Глава четвертая. Как летают космолайнеры

На следующий день мама сказала, что капитан приглашает нас всех посетить его. Оказалось, что он очень хорошо знал Героя Станиславовича, даже и того больше, он считал его своим учителем, потому что тот был его преподавателем в Академии Космофлота. А мне он ничего не говорил, ну и хитрый же Герой Станиславович. И папу он, капитан, то есть, знал по работе на «Зодиаке», потому что все космолайнеры держат с «Зодиаком» связь, их безопасность в руках дежурного по «Зодиаку», и потому все капитаны их знают, уважают и даже слегка подхалимничают перед ними..

И вот мы вошли в рубку капитана или на капитанский мостик. Он имеет вид мезонина на крыше здания-корабля. Со всех сторон были окна, и можно было видеть не телевизионные, а натуральные звезды и Солнце. Под окнами были расположены какие-то пульты с множеством стрелок и указателей, а вверху тоже было небо. Но теперь я понял, что это небо не натуральное, а это был экран. По нему можно было смотреть прямо вперед по курсу корабля, потому что верхнее небо было закрыто противометеоритным экраном. В центре рубки находился большой стол с экраном, на котором светились точки и какие-то линии. Рядом еще находились какие-то экранчики и клавиши.

Капитан нас встретил в полной форме, поцеловал маме ручку и со мною поздоровался за ручку – а с Сашей и Ивонной и не поздоровался за ручку, вот. И даже спросил, как меня звать. А затем стал спрашивать, не боялся ли я, и как мне нравится, и мне это было приятно, что он больше на меня обращает внимания, чем даже на Сашу, хоть он и в колледже учится. Он стал водить нас по рубке и говорить, и показывать всякие навигационные приборы, а потом про экран в центре сказал, что это навигационная карта, а рядом пульты связи с машинным отделением, ну, и с другими службами тоже. И тут Саша спросил его, с какой скоростью мы двигаемся. «А разве мы двигаемся?» – хитро так спросил в ответ капитан. «А как же, мы же летим на Нептун, с Земли вылетели и летим на Нептун», – сказал Саша.

– А где вы видите, что мы двигаемся? А? Мы с вами здесь сидим спокойно, никуда не двигаясь. Почему ты считаешь, что двигаемся мы, а не Земля от нас убегает, а Нептун бежит к нам?

Саша явно стал в тупик, так нелепо, по-видимому, ему это показалось. А мне тоже показалось, что мы вовсе не двигаемся, а просто живем себе в домике-корабле. Вот когда на «Волчке» едешь, то чувствуешь, что двигаешься. А тут что-то я не чувствовал никакого движения.

– Всякое движение, юноша, относительно, – сказал капитан, видя Сашино замешательство. – Земляне считают, что мы летим, а они неподвижны. А мы можем считать, что мы неподвижны, а Земля движется.

– А кто же прав? – спросил я.

– Все правы, молодой человек, – сказал капитан. – Вот ты считаешь себя маленьким, когда сравниваешь себя со слоном. И большим, когда сравниваешь с мухой. И в обоих случаях прав. Так и здесь. Все зависит от наблюдателя. Каждый считает себя центром мироздания, и потому относительно него все движется. А он неподвижен. Сейчас наш центр мироздания в корабле, потому и все движется относительно нас, а мы покоимся.

– А все-таки, с какой скоростью мы летим хотя бы относительно Земли? – продолжал настырный Сашка.

Я думал, что капитан от такой настырности обидится на Сашку, а он сказал.

– Понимаешь, Саша, в нашем полете скорость – это вовсе не главное. Сейчас Земля летит относительно нас со скоростью – и он посмотрел на какой-то прибор – тысяча одиннадцать километров в секунду, в час это составит почти сорок тысяч километров.

– Ого! – сказал Саша.

– Но через секунду мы уже будем лететь с еще большей скоростью. Каждую секунду мы будем увеличивать свою скорость на 10 метров в секунду. Через десять суток мы достигнем скорости около десяти тысяч километров в секунду, а затем начнем вновь ее уменьшать, так что когда через двадцать дней мы подлетим к Нептуну, наша скорость относительно него будет почти равной нулю.

– Дядя капитан, значит, я сделаю только один морг глазом, а за это время мы сможем пролететь весь Атлантический океан? – спросил я.

– Да, малыш.

«Ничего себе», подумал я. Быстрее, чем на сверхзвуковом самолете.

– Так, друзья, – сказал капитан, – садитесь вот сюда, и я вам расскажу, как летают космолайнеры.

