выходное отверстие для газов, образующихся при сгорании топлива.
Циолковский вывел математическую формулу, позволяющую рассчитать максимальную скорость, которую может развить ракета:
v=c•ln(M1/M2)= c•lnZ.
Эта скорость зависит в первую очередь, конечно, от скорости истечения газов (с) из сопла ракеты, а скорость газов — от вида топлива и температуры в камере сгорания. Значит, для ракеты нужно наиболее калорийное топливо, т.е. топливо, дающее при сгорании наибольшее количество тепла. Из формулы следует, что скорость зависит также от начальной (М1) и
Общая схема ракеты.
конечной (M2) массы ракеты, т. е. от того, какая часть массы ракеты приходится на горючее, а какая на конструкцию — корпус, механизмы управления, рули, камеру сгорания и сопло.
На формуле Циолковского зиждется весь расчет современных ракет. Один из основных элементов этой формулы — отношение общей стартовой массы ракеты к массе ракеты в конце работы двигателя (Z) — в честь великого ученого назван числом Циолковского.
Из этой формулы следует вывод: в безвоздушном пространстве скорость ракеты тем больше, чем больше скорость истечения газов при той же массе топлива и чем больше отношение начальной массы (веса) ракеты к конечной, т. е. число Циолковского. Чтобы уменьшить конечную массу ракеты, Циолковский предложил разбить ракету на несколько самостоятельных ракет. Ракетный «поезд» будет двигаться сначала с помощью самой нижней ракеты, которая разгонит его до определенной скорости и после того, как топливо выгорит, будет отброшена. Вторая ступень еще больше увеличит скорость и также отделится от ракеты. Масса (вес) ракеты будет уменьшаться, а скорость — расти.
На первый взгляд может показаться, что выгодно делать в ракете как можно больше ступеней. Но расчет убеждает, что это не так: после шести ступеней максимальная скорость практически остается постоянной.
Циолковский, на много лет опередив своих современников, предсказал на точном языке математики, как человек овладеет безбрежными далями космического пространства. Он указал конкретный путь, по которому должна идти техника межпланетных сообщений.
ОТ ОГНЕННЫХ СТРЕЛ ДО БАЛЛИСТИЧЕСКИХ РАКЕТ
Первые ракеты были построены китайцами около двух тысяч лет назад. Это были «огненные стрелы» — небольшие бамбуковые трубки, набитые пороховой массой и закрепленные на палке, служившей стабилизатором. Их применяли для поджога крепостей и против конницы. Иногда ракеты прикреплялись к стрелам, подожженная ракета увеличивала дальность и поражающее действие стрелы. У ракет было и мирное назначение: их запускали в дни больших торжеств.
С течением веков китайцы перестали пользоваться ракетами, но в Индии продолжали применять ракеты как боевое оружие. Тут с ними впервые и столкнулись европейцы. Впечатление было сильным: в Европе такое оружие было неизвестно — древние греки и римляне применяли метательные орудия совсем другого типа. Их катапульты использовали упругую силу туго скрученных волокон. Баллиста была еще проще: огромный лук, укрепленный на деревянной раме. Катапульта и баллиста просуществовали в Европе вплоть до XIII в., т. е. до вторичного изобретения пороха, когда на смену каменным ядрам пришли разрывные гранаты.
Командующий английскими войсками в Индии генерал Конгрев, убедившийся в силе ракет, вывез в Англию образцы и организовал их производство. В первой половине XIX в. реактивная артиллерия была принята на вооружение большинством европейских государств. Значительного развития этот вид оружия достиг в русской армии. Первые образцы русских боевых ракет были созданы генералом А. Д. Засядко. Их применяли в 30-х годах XIX в. в войне на Кавказе и в войне с Турцией.
Ракета была легче и подвижнее пушки, да и стоила гораздо дешевле. А по дальности и точности огня гладкоствольная артиллерия ненамного превосходила ракеты. Казалось, будущее принадлежит ракете. Но случилось иначе: на смену гладкоствольным пушкам появились нарезные орудия; был изобретен бездымный порох, намного увеличивший дальность
37
