«Из недр земли взвился гигантский сноп огня, точно из кратера вулкана. Земля содрогнулась, и вряд ли кому из зрителей удалось в это мгновение усмотреть снаряд, победоносно прорезавший воздух в вихре дыма и огня»…

Так описывал Жюль Верн выстрел гигантской «Колумбиады» в своем знаменитом романе «Из пушки па Луну». С тех пор изобретателей всего мира не оставляет желание создать подобную установку, хотя за прошедшие сотни лет идея, конечно, претерпела изменения.

Старт из вулкана

Так, в 1924 году мюнхенский астроном Макс Вальер предложил послать на Луну ядро диаметром 1,2 м, вольфрамовая оболочка которого должна быть заполнена свинцом для лучшей баллистики.

Похожий вариант старта с планеты предлагали и два французских автора — Ж. Фор и К. Граффиньи. Причем для разгона снаряда в стволе пушки до возможно большей скорости они предлагали использовать, наряду с основным зарядом, еще и дополнительные побочные, располагавшиеся в боковых камерах и взрывавшиеся последовательно по мере того, как снаряд проскакивал мимо них. Интересно, что позднее, во время Второй мировой войны, аналогичный принцип выталкивания снаряда из ствола немецкие конструкторы попытались использовать на практике в многокамерной пушке «Фау-3».

Сами же авторы в своем следующем проекте решили использовать для посылки снаряда на Луну силы природы. А именно решили поместить 600-килограммовый межпланетный снаряд… в кратер вулкана, который при извержении должен был выбросить посылку в космос.

Наконец, еще один проект с использованием пушки предложили американцы в 1924 году. Длина вертикально установленной пушки должна была, по их мнению, составить 5,5 км, а снаряд в стволе разгонялся до 11,2 км/с — то есть до второй космической скорости. Пассажиров же от перегрузок должна была предохранить система пружин и гидравлических цилиндров. Ни один из этих проектов не был осуществлен на практике. Человечество пошло другой дорогой — грузы и людей в космос стали выводить с помощью ракет.

Так представлял себе выстрел космической пушки Жюль Верн .

Паровая… пушка?

Впрочем, и ракеты имеют свои недостатки. В самом деле, для того, чтобы отправить на орбиту более-менее крупный спутник, приходится сжигать огромное количество топлива. В итоге каждый запуск обходится в десятки, а то и сотни миллионов долларов.

Больше всего горючего расходует первая ступень. И потому для облегчения и удешевления взлета американец Артур Грэм вместе со своим коллегой, инженером Чарльзом Смитом, в 60-х годах прошлого века предложил применить для разгона ракеты… паровую машину, используя пар как «толкатель» первой ступени ракеты-носителя.

Аппарат для запуска должен представлять собой исполинскую пушку со стволом диаметром 7 м и длиной 3 километра. Используя идею Жюля Верна, изобретатели предлагали разместить его внутри горы вертикально. Для доступа к «казенной части» гигантского орудия в основании горы планировалось пробить туннели. Космический аппарат предлагалось устанавливать на платформу, служившую поддоном при разгоне в стволе. Чтобы уменьшить сопротивление разгону, из ствола откачивался воздух, а дульный срез предполагалось герметизировать специальной диафрагмой.

Стоимость строительства космической пушки оценивалась в 270 млн. долларов. Зато потом пушка может «стрелять» раз в четыре дня, уменьшив стоимость первой ступени ракеты Saturn с 5 млн. долларов до 100 тысяч. При этом, согласно расчету стоимость выведения 1 кг полезной нагрузки на орбиту могла бы упасть с 2500 до 400 долларов. Правда, из-за громадных перегрузок использовать суперпушку для пилотируемых полетов было невозможно.

Космический аппарат Deep Impact сбросил на ядро кометы 377-килограммовую медную болванку.

И пушка, и ракета…

Однако времена меняются, и сейчас все больше специалистов полагает, что присутствие людей в космосе не так уж и необходимо. Более 90 % всех операций могут выполнить автоматы. А потому идея Жюля Верна вполне может быть осуществлена. Только пушка должна быть не простой, а электромагнитной.

По идее, такой электромагнитный ускоритель не представляет собой ничего сверхсложного, нужно сделать нечто вроде гигантской катушки-соленоида. Вы помните, наверное, школьный опыт — в соленоид вкладывают металлический сердечник и на обмотки подают импульс электрического тока. Сердечник под воздействием силы Лоренца получает ускорение и вылетает из катушки, словно снаряд.

