НОВЫЕ КОНСТРУКЦИИ

Научные работы, проводившиеся Ф.А. Цандером в 20-е годы, по тематике можно разделить на три основных направления. Во-первых, он активно занимался конструкторской деятельностью, сосредоточив свои усилия на решении задач, связанных с поиском новых схем двигателей, ракет, а также с обсуждением возможностей для создания систем жизнеобеспечения и противометеоритной защиты. Во-вторых, ученый попытался получить первые методики расчета жидкостных ракетных двигателей и, наконец; в-третьих, провел обширные исследования по различным вопросам механики космического полета. Полученные им результаты и будут кратко рассмотрены в этом разделе и в двух последующих.

После разработки концепции своего корабля-аэроплана Ф.А. Цандер продолжал размышлять о других возможных ракетно-космических средствах. На Первой Международной выставке проектов и моделей межпланетных аппаратов и механизмов он представил макет корабля-аэроплана, имевший некоторые отличия от своего предшественника. Если в первом его проекте космическая ступень аппарата размещалась внутри постепенно сжигаемого самолета ('аэроплана'), то макет представлял собой многоступенчатый самолет, последняя ступень которого, совершив космический полет, возвращалась на Землю, а все остальные использовались в качестве горючего.

В 1932 году Ф.А. Цандер опубликовал еще один проект, названный им 'центральной ракетой, окруженной множеством боковых ракет и сосудов для горючего и кислорода'. Сущность предложения ученого состоит в следующем. Одна центральная ракета (рис. 2, а) имеет двигатель, работающий на жидком кислороде и металлическом (металлизированном) горючем. Эта ракета окружена рядом других, боковых ракет (рис. 2, б), работающих на том же топливе, а также баками (рис. 2, в) с жидким кислородом. Боковые ракеты и баки располагаются на ветвях спиралей, служащих одновременно и трубопроводами для подачи топлива. Ф.А. Цандер отмечал, что 'если нанизывать все большее число боковых ракет и сосудов на ветви спирали, то и высота полета все больше увеличивается'.

Рис. 2. Схема одной центральной ракеты, окруженной множеством боковых ракет и топливными баками

После опорожнения баков их конструкция используется в качестве горючего (два бака показаны на рис. 2, а уже находящимися внутри центральной ракеты для своего расплавления). Ученый считал, что возможно достаточно большое количество вариантов такой схемы. В частности, он предлагал использовать пакет 'центральных' ракет, которые в процессе полета втягиваются в одну 'наиболее центральную ракету', расплавляются в ней и используются в качестве горючего.

Таким образом, Ф.А. Цандер в зародышевой форме высказал идею пакетной схемы ракет, нашедшей широкое практическое применение в ракетно-космической технике. Эта идея была развита М.К. Тихонравовым, предложившим использовать такую схему не для удобства сжигания ставших ненужными частей ракеты, а для обеспечения на борту необходимого запаса энергетики, то есть для решения несколько иной задачи по сравнению с решавшейся Ф.А. Цандером. Примером пакетной схемы ракеты может служить советская ракета-носитель 'Восток', с которой связан начальный этап развития советской космонавтики.

В Архиве АН СССР хранится тетрадь Ф.А. Цандера, озаглавленная 'Об использовании растений для получения энергии за ограниченное время'. Записи в ней сделаны по стенографической системе Габельсбергера и относятся к периоду 1916 - 1931 годов. Это монография ученого, посвященная проблеме жизнеобеспечения в космосе. До ее расшифровки преждевременно говорить о его приоритетах в этой области, но некоторые предварительные выводы можно сделать на основе его скупых высказываний в других работах.

Как уже отмечалось, еще в 1907 году Ф.А. Цандер пришел к идее организации на борту космического аппарата садика для выращивания продуктов питания. Познакомившись с работой К.Э. Циолковского (а может быть, и раньше), он понял целесообразность создания на космическом аппарате замкнутого круговорота веществ. Растения должны давать космонавтам продукты питания, очищать воздух, вырабатывать кислород и поглощать углекислый газ. Отходы жизнедеятельности экипажа должны использоваться для выращивания

Русский ученый И.А. Арциховский в 1911 году для изучения физиологических особенностей корневых систем растений предложил использовать метод 'воздушной культуры', сейчас известный под названием 'аэропоника'. Ф. А. Цандер был первым, кто предложил использовать этот метод для выращивания продуктов питания на борту космического аппарата. Некоторые исследователи творчества ученого предполагают также, что ему принадлежит приоритет и в идее раздвижения растений в процессе их вегетации. Этот вопрос, однако, требует дополнительного изучения.

