Дом на орбите

Клушанцев Павел Владимирович

П. КЛУШАНЦЕВ

ДОМ НА ОРБИТЕ

Рассказы об орбитальных станциях

 

 

Научный редактор С. А. Никитин

РИСУНКИ

Е. ВОЙШВИЛЛО, Ю. КИСЕЛЁВА

 

ВСТУПЛЕНИЕ

 

Высота! Она нужна нам, когда мы хотим оглядеться, сориентироваться, узнать, что вокруг нас!

Забраться повыше старался даже первобытный человек, живший в пещерах. Внизу, в болотах и зарослях, он блуждал вслепую. А рассматривая местность с высокой горы, легко находил и наиболее удобную дорогу к реке, и лучший участок для охоты, и самое безопасное место для ночлега.

Но на гору часто не полезешь. Да её может и не быть рядом. И люди всегда с завистью смотрели на птиц. Им хорошо! Взмахнули крыльями — и поднялись к облакам! Оттуда всё видно как на ладони. Осматривай свои владения хозяйским взглядом.

Чем больше человек становился хозяином своей планеты, чем больше обрабатывал земли, использовал природные богатства, путешествовал, строил, тем острее ощущал потребность подняться к небу. Нужно было знать, где что находится, как куда добираться, где лучше жить. Нужны были географические карты. С высоты птичьего полёта их так легко было бы рисовать. А приходилось составлять их, бродя по земле.

Наступило время — человек научился строить самолёты, полетел. Составление географических карт упростилось. Лети себе над непроходимыми джунглями, жаркими пустынями, крутыми скалами, изрезанными морскими берегами. Фотографируй под собой землю, участок за участком. Потом склеивай снимки и черти по ним карту.

Но сегодня и самолёт уже не всегда нас устраивает. Он летит на высоте не более двух — трёх десятков километров. При этом на каждом снимке получается участок земли не такой уж большой — квадрат со стороной каких-нибудь пять, десять, самое большее двадцать километров, А материки тянутся на тысячи километров! Тысячи! Картографируя их, мы не хотим возиться с целыми горами мелких фотографий. Хотим получать на одном снимке целые страны. И для этого подниматься над землёй уже на сотни километров!

Такая огромная высота нужна нам сегодня не только для составления географических карт. Возьмём, например, предсказание погоды.

Сейчас светит солнце. А на горизонте показалась свинцово-чёрная туча. Она растёт, движется к нам. Тут предсказать погоду не трудно: через час — два будет гроза с ливнем.

Но знать погоду за час — два нас не устраивает. Мало. Люди требуют, чтобы им рассказали про завтрашнюю погоду. Её хотят знать и работники сельского хозяйства, и рыбаки в море, и строители, и путешественники, и спортсмены, и туристы, и многие-многие другие. А где «завтрашние тучи»? Ох, как далеко они! За горизонтом! Их не только с горы, с самолёта не увидишь. А увидеть надо! Во что бы то ни стало!

И надо забраться на сотни километров в небо, чтобы разглядеть, какая погода к нам идёт. Чтобы все знали, как им планировать завтрашний день.

А представьте себе, что мы с вами геологи. И нам поручено искать разные полезные ископаемые. Например, руду или нефть. Они находятся где-то под землёй. Как узнать — где? Не копать же всюду подряд. И вот опытные геологи говорят: хотите быстро найти всё, что нужно, поднимитесь на сотни километров ввысь, взгляните на Землю сверху, с большой высоты. Чтобы охватить одним взглядом целые горные хребты, целые страны, целые материки. По форме крупных неровностей земной поверхности, по их цвету и расположению вы уже сможете догадаться, где стоит искать полезные ископаемые, а где не стоит.

А охрана природы? Как здесь нужны высоченные сторожевые вышки! Чтобы от хозяйского взгляда ничто нигде не скрылось.

Океан. Мы плывём на корабле. И вдруг видим — вода на десятки километров покрыта радужной плёнкой нефти. Сквозь неё в воду не проникает из воздуха живительный кислород. Там задыхается всё живое! А что произошло? Просто недавно здесь прошёл порожняком какой-то танкер, судно, перевозящее нефть. И капитан приказал промыть морской водой пустые баки из-под нефти. В порту не хотел тратить на это время.

