Электрическое поле кольцевых, вытягивающих электродов непрерывно извлекает из ионного облака узкий пучок и швыряет его на ускоряющие электроды. Один за другим они как бы подхватывают пучок и разгоняют частицы до очень большой скорости. Остается только выбросить их через сопло в космическую пустоту.
Но тут приходится возвращать ионному пучку электроны. «Грабеж» не проходит безнаказанно. Если не вернуть электроны, то образующееся на выходе облако положительных ионов своим пространственным зарядом «запрет» двигатель. Ведь одноименные заряды отталкиваются, и небольшое количество вылетевших ионов будет загонять назад следующие за ними. Так что тот же синхрофазотрон в Космосе уехал бы не дальше, чем на Земле. Поэтому на выходе поток нейтрализуют — добавляют к ионам равное количество электронов. Осуществить это нетрудно: например, просто поставить сетку из вольфрамовой проволоки и раскалять ее электрическим током. С поверхности вольфрама будут срываться электроны и смешиваться с ионами. Невидимый поток частиц бесшумно ускоряет ракету и быстро приближает к цели. Будущее ионных ракет большое.
Небольшие ионные двигатели будут использоваться на спутниках для ориентации, для перехода с одной орбиты на другую. При полетах на ближние планеты ионные ракеты, скорее всего, будут применяться как грузовые.
Туда на берег великолепный
Новых земель, отдаленнейших звезд,
Мы скоро прибудем с простыми сердцами,
С лопатой и умною книгой…
П. Неруда
Удалые новгородцы не верили ни в сон, ни в чох. Услыхали однажды, будто где-то есть рай на земле, — снарядили корабли и отправились на поиски, чтоб самим убедиться.
Люди всегда стремились попасть за границу. За границу изведанного. Доступного. Им не давала покоя мысль: а что там? «Я опущусь на дно морское, я полечу за облака», — кричал Демон. Опытный искуситель знал, чем взбудоражить человеческую фантазию… И человек полез ка небо. Он проник за облака, вырвался за атмосферу.
Земляне третьего тысячелетия будут улыбаться, глядя на неуклюжие межпланетные корабли конца XX века.
«Как громоздко! — скажут они. — Какая нерациональная конструкция!» И вдруг замолкнут, вспомнив, что это первенцы. Так мы глядим на каравеллы Колумба. И так современники Колумба смотрели на ладьи древних…
Пробив атмосферу, ракета разворачивается и начинает разгон по спирали. Набрав вторую космическую скорость, она выходит из сферы притяжения Земли, становится спутником Солнца, по гигантскому эллипсу ракета движется в пространстве. Где-то там ее эллиптическая орбита пересечется с орбитой планеты — Венеры, Марса или Меркурия. Ученые все точно подсчитали. Планета придет на свидание с ракетой в заданную точку не раньше и не позже, а точно. Вовремя. Но от старта до встречи пройдут многие месяцы.
Около двух лет проведут в полете первые марсопроходцы. Для путешествия на Венеру нужно около года. Корабли пойдут по путям, проторенным автоматическими межпланетными станциями «Венера», «Марс» и «Маринер».
Полеты к планетам потребуют решения многих технических задач. Нужны будут новые источники энергии на борту, возможно, это будут ядерные реакторы. Придется подумать и о специальном убежище для экипажа на случай защиты от повышенной радиации во время вспышек на Солнце. Создание искусственной силы тяжести, разработка способов входа в атмосферы планет, вопрос о питании космонавтов — вот далеко не полный перечень проблем, требующих решения. Но свершения первых десяти лет космической эры позволяют надеяться, что история третьего тысячелетия человечества будет описывать события на трех планетах солнечной системы.
Из Москвы через Северный полюс в Малаховку
Рельсы. Без ржавчины, без дробного перестука колес, без лестницы шпал, без путевых обходчиков. Рельсы, ведущие к Луне, Венере, Марсу, звездам. Нити, протянутые в тайну. Их невозможно увидеть, потрогать руками. Там, где они проложены, — бездонная чернота Космоса, где их нет — та же безбрежная пустота.
Их нет, и все-таки они существуют. Вихрем математических формул рождаются траектории в воображении ученых. Их пульс бьется в мигающем ритме электронных вычислительных машин. Прекрасные в строгой завершенности, ложатся эти рельсы на карты упругими линиями гипербол, изящными контурами полуэллипсов. Наконец из ажурного кружева кривых выбирается од-на-единственная, которая ляжет в планшет космического штурмана. Кривая минимального расхода топлива. Меньше топлива — больше полезного груза на борту.
