Грандиозные успехи космонавтики приковали к ней внимание широких слоев общества практически всех стран и континентов. Космонавтика — это самое прогрессивное оборудование, самые точные станки и инструменты, самые совершенные материалы, самая передовая технология, самые новые достижения науки. Космонавтику, в известном смысле, можно назвать надеждой человечества, так как то, чем сегодня располагает космонавтика, завтра станет нормой обыденной жизни.
А можно ли заглянуть в будущее космонавтики? Можно ли представить, как изменится с годами один из основных ее инструментов — космическая ракета? Этот вопрос интересует людей не только с познавательной, но и с чисто практической целью. Что ждет человечество завтра? Какую роль будут играть ракетная техника и космонавтика в улучшении благосостояния людей? Что необходимо предусмотреть для «... безбоязненного предвидения будущего и смелой практической деятельности, направленной к его осуществлению»?
Ответить на подобные вопросы можно только зная перспективу развития ракетно-космической техники. Науку, позволяющую предвидеть будущее, называют прогнозированием. Прогнозирование бывает краткосрочным и долгосрочным. Для того чтобы разработать прогноз эволюции космической ракеты, необходимо представить ее структуру во всех деталях, определить их связь между собой и с окружающими (внешними) факторами. Затем нужно поставить задачу исследования и определить методы, с помощью которых она может быть решена. Наконец, требуется разработать критерии сравнения, по которым можно будет характеризовать эффективность прогнозируемого объекта.
Обычно краткосрочные прогнозы в ракетной технике касаются улучшения конструкции ракет, совершенствования технологии их производства, применения новых материалов и новых хи-
* В. И. Ленин. Полн. собр. соч. Т. 26, с. 75, мических топлив, запасаемых на борту ракеты. Таким образом, краткосрочное прогнозирование предусматривает определение более широкого спектра технических характеристик в рамках хорошо известного принципа создания реактивной тяги: бортовые запасы топливных компонентов сгорают в камере двигателя и выделяемая при этом тепловая энергия преобразуется в механическую энергию истечения продуктов сгорания.
Долгосрочное прогнозирование затрагивает практическое использование новых физических принципов, которые могут лежать в основе создания тяговых усилий в ракетах будущего. Для такого прогнозирования необходимо знать возможные достижения физики и техники. В этом случае изучают уже не ракету, а тяговую систему, т. е. устройство, предназначенное для доставки полезного груза в заданную точку пространства или для сообщения ему определенных параметров. (Полезный груз —это искусственный космический объект, непосредственно предназначенный для выполнения космической задачи.)
Полезный груз, доставляемый в космос современными космическими ракетами, — сложное инженерное сооружение, стоимость которого сравнима или даже превосходит стоимость ракеты-носителя. Проектирование и отработка функционирования полезных грузов, особенно пилотируемых кораблей, представляет собой трудоемкую и технически сложную инженерную проблему. Большие перегрузки и невесомость, сверхнизкие и чрезвычайно высокие температуры, вибрации, космический вакуум, ионизирующее излучение всех видов — вот далеко не полный перечень тех воздействий, которым подвергается полезный груз и при которых он должен сохранять работоспособность. По-видимому, с появлением новых тяговых систем — космических транспортных средств*, которые по аналогии с другими видами транспорта будут многоразовыми и в известном смысле универсальными, — появится понятие транспортируемый груз**. Современная же космическая
* Например, в США идет работа по созданию системы, названной «Космический челнок» (Space Shuttle), основным элементом которой будет многоразовый космический транспортный корабль.
** Термин транспортируемый груз аналогичен термину коммерческий груз в авиации или на других фрахтуемых видах транспорта. В настоящее время в СССР существуют транспортные пилотируемые космические
ракета-носитель — это один из простейших типов тяговых систем, предложенных еще К. Э. Циолковским.
Перечислим основные принципы, характеризующие этот классический тип ракет: вся необходимая для движения энергия запасается на борту ракеты в виде химической энергии топливных компонентов или топлива; в качестве отбрасываемой реактивной массы используются продукты сгорания топлива, т. е. вся реактивная масса также запасается на борту ракеты; запасенная на борту энергия и реактивная масса однозначно связаны между собой, так как носитель и того и другого один — топливо; потенциальная химическая энергия преобразуется в тепловую посредством реакции окисления, а выделенная тепловая энергия превращается в механическую энергию реактивной струи.