Мы уселись на диван, и я, и Ивонна, и Саша, и мама, и капитан прочитал нам небольшую лекцию. Это была, наверное, интересная лекция, потому что Саша и даже мама слушали ее с большим интересом. Но мне она показалась совсем не интересной, потому что я все-таки еще маленький, и я бы с большим интересом послушал что-нибудь об осликах и попугаях , а в этой лекции я совсем не так уж много понял. Но так как я пишу полный отчет о нашем путешествии, то я и попросил Сашу, чтобы он записал эту беседу для моего отчета. Так что все дальнейшее – это не мое, а Сашкино. И если кому-нибудь покажется что-нибудь не так, то пусть он обращается в Саше, точнее, Александру Гряземоеву. Его легко найти в Смиразоновском колледже. Но все-таки я надеюсь, он не очень сильно испортил мои записки.

– Человечество давно мечтало вырваться за пределы Земли, – начал капитан. – И для этого предлагались самые разнообразные способы. Так, Барон Мюнхгаузен, как вы помните, пытался достичь Луны на гусях. По его утверждениям ему это даже удалось сделать, но, к сожалению, кроме этого утверждения наука не располагает никакими подтверждающими данными. Поэтому, хотя на Луне действительно установлен памятник милому Барону и его гусям, но злые языки утверждают, что это памятник не путешественнику в космос, а самому дерзкому вралю.

На Луне можно увидеть памятник и другому автору, автору путешествия из пушки на Луну. Но, увы, и этот проект обладал некоторыми неудобствами, благодаря которым на Луну прибыли бы не сами путешественники, а лишь их слабые тени.

И только Константин Эдуардович Циолковский, великий мыслитель из маленького российского городка Калуга, первым более трехсот лет назад открыл реальный путь выхода Человечества за пределы Земли. Он предложил использовать реактивный принцип передвижения в космическом пространстве.

Прошло чуть больше полувека после его гениального предвидения, и в 1957 году знаменитое «бип-бип» известило всему миру, что прорыв человечества за пределы Земли совершился. 4 октября 1957 года был запущен первый спутник Земли, и с этого дня мы и исчисляем эру Человека Космического. Еще через пять лет состоялся первый выход в космос и самого Человека – это был величайший сын Земли – Юрий Гагарин. Его улыбка до сих пор освещает как солнышко и талисман капитанские рубки всех космических кораблей. Наверное, вы уже заметили этот портрет в нашей рубке.

А потом события понеслись стремительным темпом. В 1970 году человек ступил на Луну, были созданы летающие внеземные лаборатории, космические зонды стали просматривать самые отдаленные уголки Солнечной системы, в 2020 году Человек смог даже впервые вступить на другую планету Солнечной системы – Марс.

Но вскоре наступил кризис в освоении солнечного пространства. Космические зонды побывали уже на большей части планет, облетели Юпитер, Нептун и даже Плутон, а человек все еще кружился вокруг Земли, а его выход на Марс был геройским деянием, которое так и осталось единственным.

А в это время как раз для Человечества надвигались тяжелые времена. На Земле начинался энергетический и сырьевой кризис. Причина его была проста. Людей становилось все больше, потребности их в энергетических и сырьевых ресурсах росли, и ресурсов Земли становилось недостаточно, либо эти ресурсы нужно было добывать с таких глубин, что для самой их добычи требовалось использовать большую часть добываемых ресурсов. Нужны были новые источники ресурсов сырья и энергии, и они были на Луне и Марсе, Юпитере и Нептуне, но они были недоступны. Человечество не только не могло заняться их эксплуатацией, но даже и посещать эти планеты. Это было тревожное время. Речь шла о самой судьбе человеческой цивилизации. Если ресурсы солнечной системы не станут доступными Человечеству, ему грозила гибель. Из-за недостатка сырья начинала уменьшаться промышленность и наука. А уменьшение промышленности и сворачивание научных исследований, в свою очередь, уменьшало бы количество машин для добычи ресурсов, что еще больше уменьшало бы добычу ресурсов. А это еще больше уменьшало бы строительство машин, и процесс сворачивания технической цивилизации мог бы приобрести лавинообразный характер. Как говорят ученые – процессом с положительной обратной связью, в результате которого на всей Земле могли бы остановиться рудники, заводы и вся технотронная цивилизация Земли просто погибла бы. Но ведь на Земле, из которой вынуты до глубины несколько километров нефть, уголь, железо и другие необходимые сырьевые элементы, новой цивилизации не могло бы возникнуть никогда. Ведь вспомним, что технотронная цивилизация возникла на девственной Земле, когда уголь, золото, нефть и железо лежали буквально под ногами, на глубинах в несколько метров, а то и просто выходили на поверхность.

Таким образом, перед Человечеством стояла реальная угроза полного исчезновения с лица планеты Земля. Разве что небольшие стаи людей-дикарей, одетых в шкуры, продолжали бы еще населять ее. История Земли, как источника Цивилизации и Разума во Вселенной, на этом бы закончилась. Новые дикари бродили бы меж останков циклотронов и металлургических гигантов, в страхе взирали бы на циклопические космические корабли, застрявшие на стартовых позициях. Но уже никогда бы с Земли не стартовал ни один космический корабль, никогда бы на Земле не запела турбина электрогенератора, никогда не загорелся бы огонек телевизора, никогда бы земное небо не прочертил след самолета. Это был бы окончательный конец цивилизации.