Как же он посмел? А кого ему бояться? Здесь, вдали от берегов, никто его преступления не видел. Никто не привлечёт к ответственности. Он никогда не решился бы так варварски загрязнять океан, если бы знал, что за ним наблюдают с большой высоты.

Да что дальше рассказывать. Мы любим нашу родную и прекрасную планету. Мы хотим знать её. Хотим заботливо ухаживать за ней. Как можно бережнее расходовать её богатства, хранить неповторимую красоту её природы! И для этого нам надо прежде всего свою планету видеть. Хорошо видеть. Всю видеть. Всегда видеть. Мы хотим подняться выше гор, выше облаков, выше голубого неба, на сотни километров в космос!

Трудно это сделать. Стокилометровые башни не построишь, развалятся. На самолёте туда не поднимешься, там нет воздуха. Только ракетам доступны такие высоты. С их помощью поднимают в космос станции с космонавтами-наблюдателями. Выводят их на орбиты и там оставляют. Это орбитальные станции, с которых можно обозревать всю планету.

Не сразу люди смогли создать их.

Долго учились выводить в космос разные космические сооружения, спутники-автоматы, пилотируемые корабли. Сперва простые, потом более сложные.

В январе 1969 года состыковались в космосе два наших космических корабля: «Союз–4» и «Союз–5». Получилось как бы маленькое подобие будущей орбитальной станции.

Следующий шаг сделали космонавты Николаев и Севастьянов. В июне 1970 года они 18 суток с корабля «Союз–9» вели наблюдения за Землёй с большой высоты.

Первая в мире настоящая, полноценная, долговременная орбитальная станция вышла в космос в апреле 1971 года. Это был наш, советский «Салют». В июне того же года три космонавта — Добровольский, Волков и Пацаев — провели на нём 23 дня. Было доказано, что можно долго жить и работать в космосе.

В апреле 1973 года, для проверки улучшенной конструкции, летал без экипажа «Салют–2».

В мае 1973 года американцы запустили свою орбитальную станцию «Скайлэб». На ней по очереди проработали три экипажа. Последний — почти три месяца.

В июне 1974 года был выведен на орбиту «Салют–3», на котором две недели трудились космонавты Попович и Артюхин.

Потом, в декабре 1974 года, был запущен «Салют–4». На нём зимой месяц работали космонавты Губарев и Гречко, а затем, летом, два месяца Климук и Севастьянов.

Наконец июль 1975 года! Замечательно проведённая торжественная стыковка космических кораблей — советского «Союза–19» и американского «Аполлона!» Испытана новая техника, позволившая свести и соединить в космосе совершенно разные корабли. На состыкованных кораблях дружно и успешно работали вместе наши и американские космонавты.

Был сделан важнейший шаг к созданию международных орбитальных станций.

Как же люди воплощают сегодня свою давнюю мечту?

Как поднимаются в космос, чтобы видеть свою прекрасную планету?

Что такое ракета, орбита, стыковка? Что такое «орбитальные станции»? Как они устроены? Как в космосе держатся? Как на них живут и работают космонавты? Какие станции будут завтра, когда вы подрастёте?

Давайте разберёмся во всём этом прямо на месте. Слетаем сами в космос. Побываем на современной орбитальной станции. А потом прикинем в уме, что ждёт нас завтра.

Поехали!

 

1. РАКЕТА

 

И вот мы на космодроме!

В космосе летает очередная орбитальная станция. Скоро с Земли стартует транспортный космический корабль, который должен сменить на ней экипаж. Нас берут в этот полёт.

Космодром! Сколько раз мы пытались представить себе это таинственное место, далёкое, недоступное, овеянное славой, манящее!

Именно здесь 4 октября 1957 года был запущен первый в мире спутник Земли — наступила космическая эра!

Люди Земли впервые поставили тогда «лесенку в небо», по которой шли потом всё дальше в черноту космоса, к Луне, к далёким планетам.

Осматриваемся. Огромная равнина, почти без растительности. Разбросаны здания. Одни похожи на заводские цеха. Другие на приземистые склады и мастерские. Некоторые — на бетонные доты военных лет. Много асфальтированных дорог. Видны железнодорожные линии. Вдали — стартовые площадки. На них «букеты» торчащих в разные стороны ажурных ферм.

