История науки
Из истории орбитальных станций до 1957 г.
T.H. ЖЕЛНИНА,
Музей космонавтики им. Германа Оберта, Фойт (Германия)
Предлагаемая статья содержит наиболее полный на сегодняшний день аналитический обзор проектов орбитальных станций, выдвинутых до начала космической эры.
Современная Международная космическая станция - десятая из всех, запущенных до сих пор, в которых люди обживают околоземный космос. Начало их эксплуатации положил 24-суточ-ный полет первой основной экспедиции (Г.Т. Добровольский, В.Н. Волков, В.И. Пацаев) на советской орбитальной станции "Салют" в июне 1971 г. Мало кто знает, что мысль о создании космической станции принадлежит американскому священнику из г. Бостона Эдварду Эверетту Хейлу, опубликовавшему в октябре - декабре 1869 г. и феврале 1870 г. в четырех номерах журнала "Atlantic Monthly" рассказ "Кирпичная луна". В нем описывалась обитаемая станция в форме шара диаметром 61 м, изготовленного из огнеупорных кирпичей. Станцию запустили на околоземную орбиту высотой 6500 км вместе с ее строителями и членами их семей силой двух стремительно вращавшихся колес. Она должна была "вечно обращаться вокруг Земли" в качестве навигационного маяка "на благо всем мореплавателям". Рас© Желнина Т.Н.
Эдвард Хейл.
сказ Э.Э. Хейла - по-видимому, первое в истории произведение, в котором высказана идея околоземной орбитальной станции - искусственного спутника нашей планеты.
Великий французский писатель-фантаст Жюль Верн в романе "Пятьсот миллионов бегумы", изданном в 1879 г., не касался темы космической станции, но напомнил величину скорости, которую необходимо придать телу, чтобы оно вечно обращалось вокруг Земли в качестве ее искусственного спутника. В романе это сделано с помощью гигантской пушки. Снаряд вылетел из нее со скоростью, близкой к космиче-ской:"...мы любовались вашим чересчур усовершенствованным снарядом, когда он пролетал над нашим городом. Он умчался на запад, устремляясь в безвоздушное пространство, где ему отныне суждено носиться до скончания века. Снаряд, начальная скорость которого достигает десяти километров
ГРЁЗЫ
и
ЭФФЕКТЫ ВСЕМ1РНАГ0 ТЯГОТШЯ. —-»-в—
К. Цюлновсшй.
Издаюе А. Н. Гончарова.
МОСКВА.
Гноографи М. Г. Воп&ввнова, Б. Чернышевсов пер., д. Пустошкааа 1896.
Обложка книги К.Э. Циолковского "Грезы о Земле и небе и эффекты всемирного тяготения". 1895 г.
в секунду, то есть... вечно движущееся тело, обреченное носиться в межпланетном пространстве в качестве постоянного спутника нашей планеты. Не мешало бы... подарить миру новую звезду, а Земле - новый спутник, право, это не так уж дорого".
Следующий важный шаг в развитии темы космической станции сделал К.Э. Циолковский (Земля и Вселенная, 1972, № 5; 1982, № 5; 2007, № 5). Его книга "Грезы о Земле и небе и эффекты всемирного тяготения" (1895) - наиболее раннее литературное произведение, в котором описана орбитальная станция, служащая землянам жилищем, научной лабораторией и индустриальным комплексом. В первой половине 1890-х гг. Циолковский еще не нашел решения транспортной проблемы космонавтики. Поэтому он рассказал о гипотетической цивилизации, существующей на космической станции. Это гигантское сооружение образовало вокруг планет или звезд "ожерелье" ("цепь селений без почв", "движущийся рой, имеющий форму кольца"). Вот первое в мировой литературе описание массовых околопланетных поселений: "Многомиллионное население планеты живет на ней только частью, большинство же в погоне за светом и местом образует вокруг нее - вместе со своими машинами, аппаратами и строениями - движущийся рой, имеющий форму кольца вроде кольца Сатурна, только сравнительно больше. Живое кольцо это расположено в плоскости, перпендикулярной к направлению лучей солнечного света, и потому оно никогда не лишается его живительной силы; по мере же обращения планеты кругом Солнца движение кольца искусственно изменяется, и "лицо" его продолжает глядеть на светило; скорости элементов кольца так ничтожны, что перемену управления его плоскости можно устраивать не только раз в году, но и сто раз в день. Диаметр кольца раз в десять больше диаметра планеты, и потому жители первого получают в сто
19114614
раз больше солнечной энергии, чем жители собственно планеты".
Циолковский сформулировал конечную цель создания и эксплуатации космических станций: они должны полностью заменить собой планеты и астероиды с господствующей на них тяжестью, с ограниченным количеством солнечного тепла и света, приходящихся на их долю. Мыслитель изобразил процесс демонтажа небесных тел и образования на их месте скоплений крупногабаритных конструкций, которые позволят разумным существам многократно увеличить темпы социального прогресса на основе максимально полного овладения энергией своей звезды и использования преимуществ среды без тяжести. Вещество демонтируемых небесных тел идет на строительство этих конструкций, причем часть его потребляется в виде сырья для производства различных строительных материалов, другая часть позволяет создать привычную для жителей планет природную среду.
В описании (хотя и очень кратком) самих космических станций Циолковский придерживался строго научных понятий. Он представил их как герметично закрытые, построенные из стали и стекла сооружения шарообразной формы диаметром от нескольких метров до "несравненно больших размеров". Они снабжены системой жизнеобеспечения с замкнутым экологическим циклом, в оранжерее выращивались растения для очищения атмосферы. Так, изобразив сначала "стеклянный шар, имеющий несколько сажен [0,71 м - Т.Ж.] в диаметре и снабженный крепкою предохранительною сеткой из стальной проволоки", он писал далее: "...представим себе еще несравненно больших размеров стальной шар с непрерывным рядом отверстий, закрытых герметически чистыми и прозрачными стеклянными плитками. Поместите туда немного почвы, растений, кислорода, углекислоты, азота, влаги - и все условия существования
животных будут соблюдены... Чем далее подвигается человек по пути прогресса, тем более естественное заменяется искусственным!"
Циолковский отвел растениям еще одну жизненно важную роль в создании условий, необходимых для длительного (если не постоянного) существования людей на космической станции. Один из героев книги "Грезы о Земле и небе и эффекты всемирного тяготения" так описал космическую станцию, сооруженную жителями астероидов, где ему довелось побывать: "Огромный пустой металлический шар, полный воздуха, света и растений, возобновлявших испорченную моим дыханием атмосферу и кормивших меня превкусными и разнообразными плодами". На станции создана искусственная гравитация (!): "Приноровленный к тяжести шар... связали длинными и крепкими цепями с довольно значительной массой, немного, однако, превышающей массу самого шара, и всю эту систему заста-
К.Э. Циолковский. 1903 г.
Космическая станция К.Э. Циолковского. Иллюстрация из книги Б.В. Ляпунова "Рассказы о ракетах". 1950 г.
вили вращаться вокруг центра ее тяжести... При секундной скорости шара в 50 метров (23 сажени) и при цепи длиною в 500 метров (около 1/2 версты) в нем развилась от центробежной силы тяжесть, равная земной". Спустя 28 лет этот метод создания искусственной гравитации описал Г. Оберт (Земля и Вселенная, 1995, № 5).
Циолковский предусмотрел и возможность регулирования температуры в помещениях станции. В их числе применение экранов, представляющих собой блестящие металлические листы с высокой отражательной способностью. Они замедляют потери тепла поверхностью станции или уменьшают приток к ней солнечного тепла: "С помощью нескольких экранов, расположенных один за другим, можно температуру понизить, так сказать, на самом носу у Солнца, до замерзания воды и спирта... Простые экраны то понижают ее [температуру - Т.Ж.], то повыша-
ют, смотря по тому, защищают ли они предмет от потери собственного лучеиспускания или от лучеиспускания Солнца. Защищая тело от его собственной потери тепла, экран, отражая в то же время солнечные лучи на самый предмет, еще больше способствует повышению его температуры. Имеют влияние и боковые экраны, по которым только скользят солнечные лучи, такие замедляют лучеиспускание тела". Для получения высоких температур в космосе Циолковский предложил использовать вогнутые зеркала-рефлекторы: 'Такие зеркала могут быть, при громадных размерах, произвольно тонки и слабы; за целость их, ввиду отсутствия тяжести, опасаться нечего..." С точки зрения принципа действия между космическим "рефлектором" К.Э. Циолковского (1895) и "космическим зеркалом" Г. Оберта (1923) - прямая аналогия; разница - в областях применения. Для Циолковского такие гелиоустановки - средство обустройства космических жилищ и налаживания космического производства. Для Оберта они - способ воздействия (в том числе в военных целях) на природу Земли и различные объекты на ее поверхности.
Циолковский не ограничился пребыванием героя книги "Грезы о Земле и небе и эффекты всемирного тяготения" в космическом жилище, рассмотрев также выход его в открытое космическое пространство. При этом он описал соответствующий защитный костюм, который сегодня ассоциируется с космическим скафандром. Так, оказавшееся в космическом вакууме тело землянина было плотно закрыто "без нарушения его форм и свободы движений особой довольно тонкой оболочкой, предохраняющей его от опасного отсутствия атмосферного давления"; кроме защитной оболочки землянин был снабжен "сосудами с кислородом и разными другими аппаратами, имевшими связь" с его телом и "заменявшими на некоторое время воздух
и питание". Всякий раз при покидании космического жилища он "нацеплял всю амуницию, необходимую для жизни в безвоздушном пространстве, и гулял в нем, как ни в чем не бывало".
Впервые о выходе человека из кабины космического аппарата и об использовании скафандра для пребывания в открытом космосе написал Жюль Верн в романе "Вокруг Луны" (1870). Но если французский писатель имел в виду известное с конца XVII в. водолазное снаряжение, то Циолковский впервые попытался переосмыслить такое устройство с учетом специфики условий деятельности в ко
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.