Многие люди на Земле поняли опасность, но они ничего не могли предложить. Либо то, что они предлагали, было или нереально, или бесполезно.

А еще в конце двадцатого века с предостережениями и предложениями выступил российский ученый Владимир Кровицкий. Но его долгое время никто не хотел слушать, но только к середине двадцать первого века осознали всю глубину его предвидения и его предложений. Он сказал, что главное – это создать новую космонавтику, которую он назвал «весомой космонавтикой».

Чтобы понять суть его идей, надо посмотреть, как развивалась космонавтика в его время. В то время реактивный двигатель был попросту стартовым ускорителем, всего-навсего более мягко действующей жюльверновской пушкой. Двигатель выводил корабль в космос, разгонял его, а затем выключался. Далее полет шел под действием сил инерции и гравитации в невесомости внутри космического корабля. Скоростной толчок, который давал такой ракетный двигатель, равен примерно десяти—пятнадцати километров в секунду. А если мы представим, что расстояние от Земли до ближайшей планеты Марса около ста миллионов километров, и деля это расстояние на скорость, получаем, что необходимое время полета порядка одного года. А вся экспедиция заняла бы два года. А экспедиция на Нептун заняла бы уже несколько десятилетий. Понятно, что при таких громадных затратах времени ни о каком хозяйственном освоении Солнечной системы не могло быть и речи. Но еще важнее другое. Опыты, проведенные к тому времени русскими учеными и космонавтами показали, что год – это предельный срок, который человек может в самых благоприятных условиях провести в невесомости и суметь вновь, хотя и не без трудностей, адаптироваться к земной тяжести. И то это уже было очень и очень тяжело. А здесь предстояло провести в невесомости десятилетия. Так что о реальных и регулярных полетах к планетам Солнечной системы говорить не приходилось. Вот почему и зашла в тупик невесомая, инерциальная навигация.

И тогда наш ученый сказал. Раз в свободном полете достичь Планет нельзя, то это значит только и только одно. Полет должен быть несвободным. Он должен проходить при постоянно работающих двигателях, которые создавали бы внутри корабля постоянную весомость.. И вот он сделал простой расчет. Для того, чтобы лететь в космосе с наибольшим комфортом, требуется, чтобы весомость внутри корабля была равна земной весомости. Двигатели должны работать в таком режиме, чтобы была именно такая весомость. Но если будет такая весомость на ракете, то ракета будет двигаться как свободно падающий на Земле камень. А еще Галилей, бросая камни с Пизанской башни, показал, что падающий камень движется не равномерно, а с возрастающей скоростью, причем каждую секунду скорость возрастает на десять метров в секунду. Значит и наш корабль с земной весомостью будет каждую секунду увеличивать свою скорость на десять метров в секунду каждую секунду. Пусть корабль пролетел таким образом целые сутки. В сутках 86400 секунд, в конце этих суток скорость его станет равной 864000 метров в секунду или 864 километра в секунду.

А какое он за эти сутки пройдет расстояние? Для этого надо, как учили в школе, конечную скорость умножить на время движения и разделить дна два. Это потому что скорость у нас не постоянная, а постоянно меняется. И вот если мы умножим скорость 864 километра в секунду на длительность суток в секундах 864000 и разделим на два, то, как показывает наш карманный калькулятор, мы получим расстояние в 37 миллионов километров.

Да, но что же делать с такой скоростью. Ведь если на скорости почти тысяча километров в секунду, три с половиной миллиона километров в час врезаться в Марс, то от корабля останется только кратер как в пустыне Аризоне. И вот тут он сделал еще одно простое, но гениальное предложение. А надо после этого, не выключая двигателя, просто-напросто развернуть корабль на 180 градусов. При этом весомость на корабле, естественно, останется прежней. Но если раньше двигатели смотрели в сторону Земли и разгоняли корабль, то теперь они станут смотреть в сторону Марса и тормозить корабль. Все будет также, но только как будто пленку запустили в обратном направлении. Каждую секунду корабль будет замедлять свою скорость на десять метров в секунду, и за сутки его скорость станет равной нулю. Причем за время замедления он пройдет еще такое же точно расстояние, как и за время ускорения, т.е. тридцать семь миллионов километров.

Итого, за двое суток, из которых одни сутки корабль ускорялся, а вторые – замедлялся, корабль пройдет 74 миллиона километров. Во время противостояния Марса именно таково его расстояние от Земли, а во время великого противостояния еще меньше – всего 55 миллионов километров. Таким образом, за двое, сравните, за двое суток, а не за четыре месяца корабль перелетит от Земли до Марса.

А если таким образом лететь не двое, а четверо суток? Тогда пройденное расстояние увеличится не в два раза, а в четыре и станет равным почти 300 миллионов километров, т.е. можно достичь Юпитера. До Нептуна примерно четыре с половиной миллиарда километров, и если лететь таким же образом с постоянной земной весомостью, то потребуется около шестнадцати суток. Опять сравните – шестнадцать суток и десятилетия. Это примерно столько же, сколько шли пароходы через Атлантический океан во времена массового заселения Америки. Мы видим, какой маленькой становится Солнечная система в условиях весомой космонавтики. Фактически, вся Солнечная система становилась по размерам такой же, как наша добрая старушка Земля во времена пароходов и паровозов. Конечно, не по абсолютным геометрическим размерам, но по отношению к человеку, по его временным затратам на перемещения в различные ее части.

– Я вас не утомил? – спросил тут капитан. Тут все закричали, что это всем ужасно интересно. Даже Фомка, который рассматривал сначала усердно гироскопические шарики, и тот раскрыл рот и слушал с интересом.

– Когда он представил все эти расчеты, то сначала многие отнеслись к этому как к очередной фантастике, хотя и красивой. И ведь это было немудрено. Ракетные двигатели, которые работали на химическом топливе, могли в те времена работать не более получаса. А тут требовалось, чтобы они работали несколько суток подряд, т.е. в сотни раз дольше. Где взять такое топливо, где взять такие двигатели? Все эти вопросы не имели ответов. Но идея была уже предложена. Постепенно началась работа над двигателями для весомого полета. Первые варианты могли создавать весомость всего в один процент от земной. Но и это уже позволило достигать Марс не за четыре месяца, а за двадцать дней, и полет даже с такой малой весомостью был гораздо более комфортен и не был столь опасен для здоровья, чем полностью невесомый. Но двигатели совершенствовались все больше и больше, и теперь мы летим с вами так, как и предсказывал этот ученый, с полной земной весомостью. Так что если человека усыпить и перевезти на наш корабль в закрытую каюту, то он даже не заметит, что он не на Земле, а летит в космическом корабле.

– Значит нам лететь до Нептуна шестнадцать суток, я правильно понял? – спросил я (т.е. Саша).

– Нет, к сожалению, больше, около двадцати. Ведь мы летим сейчас за Солнце. Он находится сейчас как раз по другую сторону от Солнца, и расстояние сейчас Земля–Нептун самое большое.

–А мы не сгорим, когда будем пролетать мимо Солнца? – спросил Фома.

– Нет, не сгорим, – улыбнулся капитан.

– А когда мы будем менять курс? Через десять дней? – спросил я, Саша.

– О, я вам не все рассказал. Так, как предложил Кровицкий, мы не летаем. По его идее требовалось в середине пути менять ориентацию корабля, осуществлять разворот его на 180 градусов. Это неудобно. Во-первых, выключать двигатели в пути – это сложно. Ведь запуск двигателя дело очень тонкое и сложное. Если же менять ориентацию без выключения двигателя, то появляются большие центробежные силы, которые могут расстроить работу двигателя, да и сама конструкция корабля не рассчитана на поперечные нагрузки, а только на продольные. Но самое главное все-таки в другом. Кровицкий предлагал лететь по прямой от одной планеты к другой. Но все планеты расположены в одной плоскости, плоскости эклиптики. В этой же плоскости расположено почти все вещество Солнечной системы – астероиды, кометы, метеориты, метеоритная пыль. Это кажется, что Солнечная система почти пуста. Но на скорости в десять тысяч километров в секунду мы за одну секунду обметаем свои кораблем объем почти в миллиард кубометров. Любая пылинка может стать смертоносным снарядом на такой скорости. А именно плоскость эклиптики насыщена всякой пылью, обломками и прочая, и прочая. Внутри нее двигаться с такой скоростью равносильно самоубийству.

Поэтому мы не летим внутри эклиптики, мы не летим по прямой, хотя известно, что прямая – кратчайшее расстояние. Мы летим по гигантской дуге, которая вся лежит вне эклиптической плоскости. Эта дуга называется циклоидой. Чтобы понять, что это такое, посмотрите сюда.

Он взял колечко, наметил на нем точку на столе и, совместив точку на столе и точку на колечке, стал его вращать, пока точка на колечке вновь не соприкоснулась со столом, где он вновь отметил точку..

– Вот эти две точки на столе и есть наши воображаемые планеты Земля и Нептун, либо любая иная в плоскости эклиптики, которую изображает поверхность стола. А кривая в пространстве, которую описала наша точка на колечке, и есть циклоида, и одновременно воображаемая траектория полета космического межпланетного лайнера. Как видите, вначале этого движения точка-Земля и точка-корабль совмещены и неподвижны. А затем точка корабль сразу же уходит вверх от поверхности стола, т.е. выходит из плоскости эклиптики, и весь полет происходит вне этой плоскости. Сначала она поднимает вверх, все ускоряясь, достигнув верхней точки, приобретает наибольшую скорость, а затем начинает снижаться к плоскости эклиптики, одновременно замедляясь, и к столу-эклиптике приходит прямо на конечную планету с нулевой скорость, т.е. обеспечивается мягкая посадка.