Из книги известного популяризатора идей космонавтики И.Я. Перельмана Ф.А. Цандер узнал о предложениях некоторых исследователей использовать для передвижения летательных аппаратов в атмосфере Земли силы давления солнечного света или (в современной терминологии) 'солнечного паруса'. Проведя соответствующие расчеты, И.Я. Перельман понял их ошибку и отверг идею как нецелесообразную. Ф.А. Цандер, заинтересовавшись 'солнечным парусом', решил применять его для передвижения в космосе.

Приоритет Ф.А. Цандера в этом вопросе состоит, следовательно, в том, что он предложил известное конструктивное решение использовать для новых целей. В своих работах ученый рассмотрел несколько конструкций 'солнечного паруса', наиболее целесообразная из которых была подробно описана им в 1924 году в неопубликованном варианте статьи 'Перелеты на другие планеты'.

'Солнечный парус' по замыслу ученого должен был иметь площадь 1 квадратный километр при толщине экрана 0,01 миллиметра и массу - триста килограммов. 'Парус' должен был иметь центральную ось и некоторый набор силовых элементов, поддерживающих его форму. Ф. А. Цандер отмечал, что толщина экрана может быть еще меньше, так как Т. Эдисону удалось изготовить никелевые листы толщиной 0,001 миллиметра и размером 3200 квадратных метров.

В настоящее время проводятся достаточно широкие исследования по проблеме использования 'солнечного паруса'. В США, например, он длительное время рассматривался в качестве возможного варианта движителя для космического аппарата, предназначенного для полета к комете Галлея (как известно, к этой комете американские аппараты запущены не были).

Ф.А. Цандер считал также целесообразным направлять на 'солнечный парус' космического аппарата поток света, собранный вторым 'парусом', расположенным на некоторой промежуточной межпланетной станции. Эта его идея перекликается с современными предложениями об использовании для разгона космического аппарата искусственного лучистого (лазерного) 'ветра', обеспечивающего существенно большее давление на поверхность, чем солнечные лучи. Ученый попытался разработать и основы теории движения космических аппаратов 'под солнечным парусом'. Эти работы Ф.А. Цандера носили пионерский характер.

С появлением практической космонавтики стало понятно, что вероятность встречи космического аппарата с крупным метеоритом весьма мала, поэтому пилотируемые полеты достаточно безопасны. В 20-е годы основоположники ракетно-космической техники были озабочены проблемой противометеоритной защиты и в той или иной степени ее обсуждали. Однако, как это ни странно на первый взгляд, работы многих из них в этой области были попросту слабыми, что мало согласуется с весьма интересными их идеями, касающимися, например, жидкостных ракетных двигателей, конструкции ракет и пр.

Г. Оберт считал, что в случае пробоя метеоритом корпуса космического аппарата следует закрыть получившееся отверстие каучуковой накладкой. В одной из рукописей Р. Годдарда, относящейся к 1907 году, высказывается такая идея: ':наипростейшим средством защиты: от метеоритов будет использование одного из потоков метеоритов в качестве экрана. Если выбрать поток, орбита которого пересекает орбиту Земли и орбиту планеты, которую желательно достичь, а затем проникнуть в самую толщу этого потока во время прохождения мимо Земли и если держаться как можно ближе к этой части потока во время перелета, то, вероятно, сам поток помешает другим метеоритам вторгнуться в него и нанести повреждения аппарату'.

Несравненно более серьезно подошел к решению этой проблемы Ф. А. Цандер. Он, в частности, предлагал окружить космический аппарат шаром из тонких металлических листов, наэлектризованных отрицательным зарядом. Мелкие метеороиды будут заряжаться от шара и, следовательно, отталкиваться от него. Такая конструкция в настоящее время не расценивается как перспективная для противометеоритной защиты, но она может рассматриваться как вариант защиты от солнечных космических лучей. Ее недостаток состоит в том, что масса всего устройства (шар, машина типа Ван де Граафа, изоляторы) оказывается чрезмерно большой.

Второй способ защиты, предложенный ученым, состоял в использовании катодных лучей, которые направляются навстречу метеороиду, подзаряжают его и в результате отклоняют от курса космического корабля. Ф. А. Цандер считал, что необходимые при этом запасы энергетики можно получить путем подогрева воды в котле солнечными лучами, собранными системой зеркал, превращением воды в пар и использованием последнего в паровой машине, приводящей в действие динамо-машину. От нее должен был работать прибор; излучающий поток заряженных частиц. По современным представлениям такая система может быть эффективной для метеороидов весьма малой массы (2*10^-8 грамма) и требует потенциала от источника излучения 10 миллионов вольт. В настоящее время для защиты от метеороидов на космических аппаратах обычно устанавливаются специальные экраны, при соударении с которыми эти частицы теряют свою энергию.

Далее: