Без плодотворного союза автоматики, кибернетики, радиоэлектроники, радиотехники и телемеханики с авиацией невозможно развитие и такой новой отрасли, какой будет авиация космическая. Между тем ей принадлежит большое будущее.
Мы говорим здесь не об астронавтике, не о межпланетных сообщениях, хотя, судя по тому, как ведется подготовка к осуществлению этой дерзновенной мечты человечества, и астронавтика станет лишь одним из ответвлений авиации. Космическая авиация — это промежуточное звено между обычной авиацией и астронавтикой. Она сохранит и даже упрочит свое положение по мере того, как будет развиваться астронавтика. Ведь межпланетные корабли будут стартовать в свой далекий путь, конечно, не с Земли, а с искусственных межпланетных станций, обращающихся вокруг Земли по разнообразным орбитам. К тем же станциям будут приставать корабли, возвращающиеся из рейсов на Марс или Венеру. Связь же межпланетных «вокзалов» с Землей будет делом космической авиации. Но это лишь один из примеров использования космической авиации в будущем.
Как установить границу между авиацией и астронавтикой? Первой встретилась с этой задачей Международная авиационная федерация, призванная регистрировать все вновь устанавливаемые рекорды, как авиационные, так и космические. Действительно, какой полет считать авиационным, а какой космическим? С момента первого полета Ю. А. Гагарина ответ на такой вопрос оказался совсем не простым.
Решение Федерации, которое она приняла в 1963 году, было, конечно, по-своему убедительным: условная граница проведена ею на высоте 100 километров, поскольку эту высоту можно считать границей сколько-нибудь плотной атмосферы. Впрочем, вероятно, прельстило и круглое число… Так или иначе, но теперь любой полет на высоте меньше 100 километров считается авиационным, а выше — космическим. Поэтому-то, как уже упоминалось выше, рекордный полет самолета «Х-15» на высоту более 95 километров близок к предельно возможному для авиации, а другой его полет, на высоту более 107 километров, является уже не авиационным, а космическим.
Но нас в этой книге заботят не рекорды и их регистрация. Если говорить о завтрашнем дне авиации и астронавтики, то, пожалуй, правильно было бы считать, что астронавтика начинается там, где корабль окончательно рвет цепи земного тяготения. Если же он продолжает оставаться в пределах сферы земного тяготения, которая простирается примерно на миллион километров от Земли (эта сфера определяется тем, что на ее границе притяжение к Земле становится пренебрежимо малым, примерно в 20 тысяч раз меньшим, чем у земной поверхности), то такой корабль принадлежит еще авиации. Это относится, очевидно, не только к тем кораблям, которые находятся в полете лишь сравнительно короткое время, но и к кораблям, чей полет может длиться дни и месяцы, а то и годы. Значит, авиация будет заниматься также сооружением и эксплуатацией искусственных спутников Земли — автоматических и населенных.
Кстати сказать, семейство спутников будет весьма многочисленным. И не только потому, что появятся новые автоматические спутники, оснащенные различными приборами и установками, играющими большую роль как в астронавтике, так и в жизни на Земле. Наряду с «космическими» спутниками, обращающимися вокруг Земли на расстояниях в сотни километров, появится много спутников, высота полета которых будет значительно меньшей.
Вот, например, спутники «среднего пояса», или, как их называют иногда сейчас, сателлоиды. Последним названием подчеркивается и сходство и различие между этими и «настоящими» спутниками, сателлитами Земли. Сателлоиды будут обращаться на высотах от 100 до 200 километров, где воздушное сопротивление сказывается еще достаточно сильно. Чтобы они могли находиться в полете длительное время, придется устанавливать двигатели. Именно этим и будут отличаться сателлоиды от спутников. Задачи же у них во многом одни и те же. И обращаться вокруг Земли они будут по одним и тем же законам небесной механики: со строго определенной скоростью, по строго определенным орбитам. Только спутники, двигающиеся там, где сопротивления воздуха практически нет, не будут затрачивать никакой энергии, а сателлоидам придется расходовать топливо на восстановление скорости, уменьшившейся под влиянием воздушного сопротивления. Значение сателлоидов и будет заключаться именно в том, что они находятся ближе к Земле, в более плотной атмосфере.
Но еще ближе к Земле будут совершать свои полеты «спутники нижнего пояса». Эти летательные аппараты будут снабжены крыльями. На высотах, доступных таким спутникам, крыло становится союзником скорости, тогда как у «настоящих» спутников одна только скорость поддерживает постоянную высоту полета. Крылья «спутников нижнего пояса» способны уже создавать некоторую подъемную силу, отчего скорость «спутника нижнего пояса», летящего на постоянной высоте, может быть меньше. Вместо 25–28 тысяч километров в час, характерных для «настоящих» спутников, «спутники нижнего пояса» могут летать со скоростью от 5 до 15 тысяч километров в час.
Кроме того, по сравнению с обычными, «спутники нижнего пояса» будут обладать и еще одним преимуществом. Они совсем не обязательно должны летать в плоскости большого круга, то есть в одной из плоскостей, проходящих через центр земного шара. Это необходимо только для «настоящих» спутников и сателлоидов, так как только при этом центробежная сила равна и противоположно направлена силе земного тяготения. «Спутники нижнего пояса» могут избрать любую траекторию полета, как и обычный самолет. Но для них нужно предусмотреть соответствующие органы управления, которых лишены «настоящие» спутники. В общем «спутники нижнего пояса» правильнее было бы назвать, вероятно, космическими самолетами. Правда, космическими самолетами принято называть самолеты другого типа — способные взлетать с земли, как обычные самолеты, выходить в космос и совершать в нем длительный управляемый полет. Но и таких самолетов, впрочем, тоже мало напоминающих обычные, пока еще нет.
…Выше всех «спутников нижнего пояса» поднимутся, вероятно, аппараты, которые можно было бы назвать солнцелетами. Им понадобится наименее мощный двигатель — сопротивление воздуха на большой высоте незначительное. Вот почему на них удастся установить солнечные двигатели.
Солнце — вечный источник бесплатной энергии, но мощность солнечных двигателей может быть лишь очень небольшой. Кроме того, Солнце светит только днем, и орбиту солнцелета придется выбирать так,' чтобы для него Солнце никогда не заходило. Для этого нужно, чтобы солнцелет никогда не оказывался в конусе тени, отбрасываемой Землей. Таких путей-орбит для солнцелета существует множество. Их называют обычно «орбитами Полярного круга». Они очень близки к меридианам, а если и отклоняются от них, то обязательно проходят через точку, лежащую в пределах Полярного круга. Но если на Земле за Полярным кругом день длится полгода, а остальные полгода — ночь, то для солнцелета будет существовать всегда день. Секрет этого — в угле наклона орбиты солнцелета к эклиптике, то есть к плоскости, в которой Земля движется вокруг Солнца. Плоскость орбиты солнцелета будет перпендикулярна к эклиптике или наклонена к ней лишь под небольшим углом. Правда, возможны и солнцелеты, способные забираться на некоторое время в земную тень. В этом случае их выручат электрические аккумуляторы, или же потом, после выхода из тени, солнечному двигателю придется восстанавливать потерянную высоту.
«Спутники нижнего пояса».
Внешне солнцелет будет представлять собой, вероятно, нечто среднее между самолетом и ракетой. Цилиндрический фюзеляж — большого диаметра, полый внутри и открытый спереди и сзади. Примерно посредине — огромное крестообразное крыло. Внутренность фюзеляжа — воздушно-реактивный электрический двигатель. Через него протекает наружный воздух, который сжимается скоростным напором, затем нагревается и, наконец, вытекает наружу с большой скоростью, создавая тягу. Но только, в отличие от обычных прямоточных двигателей, где происходят те же процессы, воздух здесь подогревается не в результате сгорания топлива (на таких высотах это невозможно). В двигателе неугасимо пылает электрическая дуга — она-то и накаляет протекающий воздух. Могут быть использованы и специальные электрические ускорители, тогда из двигателя будет вытекать наружу струя электрически заряженных частиц — ионов. Такие реактивные двигатели называют, как мы уже говорили, ионными.