Двигатель корабля создает не только продольный импульс, который дает весомость на корабле, но одновременно он плавно, с постоянной скоростью разворачивает, вращает ракету, этим самым и получается циклоидальный внеэклиптический полет, наиболее безопасный и не требующий никаких перенастроек работы двигателя в течение полета. Для вращения корабля никаких специальных устройств или двигателей у нас нет. Просто сам главный двигатель сделан так, что его сила тяги не проходит через центр инерции корабля, она действует чуть эксцентрично, что и создает вращающий момент, разворачивающий корабль в полете. И потому мы начинаем полет к Нептуну совсем не в направлении Нептуна, а вверх от плоскости эклиптики. Сначала Земли и Нептун у нас находятся внизу, за двигателем, в наивысшей точки подъема корабль разворачивается на сто восемьдесят градусов, и уже Земля и Нептун становятся у нас вверху, т.е. со стороны головной части корабля, а к концу полета корабль совершает еще пол-оборота и прилетает на Нептун таким же образом, как он стартовал с Земли, т.е. Нептун находится внизу, в стороне двигателей.

Мы удалимся от плоскости Солнечной системы – плоскости эклиптики в верхней точке на полтора миллиарда километров. В этой точке у нас будет и самая большая скорость, т.е. это самая опасная область. Но на таком расстоянии от плоскости Солнечной системы почти нет никакого космического вещества, и полет здесь безопасней. Фактически, мы летим в межзвездном пространстве. Кроме того, пространство над эклиптикой тщательно просматривается, и для его просмотра как раз и существует сеть станций наблюдения «Зодиак». Они просматривают дальний космос через свои мощные радио- и оптические телескопы и сообщают капитанам кораблей обо всех опасных телах, которые могут им встретиться в полете. Это, как правило, тела, прилетающие в Солнечную систему от других звезд, или всякие межзвездные тела-бродяги. Но их очень мало и засечь их несложно. Как раз на такой станции и работал ваш отец, и он не раз предупреждал нас и спасал от смертельных столкновений.

Но за такой удобный полет приходится расплачиваться временем и топливом. Сам полет удлиняется по сравнению с прямолинейным почти на четверть. Соответственно на четверть увеличивается и время полета. Если по прямой мы могли бы, в принципе, долететь до Нептуна за шестнадцать суток, то по внеэклиптической траектории мы будем лететь уже двадцать. Но ведь безопасность важнее всего. Кроме того, важен и тот момент, что прямолинейный полет возможен не всегда. Мы не можем лететь по прямой на планету, если она находится за Солнцем. Пришлось бы ждать, когда планеты разойдутся с Солнцем. А теперь мы можем летать в любое время и когда планеты по одну сторону от Солнца, и когда они по разные стороны от Солнца. Как раз завтра мы будем пролетать мимо Солнца на расстоянии всего 70 миллионов километров от него. Таким образом, идея Владимира Кровицкого о весомом полете, в конце концов, воплотилась во внеэклиптическом циклоидальном полете вне пределов Солнечной системы. Чтобы перелететь от одного тела Солнечной системы к другому, мы покидаем Солнечную систему. Таков вот парадокс весомой космонавтики и ее отличие от космонавтики инерциальной, в которой полеты всегда происходили внутри Солнечной системы.

Потом мы попросили рассказать о приборах и способах управления полетом.

– Фактически, у нас два прибора. Один прибор – это весомометр. Фактически, это обычные пружинные весы. К пружинке подвешен некоторый грузик. Чем больше весомость, тем больше сила веса или просто вес грузика и тем сильнее растягивается пружина. А растяжение измеряется и проэталонировано в единицах весомости. Так, а кто знает, каковы единицы весомости?

– Я знаю, – сказал Саша. – Единица весомости есть сила в один Ньютон, действующая на массу в один килограмм, она записывается «Н/кг» в Международной системе физических единиц СИ. И этой единице дано особое название «Галилео» или сокращенно «Гл». На Земле весомость равна 9.81 Гл. Раньше неправильно говорили, что 9.81 есть «сила тяжести». На самом деле 9.81 есть никакая не сила, а именно весомость. Сила – это совсем другое. Например, чтобы узнать силу тяжести, действующую на тело, или, что то же, вес тела, надо массу тела умножить на весомость. А вот на других планетах весомости уже другие. Я знаю, на Нептуне весомость чуть больше земной на 34 процента и равна 13.14 Галилео. А вот на Луне она составляет всего шестнадцать с половиной процента от земной и равна 1.6 Галилео. Но вот весомость на Земле совпадает с ускорением свободно падающего тела. Это везде так?

