. Роман Кеплера, написанный около 1620 г., был издан уже после смерти его сыном его, Людовиком Кеплером, в 1634 г.. под заглавием: „Сон или посмертное произведение о лунной астрономии».
Этот замечательный „сон” описывает едва ли не первое по времени фантастическое путешествие на луну, осуществленное, однако, благодаря. магическим операциям! Кеплер в своем „сне” является убежденным сторонником обитаемости лунного мира.
Он фантазирует, кроме того, насчет ледяных лунных ветров и вообще лунной метеорологии и астрономии, о лунных атмосферических течениях, дождях и ураганах и о роли лунных кольцевых гор, цирков и кратеров в жизни обитателей луны: всякие кратеры, углубления и пещеры служат лунным жителям защитой от резких атмосферических перемен и колебаний температуры на поверхности ее. В общем кое-какие описания Кеплера довольно близко напоминают всем известные фантастические описания современного нам английского писателя, Герберта Уэллса, в его романе — „Первые люди на луне».
Рис. 3. „Море Ясности” на луне.
Наш век — век весьма скептический п недоверчивый. Фантазиям и грезам мы уже не любим верить. К тому же современная астрономия дала нам о луне и ее поверхности такие подробные сведения, что лунное лицо, к нам обращенное, мы знаем, пожалуй, гораздо лучше, чем некоторые еще мало исследованные части Центральной Африки. Во всех популярных и специальных сочинениях по астрономии говорится обычно, что на луне нет ни воздуха, ни воды. Но если так, то к чему же и мечтать о путешествии на наш далекий, холодный, безжизненный спутник?
Однако, не будем скоры в наших заключениях! Вопрос о существовании ил луне атмосферы до сих пор еще не разрешен окончательно. На луне может быть атмосфера, хотя и очень разреженная, — этого не следует никогда забывать. В. Пиккеринг определенно указывает, с другой стороны, на явление лунных сумерок, которые ему, при известных условиях, как будто удалось наблюдать, а это свидетельствует в пользу существования лунной атмосферы. В настоящее время проф. В. Г. Фесенковым, нашим известным астрофизиком, разработан уже во всех деталях способ, позволяющий обнаружить существование атмосферы у луны и в том случае, если бы эта атмосфера была даже в 50000 раз менее плотна, чем атмосфера земли (см. „Труды Главной Российской Астрофизической Обсерватории», том I, стран. 221 и след.).
Можно, следовательно, надеяться на скорое разрешение этого, все еще спорного, вопроса.
Но если луна — мир почти мертвый, то ведь другие планеты имеют атмосферы; в атмосфере таинственной „красной” планеты, Марса, открыто даже присутствие некоторого количества водяного пара и, повидимому, облаков. Отчего же не помечтать о достижении этих далеких, чудесных миров, полных тайн и загадок?
Вопрос только, как это сделать!
Рис. 4. Лунный ландшафт (большая кольцевая гора и малые кратеры).
Тема о „путешествиях на луну и планеты” всегда привлекательна для публичных лекций, и у нас в Москве можно не раз читать о лекциях под таким заглавием. Заслуженным успехом пользуется и книжка Я. И. Перельмана — „Путешествия на планеты” (издание 3-е, 1919 г.). Но вот в последнее время заговорили об опытах и соображениях американского ученого Годдара R. H. Goddard), а журнал „Эхо” ‘(№ 7, 15 го февраля 1923 г.) даже поместил в отделе новостей науки и техники заметку о „прямом сообщении земля-Марс», как будто по проекту Годдара. В чем же заключается этот грандиозный и увлекательный проект? Какова же главная идея проекта? Мы постараемся здесь попроще изложить суть дела.
Конечно, „ничто не ново под луной». И проект Годдара — тоже не новость. В угрюмом и тесном каземате Шлиссельбургской крепости, в гениальной голове приговоренного к смертной казни „политического преступника», смелого революционера Николая Кибальчича, т.-е. 42 года тому назад, — вот как давно родилась та идея, которую Годдар кладет в основу своего проекта. Только записка Н. И. Кибальчича целые годы лежала в делах охранного отделения и была опубликована лишь в 1918 г. в журнале „Былое” (№№ 10-11). Но мало этого, идею, аналогичную идее Годдара, выставил наш русский изобретатель К. Э. Циолковский еще в 1903 году. Подробности о проекте Циолковского читатели найдут в цитированной выше книжке Перельмана о межпланетных путешествиях.
Годдар сделал в 1918 и 1919 гг. ряд исследований предварительного характера с усовершенствованным типом ракет, главным образом, для целей военных, а также отчасти — и метеорологических, для исследования высших слоев атмосферы. Эти экспериментальные исследования были произведены в физической лаборатории Кларковского университета (Clark University) в Ворчестере. Средства на производство опыта были отпущены Смитсонианским институтом. Что такое ракеты, конечно, знают все без исключения читатели; ведь ракеты неизменно фигурируют во всякого рода фейерверках. Легко понять, отчего ракеты взлетают высоко вверх; только оттого, что пороховые газы быстро истекают из трубки ракеты вниз. Благодаря этому, сама трубка ракеты, по третьему закону движения Ньютона (закону равенства действия и противодействия) все время движется вверх. Происходит то же самое, что и при выстреле из пушки: снаряд, вылетевший из ее дула, летит вперед, тогда как орудие отталкивается назад, т.-е. откатывается назад. Таким образом, поднятие вверх всякой ракеты зависит от скорости и массы вытекающих из нее газов. Чем больше скорость газов, тем, следовательно, больше и скорость ракеты. Но пока вытекающие из ракеты газы постепенно воспламеняются, истекают и рассеиваются, до тех пор, очевидно, возрастает и скорость ракеты, и ясно — почему: к имевшейся уже у ракеты скорости все время прибавляется некоторая новая, происходит сложение скоростей, скорость — возрастает. Кроме того, непрерывное истечение газов делает ракету все легче и легче.
Рис. 5. Ракета Годдара (в разрезе).
Если бы у нас имелось вещество, дающее во много раз большую силу взрыва, чем теперешний бездымный порох, то возможно было бы сообщать нашим ракетам очень большие скорости, измеряющиеся несколькими тысячами метров в секунду. А ведь не надо забывать того, что говорит нам в этом случае строгая математическая теория движения ракет: если какой-либо ракете будет сообщена скорость в 11 с небольшим километров в секунду, то такая ракета удалится навсегда с поверхности нашей планеты. Вот чем, как говорит теория, можно „разррвать цепи” все время действующего земного тяготения! Значит, мечта о межпланетном сообщении имеет все же под собой почву. Это уже не красивая фантазия романиста (кстати сказать — ни один романист в своих фантастических грезах ракетой не пользовался), а почти действительность! Если бы взрывчатое вещество, более сильное и мощное, чем наши теперешние взрывчатые вещества, было бы уже изобретено, то, вероятно, межпланетные корабли-ракеты бороздили бы бездны космических пустынь, и нашлись бы герои — люди, которые захотели бы сделаться „колумбами” космоса.
Однако, у нас в распоряжении из пригодных для заряжения ракет взрывчатых веществ имеется только бездымный порох: им и воспользовался Годдар в своих опытах. Его ракета (см. рис. 5) была конструирована из стали, при чем на одном конце ее имелась коническая труба Т для выпуска пороховых газов. В камеру Р закладывались различные количества бездымного пороха. Такого рода ракеты Годдар испытывал в своих опытах; ему удалось повысить коэффициент полезного действия их до 50 — 64% (обычные ракеты дают только 2%). При опытах истечение газов происходило из конусообразной трубы Т со скоростью (в лучшем случае) порядка 7000-8000 английских футов в секунду, т.-е. со скоростью около 2134— 2438 метров в секунду. Таким образом, удавалось получать скорости порядка 2 километров в секунду, но пока не более. Однако, и подобной скорости до опытов Годдара не получали. Конечно, опыты эти тотчас же навели Годдара на мысль о межпланетных сообщениях, и он считает теоретически вполне возможным приготовить такую ракету, скорость поднятия которой была бы достаточна для того, чтобы она „удалилась в бесконечность». Это значит, другими словами, что такая ракета не будет уже, благодаря своей скорости поднятия, подвержена действию силы земного тяготения. В ракетах Годдара были, кроме того, устроены приспособления для постепенного возгорания пороха (не в одной, а в нескольких камерах) и для освобождения ракеты от ненужных более частей, именно частей конической трубы Т, отчего уменьшалась, очевидно, масса ракеты, так что у таких ракет можно было различать две массы: начальную и конечную; это является, очевидно, особенно выгодным. Для того, чтобы перебросить ракету такого рода на луну, согласно вычислениям Годдара, необходимо приготовить ракету с начальной массой около 17 тони (около 1037 пудов). Но даже если бы такая гигантская ракета была бы изготовлена, трудно было бы заставить ее долететь до луны: мы ведь до сих пор плохо умеем учитывать сопротивление воздуха, да ведь надо еще считаться с возмущающей силой солнечного притяжения. Эта могучая сила управляет движением планет, спутников их, малых планет, комет и бесчисленных метеоров, циркулирующих в межпланетном пространстве; она, конечно, окажет и на нашу гигантскую ракету мощное отклоняющее воздействие. Путь ракеты сразу почти может измениться и она вряд-ли сможет попасть в сферу притяжения луны! Итак, впереди еще много трудностей, но все мы знаем энергию американцев.
Годдар, вероятно, будет продолжать свои интересные исследования и, может быть, добьется того, что его ракеты смогут подыматься на очень большие высоты. А затем. кто знает. наступит, надо надеяться, и тот знаменательный день, когда первая исполинская ракета-корабль совершит свой смелый полет и в бездну межпланетного пространства.
Ведь не так уж давно и о полетах на аппаратах тяжелее воздуха думали как о чем-то совершенно невозможном; теперь же очень часто мы слышим в небесной вышине гудение пропеллера, — это стало уже совсем обычным явлением. Так и с межпланетными путешествиями: теперь они еще — фантазия, мечта, заманчивая греза и только; однако, несомненно наступит время, когда мы сможем путешествовать и в межпланетном пространстве. После опытов Годдара, это кажется вполне достижимым и возможным, хотя трудностей встретится очень много.
Источник