Заглянем же в планшет штурмана. Наивыгоднейшая трасса Земля — Марс проходит мимо… Венеры. Что за чертовщина! Ведь орбита Земли лежит между орбитами Венеры и Марса. Это известно даже ребенку. Уж не вкралась ли в расчеты чудовищная ошибка, вернется ли корабль на Землю — хватит ли топлива? Не волнуйтесь, хватит. Вот если бы ракета не пролетала мимо Венеры, тогда не хватило бы. Межпланетные пути — сложные кривые. Но в отличие от путей «господних» они исповедимы. Точные расчеты показывают, что «боги» помогают людям. Ракете, посланной к Марсу, своим тяготением помогает Венера. И хотя эксплуатация женщины — занятие неблагородное, богиню можно заставить работать как на прямом, так и на обратном пути.
Кроме того, известно, что для полетов к Марсу существуют наиболее благоприятные даты старта, которые повторяются только через 5–6 лет. Возможность использования пролета мимо Венеры значительно сокращает эти интервалы.
Для путешествий в солнечной системе можно по пути следования использовать поле тяготения многих планет. Допустим, запускают зонд с целью изучения солнечной короны. Его направляют к Юпитеру, а тот своим тяготением развернет ракету и отправит прямо к Солнцу. Хоть и долог путь, но он потребует меньшего расхода топлива, чем прямой запуск с Земли к Солнцу.
«А мы монтажники-высотники…»
В одном научно-популярном фильме ракету, побывавшую на Марсе и вернувшуюся на Землю, сравнили по весу и размеру с мышкой. Чтобы эта мышка благополучно села, подлетающая к Земле ракета должна быть величиной с кошку — много топлива нужно истратить для погашения второй космической скорости.
Расход топлива на доставку кошки от Марса к Земле превращает ракету в медведя. Посадить этого медведя на Марс может лишь ракета величиной со слона. Проследив все этапы маршрута Земля — Марс — Земля, пришли к выводу, что стартовать с земного космодрома должна была… гора.
Так мышь родила гору. Но ведь эту гору не пошлешь в Космос. Как же уменьшить стартовый вес ракеты? За счет качества топлива? Но возможности здесь, увы, не безграничны. Ждать ядерных двигателей? Но и они на первых этапах потребуют немало дополнительного веса конструкций; к тому же придется создавать специальные средства защиты экипажа от облучения.
И все же выход есть: надо поступиться земным самолюбием и признать, что строительная площадка а Космосе сулит гораздо больше выгод. Проще и удобнее забросить на орбиту секции корабля и баки с топливом, собрать из них корабль и затем стартовать к Марсу или Венере. И тогда, чтобы разогнать ракету до второй космической скорости, понадобится намного меньше топлива.
Этому мощному межпланетному кораблю, возможно, так и не суждено будет почувствовать почву (земную ли, марсианскую — все равно) под ногами. Подлетев к планете, космонавты на специальном аппарате совершают посадку на нее.
Такой полет требует от космических капитанов умения безупречно осуществлять стыковку межпланетных кораблей. Происходит это так. Сначала корабли, осторожно присматриваясь друг к другу, сближаются до расстояния в несколько метров. А затем, проникнувшись взаимным доверием, словно бросаются в дружеские объятия. Контакт! Срабатывают хитроумные запирающие механизмы — защелки, и теперь корабли уже «водой не разольешь». Выйдя из корабля, космонавт может проверить, а если нужно — закрепить отдельные части и обеспечить надежность стыковки.
Монтируя орбитальную станцию, космонавт тоже вынужден будет заниматься «грубым» ручным трудом.
Как и на Земле, это нелегко, а кроме того, еще и небезопасно. Казалось бы, в Космосе перетаскивать любые тяжести не проблема, ведь там невесомость. Вроде бы достаточно небольшого реактивного пистолета, чтобы многотонная махина последовала за вами с покорностью воздушного шарика. Увы, инертность тел в Космосе не исчезнет, так как сохраняется их масса. Чтобы разогнать тело до определенной скорости, нужно время. И космическое «эй, ухнем!» может раздаваться довольно долго, пока деталь конструкции приобретает заметную скорость. Но так же долго нужно и тормозить эту деталь, чтобы она не стукнулась о станцию. А если космонавт зазевается, его могут и придавить движущиеся массивные части.