Сколько раз мы всё это «по кусочкам» видели в газетах, в журналах, в кино. А теперь оказались здесь сами. Не сон ли это? Неужели мы действительно полетим?

Да, полетим! Но не сию минуту. Ракету ещё готовят. Её собирали вот здесь, в этом здании. Оно называется: монтажно-испытательный корпус. Большие ворота открыты. Заходим. На рельсах — железнодорожная платформа с мощной железной фермой. Это «установщик». На нём лежит ракета, похожая на корпус большого самолёта без окон.

Мы вовремя успели. «Установщик» тронулся с места и, тихо постукивая на стыках рельсов, поехал.

Вот ракету вывезли за ворота. Везут по космодрому. Долго везут. На большой бетонированной площадке остановились. Слышны команды. Лязгает металл. Шумят гидродомкраты. «Установщик» стал поднимать ракету из лежачего положения в стоячее. Сейчас она пустая, и это ему ещё под силу.

Вот она уже стоит вертикально. С четырёх сторон её обхватили мощные фермы ветрового крепления, чтобы она не повалилась от налетевшего шквала. Поднялись и сомкнулись, заслонив ракету, две половинки башни обслуживания. Башня эта вся в балкончиках. С них можно подобраться к любому месту ракеты. Потом пододвинулись кабель-мачта и заправочная мачта. Их соединили с ракетой проводами и шлангами.

Началась заправка ракеты, подготовка её к полёту. Это будет длиться долго, и мы успеем разобраться, как ракета устроена.

Посмотрите на рисунок. Ракета составная, или, как говорят, многоступенчатая. Она состоит из нескольких отдельных секций, или самостоятельных ракет, соединённых между собой.

Соединять их можно по-разному: ставить одну на другую или рядом друг с другом. В наших советских ракетах, которые выводят в космос космические корабли, применяются оба способа соединения.

Четыре боковые ракеты вместе называются первой ступенью. Средняя ракета, стоящая между ними, — вторая ступень. На ней — самая маленькая — третья ступень. На самом верху, в голове третьей ступени стоит «полезная нагрузка» — космический корабль.

Каждая отдельная ракета, если её разрезать, внутри пустая. Как бидон. Почти всё место в ней занимают два огромных бака. В них сейчас и заливают топливо. В один бак — горючее. В другой — окислитель. Горючим может быть, например, керосин, жидкий водород, некоторые другие горючие жидкости.

А окислитель? Зачем он? Всякое горение — это соединение горючего с окислителем — кислородом. Он содержится в воздухе. Горит щепка, вещество древесины соединяется с кислородом. На Луне, например, где нет атмосферы, щепка не загорится. А вот порох на Луне будет гореть. В самом порохе есть кислород, и воздух ему не нужен.

Ракете приходится работать и в атмосфере, где содержится кислород, и в космосе, где его нет. Поэтому она берёт кислород с собой. Чтобы ни от чего не зависеть. Берёт чистый кислород в жидком виде или какую-либо жидкость, в которой содержится много кислорода. Например — азотную кислоту. И в том, и в другом случае это называется «окислитель».

Внизу у каждой ракеты двигатели. Они совсем не похожи на двигатели автомобиля или тепловоза. Никакие колёса им вертеть не нужно. Это реактивные двигатели. Они должны толкать. Но они не похожи и на двигатели реактивных самолётов. Самолётные работают на кислороде воздуха. А эти на своём. Самолётные строятся в расчёте на сотни и тысячи часов работы. А ракетные всего на несколько минут. В редких случаях — на несколько часов, но не больше. Поскольку им работать не долго, они работают на износ. Топливо в них подаётся в таком огромном количестве, пламя в них бушует так сильно, что они раскаляются добела. И если заставить их работать дольше положенного, стенки камеры сгорания прогорят насквозь. Зато мощность ракетные двигатели развивают колоссальную. Гораздо большую, чем самолётные.

Конечно, как любой летательный аппарат, ракета должна быть управляемой. Иногда ставят газовые рули. Они похожи на лодочные. Такие же пластинки, поворачивающиеся в стороны. Но лодочные погружены в поток встречной воды, а ракетные — в поток газов, вылетающих из двигателя. Делают и по-другому — ставят по бокам ракеты маленькие добавочные реактивные двигатели. Вспомните, как поворачивает гребец лодку, когда едет без рулевого. Он начинает одним веслом грести сильнее, чем другим. Чтобы повернуть ракету, в дополнение к основным двигателям включают один из боковых. Этот край ракеты начинает «грести сильнее», и ракета поворачивает.

