Продолжение. Начало см.
http://www.proza.ru/2015/04/01/591
На фото: космический челнок приближается к межпланетному кораблю.
Старт “Бифроста” и “Мэйфлауэра”
В романе Хайнлайна пассажиров на борт межзвёздного космического корабля “Мэйфлауэр” доставили три челнока - “Бифрост”, “Дедал” и “Икар”. По описанию автора, “Бифрост” разгонялся с Земли чуть более трёх минут с укорением почти в 6 g.
Надо учесть, что Хайнлай писал роман задолго до наступления космической эры (первый искусственный спутник Земли был запущен Советским Союзом 4 октября 1957 года), и остаётся только отдать должное точности его предсказаний.
Современные зарубежные многоступенчатые ракеты создают различное ускорение при работе каждой ступени. В течение первых 380 секунд (пяти минут) третья, последняя, ступень ракеты достигает первой космической скорости 7,9 км/сек.
Первой космической (или круговой) называют такую минимальную скорость, которую надо сообщить телу, чтобы оно могло двигаться вокруг Земли по круговой орбите, т. е. превратиться в искусственный спутник Земли.
Перегрузка при работе двигателей третьей ступени достигает максимального значения в конце их работы и равна 6 (как и предсказывал Хайнлайн).
При работе двигателей второй ступени перегрузка не превышает 4 и при работе двигателей третьей ступени не более 2.
В результате испытаний было установлено, что в полулежачем состоянии тренированный человек может выдерживать перегрузки до 15 g около 3—5 секунд без потери сознания.
Пожалуй, единственное, в чём можно поправить автора романа, это то, что при старте ракета поднимается строго вертикально (а не с наклоном в два градуса, как пишет Хайнлайн) и только потом отклоняется к цели.
Но, чтобы тело могло выйти из сферы земного притяжения, первой космической скорости недостаточно. Необходимая для этого скорость называется второй космической.
Второй космической (или параболической) скоростью называют ту наименьшую скорость, которую надо сообщить телу, чтобы оно могло преодолеть притяжение Земли и превратиться в спутник Солнца, и она равна 11,2 км/сек.
Третьей космической скоростью называют скорость, которую необходимо сообщить телу на Земле, чтобы оно покинуло пределы Солнечной системы, преодолев притяжение Солнца. Третья космическая скорость составляет 16,7 км/с.
В романе корабль “Мэйфлауэр” при ускорении в одно g за 4 часа достиг скорости 93 миль/сек (или 150 км/сек), что существенно, почти в 10 раз, превышает третью космическую скорость. Космический корабль достиг Юпитера через два месяца, хотя при расстоянии между Землёй и Юпитером в 628 млн км. и при скорости 150 км/сек Ганимеда можно достичь за 48 дней.
Более того, вследствие эксцентриситета орбит обе планеты периодически сближаются на рекордно короткое расстояние. Так, в сентябре 2010 г. расстояние между Землёй и Юпитером составляло всего лишь 75 млн. км, в следующий раз планеты сойдутся на такую близкую дистанцию в 2022 году.
При скорости, указанной в романе (150 км/сек) это расстояние можно преодолеть за 6 дней. Кстати, Первый Инженер космического корабля Ортега рассказывал подросткам, что их внуки будут достигать Ганимеда за неделю.
Автор пишет, что первые космические аппараты, запущенные с Земли, работали на химическом топливе, подобно баллистическим ракетам Фау-2, которые применяла Германия в годы Второй Мировой войны.
Сегодня основными компонентами топлива являются жидкий кислород (окислитель) и керосин (горючее), кроме того, применяются четырехокись азота и диметилгидразин, жидкие кислород и водород.
Ракеты, работающие на химическом топливе, довольно громоздки, поскольку состоят из нескольких ступеней; ступени отделяляются от ракеты по мере выработки в них топлива. Мощность ракеты ограничена относительно небольшим запасом окислителя и восстановителя.
На сегодняшний день космический аппарат «Новые горизонты» развил пока наибольшую в мире скорость 17,62 км/с. Полезная нагрузка современных ракет достигает 24 тонн; в настоящее время NASA проектирует еще более мощные ракеты-носители с полезной нагрузкой до 137 тонн.
Затем, по Хайнлайну, двигатели на химическом топливе сменили ядерные реаторы. Как показывают расчёты, за счёт тяги, развиваемой ядерным реактором, космический корабль может достичь Луны за 4 часа и Марса - за двое суток.
В конце концов, в романе Хайнлайна на смену ядерным реакторам пришли двигатели, работающие на энергии, выделяемой при высвобождении внутриатомной энергии по формуле Эйнштейна E = mc2.
Один килограмм вещества способен выделить чудовищное количество энергии - 9*10 в 16 степени джоулей или 25 миллионов киловатт-часов, или 21,5 миллиардов килокалорий, или 21,5 килотонн в тротиловом эквиваленте. По мнению Хайнлайна, корабль на таком двигателе при ускорении в одно g способен за год достичь скорости света.
Конечно, на сегодняшний день последние два типа двигателей космических кораблей остаются для землян пока ещё несбыточной мечтой.
Продолжение см.
http://www.proza.ru/2015/04/07/1072