Вся загвоздка в том, что до сих пор нет достаточно мощных конденсаторов, которые бы позволили «снаряду» такой пушки достичь первой космической скорости, поэтому задача решается поэтапно. Американцы сначала хотят создать электромагнитный стартовый ускоритель, который бы разгонял ракету до скорости 900 км/ч, и только с этого момента включались бы ее собственные двигатели. Разработкой подобной технологии вывода полезного груза на орбиту сейчас занимаются ученые и инженеры Центра космических исследований имени Маршалла, расположенного в г. Хантсвилле, штат Алабама.

Катапульта XXI века

Идею американцев со своей стороны поддержали специалисты Европейского космического агентства. Процесс микроминиатюризации электроники привел к тому, что эра огромных массивных спутников, по существу, уже миновала. Стало быть, для запуска их на орбиту не нужны мощные ракеты. Можно использовать так называемые рельсовые ускорители — катапульты, использующие для разгона полезной нагрузки импульсы тока высокого напряжения. На дисплеях конструкторов уже проявляются очертания установки длиной 200–300 м, которая сможет отправлять грузы на орбиту. Для лучших условий пуска такую установку предполагают установить высоко в горах.

Ну, а чтобы проверить на практике правильность инженерного решения тех или иных узлов, конструкторы намерены вскоре построить сравнительно небольшую 22-метровую установку, которая сможет забрасывать снаряды массой в 4 кг на высоту 140 км.

Снаряды для Луны

Разработаны сейчас и первые «снаряды» для космической суперпушки. Британская компания QinetiQ обнародовала проект исследований естественного спутника нашей планеты, который предполагает бомбардировку Луны болванками-пенетраторами, содержащими в себе научное оборудование. При ударе они должны углубиться в спутник на несколько метров и передать на Землю информацию о строении лунных недр, сейсмические и геохимические данные.

О пенетраторах стоит сказать чуть подробнее. Внешне они похожи на танковые снаряды. В свое время их разрабатывали, чтобы следить за ядерными испытаниями на территориях противника. Предполагалось сбрасывать их со спутника где-нибудь в тайгу или в пустыню, где аппарат, внедрившись в грунт, мог регистрировать сейсмические всплески от взрывов и передавать информацию на спутник.

У военных уже давно есть микросхемы, которые выдерживают сильнейшие удары. Так, электронная начинка управляемых артиллерийских снарядов выдерживает перегрузки при выстреле, сравнимые с ударом о поверхность Луны.

Позже такие разработки появились и в космической области. Российский аппарат «Фобос» в ходе космической экспедиции, планировавшейся еще в 1996 году, должен был сбросить на одноименный спутник Марса два пенетратора. Аппаратура для них, включавшая даже телекамеру, была полностью разработана и испытана.

К сожалению, эта экспедиция так и не состоялась…

Следующая глава пенетраторной одиссеи была написана в июле 2005 года, когда к комете Темпель 1 подлетел космический аппарат NASA Deep Impact. Он сбросил на ядро кометы 377-килограммовую медную болванку. В результате соударения в космос полетел град осколков, по которым станция провела анализ внутреннего строения ядра.

Один из вариантов современной электромагнитной катапульты.

И вот теперь готовятся более масштабные эксперименты по обстрелу ближайших планет Солнечной системы и их спутников, в том числе Титана, Европы, Марса и, естественно, Луны. Английские специалисты уже провели ряд испытаний исследовательского снаряда.

Эксперименты проходили на базе MOD Pendine в Южном Уэльсе. Тележка с пенетратором была разогнана по рельсам до скорости 1100 км/ч, после чего снаряд продолжил путь по направлению к стене, имитирующей по своей структуре лунную поверхность. Удар был такой силы, что болванка вошла в мишень-препятствие на 3 м и значительно деформировалась. Тем не менее, содержащиеся в иенетраторе спектрометры и сейсмометр оказались неповрежденными и сразу начали свою работу.

Далее техническая начинка пенетратора благополучно выдержала чудовищные перегрузки в результате проведения еще двух экспериментов, и это позволяет надеяться на благополучное завершение лунной миссии, которая запланирована на 2013 год.

Станислав СЛАВИН