Кроме баков с топливом и двигателей в ракете очень много всяких приборов, которые управляют её полётом автоматически. Людям за всем не уследить. Слишком сложное хозяйство на ракете.

Пока мы разговаривали, нашу ракету заправили топливом. Она стала раз в десять тяжелее.

Вместе с космонавтами мы поднимаемся на лифте по башне обслуживания на самый верх, к голове ракеты, в космический корабль. Залезаем в кабину, пристёгиваемся к креслам.

Идёт последняя проверка всей аппаратуры. Наконец всё готово. При запуске ракеты рядом находиться нельзя, сгоришь. Поэтому все люди отошли от ракеты и спрятались в бетонном бункере. Наблюдают оттуда в перископ и следят за изображением на экранах телевизоров.

Нам из кабины теперь ничего не видно. Но мы знаем — откинулись, как лепестки цветка, половинки башни обслуживания — открыли ракету. Теперь наша красавица видна провожающим во весь свой богатырский рост.

По радио слышны команды.

— Готовность пять минут!..

Ждём. Ракета чуть дрогнула. Это отошли кабель-мачта и заправочная мачта. Теперь только четыре фермы ветрового крепления держат нас с боков.

И вот — старт! Там, в бункере, нажали заветную кнопку.

В камеры сгорания всех двигателей первой и второй ступеней упругими струйками брызнуло топливо. Оно воспламенилось! Вспыхнуло и забушевало мощное пламя! В каждой камере мгновенно образовалось огромное количество горячих газов. Им было бы тесно даже в комнате. А они зажаты в «бутылке», объёмом в несколько вёдер. Чудовищная теснота! А топливо всё продолжает поступать мощными струями! Оно горит! Сжатые до предела газы готовы разорвать камеру в клочки. Как взрывчатка рвёт бомбу. Но камера прочная, не разорвёшь. Зато внизу оставлено отверстие. Это «сопло» двигателя. Со всесокрушающей силой, с чудовищной скоростью вырываются раскалённые газы через это отверстие наружу. И, вылетая из сопла вниз, к земле, толкают ракету вверх, к небу. Вроде того, как вы, спрыгивая с кормы лодки на берег, невольно ногой толкаете лодку от берега.

Двигатели первой и второй ступеней сообща приналегли и оторвали ракету от Земли. В то же мгновение откинулись фермы ветрового крепления, окончательно освободив ракету. С оглушительным рёвом, изрыгая бушующее пламя, она пошла вверх, к небу, постепенно наращивая скорость.

Теперь нам будет понятно, для чего ракета сделана составной. За несколько минут в первой ступени выгорело всё топливо. Зачем дальше тащить пустые баки? Немедленно выбросить их, облегчить ракету! Все четыре части первой ступени отстёгиваются, отстают, падают на землю. Двигатели второй ступени продолжают работать. Им разгонять ракету уже легче. Ведь она стала намного меньше. Израсходовав топливо, отделяется и вторая ступень. Остаётся третья, с нашим кораблём в головной части.

Прошло минут десять полёта. Всё это время мы ощущали глухой рёв двигателей и подрагивание. Как будто разбегались на самолёте по взлётной полосе аэродрома.

Но вдруг неожиданно всё смолкло. Шум оборвался. Наступила полнейшая тишина. Пропала вибрация. Что произошло? Авария? Испортился двигатель? Самолёт в таком случае сразу начинает падать вниз. Что же нам теперь делать? Мы же разобьёмся! Дайте парашют! Спасите!

Успокойтесь! Всё идёт нормально. Ракета не самолёт. Просто она нас вывела на орбиту. А по орбите можно лететь без мотора. Как будто кто-то катит нас по невидимым рельсам. Теперь можно, не затрачивая ни капли топлива, беззвучно лететь часами, сутками, неделями, даже годами.

Что же это такое? Что такое орбита? Почему ракета не падает обратно на Землю?