– Ясно, что ускорение и весомость – совершенно разные вещи, которые во времена Галилея часто путали. Они совпадают численно только при определенном выборе систем единиц. Например, в системе СИ ускорение свободного падения равно 9.81 м/с² и совпадает численно с весомостью на поверхности Земли 9.81 Гл. Но когда то наибольшей популярностью пользовалась система единиц, в которой единица массы была 1 кг, единица веса (силы тяжести) 1 кГ. В этой системе земная весомость была уже равна 1, а ускорение силы тяжести точно также, 9.81 м/с². Да и сейчас чаще используется весомость не в единицах СИ в Галилео, а в единицах земной весомости, которая называется ЗеВ (земная весомость). Тогда весомость на планете Нептун НеВ будет 1.34 Зев, на Марсе МаВ (марсианская весомость) равна 0,38 ЗеВ, а вот на поверхности солнца СоВ (солнечная весомость) равна 2.74 Зев. Из планет наибольшая весомость на поверхности Юпитера, ЮпВ равна почти солнечной весомости, 2.65 ЗеВ.

– А на нашем корабле какая весомость? Точно равна 1 ЗеВ? Мне кажется, что на корабле как-то легче движется.

– Правильно, юноша, вы заметили, у нас на корабле весомость чуть меньше земной и равна 0.93 ЗеВ. Всего на семь процентов меньше. И то, что вы это почувствовали, говорит о вашем хорошем чутье к весомости, а это важно для космонавтов, которым приходится жить и работать в самых различных весомостях, которые отличаются на разных планетах и в условиях космических полетов. Например, при взлете грузовых каботажных космических кораблей с Земли или Плутона на участке выведения весомость достигает 6 и даже 8 ЗеВ.

– Раньше это называлось «перегрузкой».

– Это была не очень удачная терминология. «Перегрузка», «недогрузка», «недоперегрузка», «отрицательная перегрузка» – это был какой-то птичий язык, недостойный космонавтики. Теперь мы пользуемся четко определенной физической величиной – весомостью, которая измеряется либо в единицах СИ – Галилео, эта единица используется обычно в теоретических расчетах, либо, как говорят, во внесистемной единице ЗеВ, которая используется в практической космонавтике, планетологии, навигации и т.д. Это удобно, потому что сразу сравнивается весомость с земной весомостью, с которой пока еще приходится иметь больше всего дела космонавтам и даже людям, живущим на планетах. Рожать детей пока что все предпочитают на Земле, и раннее детство проходит тоже на Земле. Впрочем, есть случаи родов и на Марсе, и на Нептуне, и на Луне.

– На Луну некоторые женщины специально прилетают рожать с Земли, говорят, на ней они легче проходят. Это даже уже в моду превращается. – Это подала голос наша мама.

– Ой, куда зашли – от навигации в космосе до родов. – А это подал голос уже Фома.

– Действительно, – сказал капитан. – Но весомость – это один из наиболее важных факторов в век освоения Солнечной системы. Раньше это не осознавалось, потому и не было хорошей терминологии, была лишь одна земная весомость. Знаете, как у чукчей не было слова «снег», просто «снег», потому что он был везде. Были слова «пушистый снег», «старый снег» и еще сотня слов, обозначающих виды снега, но слова, обозначающего просто снег как таковой, не было. Так примерно было и в докосмическую эпоху. Но и в начале космической эпохи эта терминологическая путаница создавала большие трудности. Окончательный терминологический порядок навел как раз известный нам Владимир Кровицкий, который как раз и ввел понятие «весомости». «Невесомость», т.е. отсутствие весомости, уже существовало как явление и понятие, а вот той самой «весомости», которая отсутствует в «невесомости», как строго определенного понятия, не было. И его ввел Кровицкий и дал этим космонавтике точную терминологическую основу вместо всяких «перегрузок» и «недогрузок».

– Господин капитан, – обратился Саша, – а раньше я читал в книжках были какие-то приборы, которые назывались «акселерометры».

– А это опять все из той же путаницы. Наш весомометр раньше как раз и назывался «акселерометром». Но акселерация – ускорение – это скорость изменения скорости. Но скажите, где вы видите на нашем приборчике из пружинки и грузика связь не только с изменением скорости, а даже с самой скоростью, которую мы зачастую даже и не знаем. Ведь скорость, как и ускорение, есть кинематические понятия и зависят от наблюдателя. Нельзя определить скорость и ускорение, находясь на самом объекте. Скорость всегда по отношению к чему-то, соответственно изменение скорости есть изменение скорости по отношению к кому-то или чему-то. Так что это еще один момент, в котором пришлось наводить порядок Кровицкому.

– А еще был прибор гравиметр, – приставал неугомонный Саша.