В настоящее время широко изучаются возможности и разрабатываются проекты тяговых систем будущего, в основу работы которых заложены другие, более перспективные принципы: использование внешних, т. е. не запасаемых на борту, ресурсов массы и энергии, применение бортовых аккумуляторов ядерной энергии, получение тягового усилия за счет сил дальнодействия (например, магнитного или электростатического взаимодействия летательного аппарата с внешними полями). Именно такие системы и являются основой долгосрочных прогнозов в ракетно-космической технике.
По сути дела, прогнозы в области ракетной техники и энергетики в настоящее время определяют и прогнозы в развитии человечества. Сейчас все люди мира знают, что созданные в Советском Союзе Первая атомная электростанция и Первый в мире искусственный спутник Земли являются практическим доказательством возможности использования новой техники в мирных целях. Благодаря усилиям Советского Союза, а затем и других стран и ядерная энергетика, и ракетная техника превратились в необходимый фактор развития человечества.
Корабли «Союз», «Союз-Т» и транспортные беспилотные космические корабли «Прогресс», которые успешно обслуживают длительные экспедиции на орбитальной станции «Салют». Известно, что и в США транспортные пилотируемые корабли «Аполлон» обслуживали орбитальную станцию «Скайлэб». Во всех перечисленных случаях можно было определенную часть доставляемого на орбиту груза назвать транспортируемым, поскольку он загружался на Земле и выгружался на орбите. Однако доля его была мала, назначение заранее определено, а понятия «фрахта», обычного для транспортных операций, не существовало.
Вот почему и энергетика, и ракетная техника будущего вызывают такой огромный интерес во всем мире. По этой же причине на прогнозы в этих развивающихся в тесном контакте областях техники затрачиваются огромные средства, разрабатываются новые сложные методы прогнозирования, привлекается самая современная электронно-вычислительная техника. Результаты прогнозов в развитии энергетики и ракетной техники нередко становятся причиной изменения планов деятельности научных центров, предприятий, а иногда даже определяют политику некоторых государств. Возможна ли в будущем «космическая» война? Реальны ли измышления некоторых буржуазных политических деятелей, журналистов и писателей-фантастов о «физике ужасов» — новых физических открытиях, способных по воле одного маньяка уничтожить все человечество, всю цивилизацию? Как будет развиваться человечество? Каковы перспективы науки и техники? На все эти вопросы люди хотели бы получить ответ. Но готовый ответ мало кого теперь устраивает. Природа человека такова, что с наибольшим доверием он нередко относится именно к тем выводам, которые сделаны им самостоятельно. Это же относится и к прогнозированию.
Уже не обсуждаются вопросы, можно ли использовать ракеты и новые виды энергетики в мирных целях. Давно доказано, что можно. Проблема теперь заключается в повышении рентабельности ядерной энергетики и космических средств. Рентабельность некоторых космических средств не вызывает сомнения уже сейчас. Прогнозирование погоды с использованием ИСЗ типа «Метеор», космическая телефонная, радио- и телевизионная связь с помощью ИСЗ типа «Молния», «Экран», «Горизонт», космическая разведка земных ресурсов с обитаемых кораблей-спутников и долговременных станций стали для нас уже привычными. В недалеком будущем космическая металлургия, космическое растениеводство, космические электростанции, передающие энергию
земным потребителям, а также космические транспортные сообщения между материками прочно войдут в нашу жизнь.
Предлагаемая научно-популярная книга преследует очень скромную цель — ознакомить читателей, интересующихся проблемами космонавтики, с возможными путями развития космических тяговых систем, в частности космических ракет. Большое количество писем, полученных после выхода в 1969 году нашей книги* «Физические проблемы космической тяговой энергетики», содержит просьбы о популярном изложении ее содержания для неподготовленного читателя. Это мы и стараемся сделать в данной книге. Разумеется, в книгу включены и некоторые новые материалы, появившиеся в отечественной и зарубежной технической литературе, а также материалы отечественного учебного пособия по космонавтике** и нашей книги, вышедшей в 1976 году