 

2. ОРБИТА

 

Земля, на которой мы с вами живём, шар. Очень большой шар. Его изображают в виде глобуса, на котором нарисованы океаны и материки, горы и пустыни.

Конечно, трудно представить себе, как люди могут стоять на земном шаре и сверху и снизу. Ведь получается, что те, нижние, висят вниз головой? Почему же они не падают? Ведь не приклеены же они ногами к Земле! Они же ходят!

Всё дело в том, что существует всемирное тяготение. Из-за него все предметы, или все тела, как говорят физики, притягивают друг друга. Чем больше и плотнее тело, чем оно массивнее, тем сильнее оно тянет к себе всё окружающее.

Мы не замечаем, как притягивают друг друга, например, два чемодана. Их взаимное притяжение ничтожно. А вот как Земля — колоссальная, массивная громада — притягивает чемодан, очень даже заметно.

Мы говорим: «Чемодан тяжёлый, его трудно поднять». Земля тянет чемодан к себе, вниз. А мы тянем чемодан к себе, вверх. Нам приходится бороться с Землёй, отнимать у неё чемодан. Конечно, трудно. Тяжесть — это и есть притяжение Земли. А «низ» — это то место, где находится Земля и куда она тянет. А точнее: низ — это направление к центру земного шара.

Земное притяжение проявляется вокруг нас всюду. «Жадная» планета тянет к себе решительно всё.

Камни не летят в небо, а скатываются с гор в ущелья, поближе к центру Земли. По той же причине вода не карабкается по склону вверх, а течёт вниз, в долину. Вниз, на Землю, падают листья с деревьев, оседает пыль из воздуха. Вниз, а не на потолок, падаем мы, если споткнёмся. И сколько бы мы ни бросали к небу мячик, не было ещё случая, чтобы он улетел к облакам. Земля неизменно возвращала его назад.

И всё же люди научились бороться с земным притяжением.

Мячик, скатившийся со стола, не в состоянии с ним бороться и покорно падает на пол тут же рядом.

Возьмите теперь этот же мячик и бросьте его изо всей силы вдаль. Он и через дерево перемахнёт, и широкую поляну перелетит. Только после этого Земля его одолеет, притянет к себе, и он наконец упадёт на её поверхность.

Почему же мячик вдруг стал таким сильным? Почему смог бороться с земным притяжением? Что к нему добавилось?

Добавилось движение, скорость. Мы рукой разогнали мячик, толкнули его, дали ему скорость — и он полетел. Летящий мячик оказался гораздо сильнее неподвижного. И смог хоть несколько секунд сопротивляться земному притяжению.

Чем сильнее бросить мячик, тем быстрее он полетит. Тем больше будет его скорость. Тем успешнее и дольше будет он бороться с земным притяжением. Тем дальше успеет улететь.

Бороться скоростью с земным притяжением может любой предмет. Примеры — на каждом шагу.

Мальчик разбежался и прыгает через канаву. Земля «хотела», чтобы он шлёпнулся. А мальчик сопротивлялся и благополучно долетел до того берега. А сопротивляться смог потому, что хорошо разбежался. Имел достаточную скорость.

Стрела, выпущенная из лука, уносится вдаль.

Пороховые газы разогнали и вытолкнули из ружейного ствола пулю. И она пролетает несколько километров.

Снаряд из пушки летит ещё дальше. У большой пушки — на десятки километров! За далёкий лес, за высокую гору! У снаряда огромная скорость — он очень сильный!

Ну, а если представить себе пушку ещё более мощную?

Рисуем часть земного шара. Пока он будет у нас без атмосферы. Изображаем высокую гору. На ней — огромную пушку.

Стреляем! Чертим траекторию — путь, по которому летит снаряд. Вначале он летит прямо вперёд. Туда, куда его вытолкнули пороховые газы. Земля с первой же секунды начинает его притягивать. Она как бы «гнёт» траекторию к себе. Подобно ветке дерева. Траектория получается изогнутой. Своим концом она склоняется до самой Земли. В этом месте снаряд падает на поверхность земного шара.

Ставим пушку ещё более огромную, ещё более сильную. Стреляем! Снаряд полетел ещё быстрее. Траектория распрямилась. Как будто «ветка» стала толще. Снаряд огибает чуть ли не половину Земли и только тогда падает на её поверхность.