– И гравиметр есть тоже весомометр. Только в отличие от акселерометра он ставился не на ракетах или транспорте, а на Земле и определял уже земную весомость с большой точностью. Есть абсолютные весомометры (абсолютные гравиметры), есть относительные весомометры (относительные гравиметры), которые измеряют разность весомостей в различных точках Земли. Видите, как много путаницы было с понятием весомости, которое сейчас является самым важным понятием в современном мире. Если бы такого терминологического порядка наш ученый не навел, то сейчас мы бы… даже не знаю, как бы удалось вообще развивать космическую технику и особенно освоение Солнечной системы. Прибор из пружинки с некоторой фиксированной массой, где бы он ни использовался, есть весомометр, и измеряет он весомость. Есть, правда, другие устройства, которые для измерения весомости используют другие физические явления или эффекты, связанные с весомостью, но и это будут весомометры. Весомометрия стала целой индустрией, а наука, изучающая весомость и воздействия ее на различные явления неживой и живой природы, а также способы ее измерения, есть весомика. Это сейчас очень большая наука, ведь с весомостью в жизни и природе связано чрезвычайно многое – от здоровья человека до движения тел и перелета птиц. К тому же и сам человек обладает весомометром как органом чувств, шестым чувством, размещенном во внутреннем ухе, и входит в качестве датчика, измерительного прибора в состав вестибулярного аппарата человека. Наш весомометр также состоит из грузика (камешка), который находится в замкнутой полости, выстланной чувствительными клетками, которые исполняют роль пружинок. В зависимости от направления весомости он давит на различные участки клеток, что показывает направление весомости, а в зависимости от величины весомости меняется давление, т.е. сила сжатия этих клеток. Данные со всех клеток поступают в мозг, где и обрабатываются. На основании этой обработки выдаются те или иные команды для мышц, подаются сигналы на иные системы организма, что может вызывать тошноту или, наоборот, приятные чувства. Все это и есть вестибулярный аппарат или, точнее, вестибуляционный механизм, вестибуляционное чувство. Благодаря этому мы можем ходить на двух ногах, благодаря нему нас укачивает на корабле и вызывает неприятные ощущения в невесомости, и многое другое он еще регулирует и управляет. Чувство равновесия, к примеру, основано на измерительных сигналах нашего внутреннего весомометра, обработке этих сигналов в мозгу и подаче управляющих воздействий на те или иные мышцы. Для космонавтов высокая весомостная устойчивость – важнейшее профессиональное качество, которое вырабатывается на специальных тренажерах. Впрочем, ее можно вырабатывать и самостоятельно на всяких парковых аттракционах. Так что я очень рекомендую моим молодым друзьям чаще ходить в парки и кататься на всем – американских горках, каруселях, качелях, чертовых колесах и многом другом, чем забиты нынешние парки, которые нагружают разнообразными воздействиями ваш внутренний весомометр и тренируют ваш вестибуляционный механизм.

Но продолжим разговор о наших приборах. Другой главный прибор – это гироскоп. Этот прибор хранит ту ось корабля в пространстве, с которой мы вылетели с Земли, и сравнивает с текущей осью корабля, благодаря чему мы знаем угол разворота корабля в каждый момент полета.

И капитан показал на круглый циферблат вроде часов со стрелкой, который был разделен на 24 «часа».

– Когда мы вылетели с Земли, стрелка стояла на нуле. А когда прилетим к Нептуну, она сделает полный оборот и снова придет на нуль. Этот оборот произойдет за двадцать земных суток. Но для нас этот оборот и есть наши внутренние космические (навигационные) сутки. Так по традиции ведется отсчет времени в весомых космических полетах. Наши космические сутки равны 20 земным, на корабле, летящем к Марсу, они равны примерно двум и т.д. На каждой трассе длительность навигационных суток различна, различны и навигационные часы – не как прибор, а как временная длительность.

Сейчас на наших космических часах около двух с половиной часов, т.е. по земным часам это будет около 2 суток. Таково время нашего полета. Лететь нам еще больше двадцати космических часов.

– Скажите, мы вращаемся, но мы этого вращения не чувствуем, хотя, когда крутимся на карусели, мы его ощущаем даже с закрытыми глазами – сказал Саша.

– Хороший вопрос. На Земле вы вращаетесь, делая один оборот за 1 сутки, и вы разве ощущаете это вращение?

– Нет.

– А здесь вы делаете один оборот за двадцать суток. Так что почувствовать это вращение еще более трудно.

Затем капитан подвел нас к центральному круглому планшету.

– Вы, наверное, видели, как капитаны морских кораблей прокладывают курс. Они для этого используют морскую карту, на которой изображены берега, острова, течения и т.п. Потом штурман определяет положение корабля и наносит на карту, и таким образом по карте прокладывается курс, вернее, траектория движения корабля.

Но в космосе нет ни постоянных берегов, островов, течений или маяков. В космосе все движется, ничто не постоянно, планеты вращаются, кометы или иные астероиды также движутся по своим орбитам и порой возникают совершенно неожиданно, так как их раньше не замечали и т.д. Ни одного постоянного элемента. Поэтому способ прокладки курса движущегося корабля по карте со стабильными, неподвижными элементами в космической навигации просто непригоден. Как же вести космическую навигацию в этом случае. Это было предметом больших раздумий в свое время. Земная система навигации бесполезна, а какая же должна быть?