Ещё немного увеличиваем пушку. «Ветка» теперь сгибается ещё меньше. Лишь настолько, насколько круглится под ней поверхность земного шара. Снаряд облетает Землю, проносится мимо пушки и уходит на второй круг. Потом на третий. Начинает летать вокруг Земли. Его траектория замкнулась в кольцо.

Снаряд вышел на орбиту. Стал спутником Земли.

Но вдумайтесь! Земля ведь не перестала притягивать снаряд. И он не перестал подчиняться её притяжению, продолжает послушно падать. Если бы не падал — летел прямо, ушёл бы к звёздам. Он непрерывно заворачивает в сторону Земли, как положено делать всем падающим предметам. Вот только чтобы шлёпнуться на Землю, ему надо бы завернуть покруче. А скорость не позволяет. Вы же знаете, как трудно сделать крутой поворот, когда быстро мчишься на велосипеде. Заносит. Приходится заворачивать полого, постепенно. То же самое получилось и со снарядом. Не может он на такой большой скорости круче завернуть. А заворачивая полого, всё время уносится слишком далеко, «за край Земли». Падает к Земле, а упасть на неё никак не может. Пролетает мимо. Ходит по кругу.

И сделала это только скорость. Она уравновесила земное притяжение.

Какова же эта «круговая скорость»? Она огромна! Восемь километров в секунду!

Восемь километров в секунду! Вы только попробуйте представить себе эту огромную скорость!

Что такое восемь километров? Это расстояние, которое мы проходим пешком за два часа.

Что такое секунда? Это кусочек времени, за который мы успеваем сделать два шага. Левой!.. Правой!.. — прошла секунда. Левой!.. Правой!.. — ещё секунда.

Скорость восемь километров в секунду — это как бы ходьба гигантскими шагами, по четыре километра каждый шаг. Левой!.. Правой!.. — прошли восемь километров.

Так шагая, мы двигались бы в сорок раз быстрее самолёта ТУ–104!

Так вот, к вашему сведению, со скоростью 8 километров в секунду около Земли вообще никто и ничто двигаться не может. Ни самолёт, ни пуля, ни артиллерийский снаряд. И не потому, что не хватает мощности двигателей или количества пороха. А потому, что… воздух не пускает. Да, да. Воздух «жиденький» только пока сквозь него пробираешься шажком, тихонько. Он вежливо «расступается» перед нами, любезно «разрешает пройти». 'Поедешь побыстрее, он уже задевает нас, рвёт на нашей голове волосы. А если попытаешься мчаться со скоростью хотя бы один километр в секунду, воздух сопротивляется, как вода. Кажется, что он стал густой и вязкий. Артиллерийские снаряды ещё кое-как пробивают эту «гущу», летят со скоростями до двух — трёх километров в секунду. Но быстрее лететь уже не могут. Снаряду придётся с таким трудом протискиваться сквозь воздух, что он быстро выдохнется, потеряет скорость. От сильнейшего трения о воздух раскалится. Может даже сгореть. Воздух окажется для него непробиваемой стеной даже при скорости 4–5 километров в секунду. О круговой скорости восемь километров в секунду уж и говорить не приходится.

Но как же быть? Ведь воздух есть!

Есть. Но не всюду. Он обволакивает земной шар воздушной оболочкой, или атмосферой. Она не такая уж толстая. Впрочем, назвать её толщину вообще невозможно. У самой поверхности Земли воздух густой. Потом, с высотой, редеет и незаметно сходит на нет. На расстоянии в несколько тысяч километров от Земли его уже нет совсем.

Скорость восемь километров в секунду невозможна у поверхности Земли, в густом воздухе. А в разреженном?

Мы ощущаем разреженность воздуха на высоких горах. Трудно дышать. Не хватает воздуха. На самолётах наглухо закрывают двери и внутрь накачивают воздух привычной нам густоты, чтобы людям было легко дышать. Если во время полёта открыть дверь, воздух выйдет и люди погибнут.

Но пассажирские самолёты летают на высотах не больше девяти—десяти километров. Там воздух разрежен всего в три раза.

На высоте в сто километров он разрежен уже в миллион раз. Тут можно было бы отправиться в полёт с круговой скоростью восемь километров в секунду. Но далеко и здесь не улетишь. Даже такой «реденький» воздух всё же очень быстрому движению мешает. Придерживает. Тормозит. Снаряд довольно быстро потеряет скорость, начнёт снижаться и упадёт на Землю.

А вот на высоте уже, скажем, двести километров, где воздух разрежен в миллиард раз, наш снаряд может летать вокруг Земли долго. Значит, надо ставить пушку на горе высотой в двести километров!

Но извините, это опять какая-то несуразность. Не бывает таких высоких гор. Шутка сказать — двести километров!

Самая высокая гора на Земле — Эверест, и та всего около девяти километров. Построить башню высотой в двести километров, конечно, нечего и думать. Подняться на такую высоту на самолёте или воздушном шаре тоже невозможно. Ведь они летают только в воздухе. И никак не могут взлететь выше, туда, где его уже нет. Нельзя залезть по дереву выше самого дерева.

Получается какой-то заколдованный круг.

На поверхности Земли нельзя мчаться со скоростью восемь километров в секунду потому, что мешает плотный воздух. А туда, где воздуха нет и где можно было бы мчаться с любой скоростью, никак не добраться.

Вот тут-то и пригодилась ракета. Подсказал людям это решение знаменитый русский учёный Константин Эдуардович Циолковский.

Действительно. Ракета ведь не самолёт. Она не опирается крыльями на воздух. Она как бы отталкивается от газов, которые сама в себе создаёт. Воздух ей не нужен. Он даже мешает. Кроме того, она отправляется в путь не резким толчком, как артиллерийский снаряд, а мягко и плавно трогается с места и постепенно разгоняется. Это удобно для пассажиров. А главное, позволяет вначале, в густом воздухе, двигаться медленно. Потом, по мере того, как воздух редеет, полёт ускоряется. И окончательно можно набрать круговую скорость только на большой высоте, в самых разреженных слоях атмосферы. Вроде того, как рыбак на моторной лодке, отчалив от берега, сперва тихонько пробирается сквозь густые камыши. А когда выйдет на чистую воду, даёт «полный вперёд».

Одним словом, ракета решила вопрос о полётах в космос.

Чтобы по кратчайшему пути быстрее пройти сквозь густой воздух, ракета всегда взлетает прямо вверх, вертикально. И только потом, поднявшись на достаточную высоту, постепенно заворачивает в нужную сторону. Разогнавшись до восьми километров в секунду, она летит уже горизонтально.

Здесь двигатели выключаются. Ракета вышла на орбиту и обратно на Землю уже не упадёт. Она летит теперь, как тот артиллерийский снаряд, вылетевший из большой пушки.

Ракета летит по орбите «молча», без работающего двигателя. Мы привыкли к тому, что любое движение — это работа. Автомобильный мотор работает — без устали вертит колёса. Кончит вертеть — машина прокатится немного и остановится. Дизели теплохода в море работают — всю дорогу изо всех сил вращают под водой винты. Кончат вертеть — теплоход тоже остановится. Самолёт держится в воздухе, только пока работают его двигатели. Пока они толкают его вперёд. Кончат толкать — самолёт; потеряв скорость, начнёт падать вниз.

Как же ракета может двигаться «просто так»?

Дело в том, что на Земле нам всегда что-нибудь мешает двигаться. Автомобилю мешают неровности дороги. Надо забираться на бугорки, выкарабкиваться из ямок. Теплоходу мешает вода. Надо раздвигать её перед собой. Протискиваться сквозь неё. Самолёту мешает воздух. Его тоже приходится раздвигать и протискиваться. А у ракеты на орбите нет ни ухабов дороги, ни вязкой воды, ни густого воздуха. Ей не надо вертеть колёса, винты, пропеллеры. Не надо работать. Вот она и летит «просто так».

Мы уже говорили — воздух полностью сходит на нет лишь на очень больших высотах. Настоящий «пустой» космос начинается только где-то за несколько тысяч километров от Земли. Если ракета вышла на более низкую орбиту, она вечно на ней не продержится. Даже ничтожные следы воздуха всё же будут её понемногу тормозить. Скорость постепенно снизится. Ракета начнёт терять высоту, с разгона врежется в плотные слои атмосферы и сгорит. Если в ракете осталось топливо, можно заблаговременно включить двигатель, немного разогнать ракету и восстановить необходимую скорость. А если топлива нет — гибель неизбежна. Все наши спутники, летающие на высотах в несколько сот километров, не вечны. Летают месяц, год, десятки лет. Смотря по тому, на какую высоту запущены. А потом в конце концов все они погибают, сгорают в атмосфере. И только те, что запущены на высоту в несколько тысяч километров, будут летать там вечно. Без всяких двигателей. Им там действительно ничто не мешает. У них орбита «железная».