И в конце концов был выработан принципиально новый способ навигации для космических кораблей. Суть его в том, что неподвижным считается сам корабль. А относительно него движутся все остальные космические объекты. Здесь мы как бы возвратились к идее Птолемея, что человек, наблюдатель есть центр вселенной, а звезды, Солнце, планеты и все остальное движется вокруг него.

А теперь посмотрим на наш навигационный планшет. В его центре наш корабль. Он неподвижен. А где на этой карте север или юг, относительно которых ориентируют карты на Земле. У нас главный ориентир, главное выделенное и зафиксированное направление есть направление нашего вектора весомости, т.е.оси корабля. Так что на нашей карте нос корабля всегда смотрит постоянно вверх.

А теперь посмотрите на окружность, в которую заключена карта. Это окружность звезд. Они так далеки, что мы их не можем указать на карте, да нам это и не нужно. На этой окружности нанесены лишь направления лучей от этих звезд. Вот видите, круг звезд вращается со скоростью один оборот за 20 земных суток или одни космические. Сейчас, видите, почти в самом верху находится звезда Кассиопея. Именно сейчас она у нас по курсу. Вы можете даже посмотреть на нее на экране, показывающем пространство впереди. А зетем она уйдет, на ее место встанет другая звезда. И таким образом мы контролируем скорость вращения корабля еще и по звездам, так как у нас есть расчетные данные по месту нахождения навигационных звезд в любой момент времени полета.

А теперь посмотрите, от корабля вниз отходит сплошная зеленая дуга, переходящая затем в пунктир. Это траектория движения Земли. Сплошная часть – это уже пройденная ею траектория, а пунктир – предвычисленная траектория движения. Она имеет вид одного витка разворачивающейся спирали. Кончается она там, где окажется Земля, когда мы будем уже на Нептуне. А еще вы видите сплошную зеленую спиральную линию, которая начинается на удалении от корабля и как бы сворачивается по направлению к кораблю. Вторая часть ее пунктирная, и она заканчивается прямо в центре карты, т.е. на корабле. Это траектория движения Нептуна, сейчас он далеко, но спираль его движения будет сворачиваться и, в конце концов, закончится, когда мы прибудем на Нептун. По форме обе спирали одинаковы, только зеркальны.

– Господин капитан, Вы говорили, что наш корабль движется по циклоиде, а здесь мы имеем какое-то совершенно иное, спиральное движение, – сказал Саша.

– Все верно. Если мы бы рассматривали движение корабля с Земли в системе отсчета неподвижных звезд, то мы, действительно, увидели бы циклоиду. Но мы рассматриваем движение не корабля, а Земли и не в системе неподвижных, а подвижных звезд, т.е. во вращающейся системе, поэтому мы и получаем такие спиральные траектории Земли и Нептуна. Эти траектории впервые вычислил известный механик Зайцев, потому они и называются «спиралями Зайцева». Таким образом, еще один парадокс весомой космонавтики. Циклоидальные траектории превратились в спирали Зайцева.

– А здесь есть еще какие-то линии желтые, коричневые и красные.

– Это линии движения различных тел, данные о которых мы получили из службы наблюдения дальнего космоса. Желтые линии – это значит, что тела эти движутся в одном полупространстве от плоскости движения корабля. Коричневые – это тела, движущиеся в другом полупространстве. Наконец, красным обозначены тела, которые движутся в нашей плоскости. Некоторые тела переходят из одной плоскости в другую, и точка их перехода обозначена красным цветом. У всех этих тел есть предвычисленные траектории. Как вы видите, большинство их не проходит через центр карты, т.е. столкновение с ними нам не грозит. Только одна траектория проходит в непосредственной близости от центра, но ее цвет желтый, а это значит, что с нею встреча тоже не грозит, она пройдет далеко от нас в желтом полупространстве, просто совместятся наши проекции. А вот если бы предвычисленная траектория попала в центр в красном цвете, то это был бы уже сигнал опасности, что возможно столкновение с кораблем.

– И что бы тогда нужно было делать?

– Тут возможно два пути уклонения от столкновения. Или изменить весомость двигателя, чтобы мы смогли разминуться, или изменить скорость вращения корабля, как бы увернуться от опасного тела. Мы используем второй способ, это сделать практически гораздо проще.

Но тут мама заметила, что мы уже слишком много времени отняли у капитана. Мы поблагодарили его и пошли к себе.

Капитан нам очень понравился, и рассказ его был очень интересным, хотя я и не все понял. Это уже пишу я, Фома. Правда, Саша хотел, чтобы капитан рассказал и про двигатели. Но капитан сказал, что это лучше всего сделает их «главный кочегар», так они зовут главного двигателиста. Он обещал нас представить ему, а потом мы уже должны сами его упросить. ДАЛЬШЕ>>