 

3. СТЫКОВКА

 

Итак, двигатель выключен. Мы вышли на орбиту. Стали спутником Земли. Можно спокойно переходить к следующему этапу — идти на встречу с орбитальной станцией.

Но до этого давайте кое в чём разберёмся.

Представим себе орбиту в виде проволочного кольца. Натянем на него мысленно тонкую плёночку. Как бабушка натягивает на пяльцы платочек. Эта воображаемая плёночка называется «плоскость орбиты». Она обязательно должна проходить через центр земного шара. Поэтому спутники Земли не могут летать как угодно, по любым кругам. Не могут, скажем, кружить над полюсом. Или над какой-нибудь одной страной. Их орбита должна опоясывать земной шар по самому широкому месту. Как бы разрезая его своей плоскостью на две равные половинки.

Орбита может «лежать», опоясывая Землю по экватору. Может «стоять», проходя через оба полюса. Может быть наклонена вбок. Это бывает чаще всего.

Земной шар вращается. За сутки он делает один оборот вокруг своей воображаемой оси. А орбита стоит на месте. Земля как бы вертится внутри неподвижного «колечка», с которым она никак не связана. Если орбита наклонена к экватору, то под ней плывут одна за другой разные страны мира. Как льдины в реке, когда смотришь на них с моста. А спутник, летающий по этой орбите, дом витке проходит над новыми местами.

И станция, и мы мчимся в космосе с огромной скоростью — восемь километров в секунду. Если с такой скоростью лететь на встречных курсах или даже наперерез друг другу, ничего хорошего не получится. Произойдёт не встреча, а столкновение, катастрофа. От страшного удара и наша ракета с космическим кораблём, и станция взорвутся, превратятся в огонь, дым, пар. От них не останется ни пылинки. С Земли увидят лишь быстро тающее облачко раскалённых газов.

Поэтому главное условие успешной встречи — надо лететь в одну и ту же сторону, на параллельных курсах.

Вспомните земные примеры. Если два всадника скачут параллельно, они вполне могут на полном скаку сблизиться и скакать рядом. Могут при этом и разговаривать, и даже пожать друг другу руки. Военные самолёты, когда идут в строю, очень близко подходят друг к другу, летят «крыло в крыло».

По счастью, встречных курсов в космосе почти не бывает. Как правило, космические аппараты запускаются в восточную сторону. Но вот пересекающихся курсов там сколько угодно. Потому что плоскости орбит могут быть и наклонены и повёрнуты как угодно.

А как летим мы? Нам не грозит столкновение со станцией?

Нет, не грозит. И вот почему.

Станция ходит по орбите. Внутри её орбиты вращается земной шар. Нашу ракету на старте держали наготове, ждали, когда космодром «проплывёт» под орбитой станции. Когда этот момент наступил, нас запустили в ту же сторону, в какую летит станция. Плоскости наших орбит совпали, и мы пошли параллельными курсами.

Не страшно, что сама станция оказалась при этом далеко от нас, где-то на другой стороне земного шара. Не страшно, что наши орбиты отличаются по высоте. Всё это легко поправимо. Мы перейдём на орбиту станции и сблизимся с ней. Для этого в космосе можно маневрировать. Этим мы сейчас и займёмся. Но сперва вспомним, как сейчас летит наша ракета.

При разгоне она летела носом вперёд. Потому что двигатель толкал её сзади, в хвост. И потому, что острым носом она должна была разрезать воздух, «протискиваться» сквозь него. Как самолёт.

Сейчас, на орбите, совсем другое дело. Двигатель не работает и не толкает ракету. Воздуха нет, путь свободен. Ракета теперь медленно, незаметно для нас кувыркается. Она может лететь и боком, и хвостом вперёд, как угодно. Подобно лодке без гребцов и мотора, плывущей по течению.