Страница:
По итогам выставки ее организаторы выпустили отчет, который был разослан всем, кто прислал заявки. Помимо различных чертежей и описаний к ним, в отчете содержались доброжелательные отзывы посетителей. Вот некоторые из них, исчерпывающе характеризующие и самих посетителей, и эпоху, в которой все это происходило:
Вопрос межпланетных сообщений представляет громадный научный интерес; его следует теперь же исследовать и так как разрешение его не под силу одному человеку, то целесообразно было бы учредить национальный или международный Институт Межпланетных Сообщений."
Отметим, что долго ждать энтузиастам не пришлось. Только вот в этот институт никто из них не попал: его штат складывался не из романтичных мечтателей, а из суровых практиков.
Еще одну попытку создать общественную организацию, объединяющую энтузиастов межпланетных перелетов и изобретателей, предпринял в 1928 году декан факультета воздушных сообщений и популяризатор космонавтики Николай Алексеевич Рынин. Он объявил об открытии при Ленинградском институте инженеров путей сообщения Секции межпланетных сообщений. Членами стали преподаватели института, инженеры и студенты. В 1929 году Рынин выступил в печати с предложением организовать национальный или международный научно-исследовательский институт межпланетных сообщений, подробно изложив структуру и задачи этого учреждения. Тогда же Секция приняла участие в организации первой лаборатории, главной задачей которой было определено изучение вопросов реактивного движения и межпланетных сообщений.
Если мы обратимся теперь к нашему Союзу, то должны будем с изумлением констатировать полную неувязку, существовавшую, до сих пор, между долей участия русской научной мысли в теоретической разработке идей звездоплавания и практическим и организационным оформлением этого участия. Русское изобретательство в лице народовольца Н. И. Кибальчича – как известно – первое выставило и разрешило в 1880 г. техническую идею реактивного летательного снаряда, т. е. подвело под астронавтику конкретный фундамент почти за полвека до «открытия» той же идеи на Западе. Русская же наука, в лице «калужского отшельника» К. Э. Циолковского, произвела весь математический и теоретико-механический анализ реактивного летания вне атмосферы, к которому независимо от Циолковского, но на 25 лет позже последнего пришла европейская наука в работах Оберта и др. Наконец, научная популяризация идей космического полета была проведена у нас еще в 1915 году, т. е. за 13 лет до выхода аналогичного издания в Германии [5].
Только в эти дни мы можем сообщить, наконец, о совершившейся организации в Ленинграде первой научно-исследовательской группы, сформировавшейся при Институте инж. путей сообщения и решившей приступить – при обещании поддержки со стороны НТУ ВСНХ – к детальной экспериментальной разработке связанных с реактивным летанием проблем. В группу вошел ряд работников различных, соприкасающихся с проблемой, специальностей, – инженеры: проф. Н. А. Рынин, А. Г. Воробьев, С. П. Сержер, К. Е. Вейгелин; физики – Я. И. Перельман, М. Л. Венгеров, В. Е. Львов и др.
Общее направление предпринимаемых в ближайшее время исследований будет всецело координировано с общим международным планом изучения реактивного летания. В докладе, прочитанном 25 февраля с. г. Я. И. Перельманом на открытом собрании группы в институте ИИПС, этот план был подытожен – кратко говоря – в следующих чертах.
Сооружением нефтяных (до сих пор неизвестных технике) ракет, первоначально – малого пиротехнического типа, и займется, в одну из ближайших очередей, указанная нами секция ракетных исследований при ИИПС. В дальнейшем размер и заряд пороховых и нефтяных ракет сможет повышаться с расчетом на осуществление «страто-ракет», т. е. ракетных торпед, достигающих высот стратосферы (слоя атмосферы между 15 и 100 км и выше от земной поверхности), где, попав в сильно разреженное пространство, ракета должна будет перекрывать весьма значительные расстояния. Независимо ни от каких «межпланетных» соображений, опыты в этой стадии представят крупнейший хозяйственно-практический интерес. Нагруженные несколькими килограммами, напр. почты, страто-ракеты внесут важные сдвиги в технику связи.
Переходя к задачам более далекого будущего, к задачам собственно заатмосферного летания, сообщение Я. И. Перельмана указывает на исключительно-важный этап исследований, – а именно, на идею создания «искусственной луны», как промежуточной базы для межпланетных полетов.(…)
Никогда не теряя из вида достижения заветной цели, заатмосферных полетов, но отлично учитывая, что ближайшим этапом работ должна явиться реализация не заатмосферного, а внутриатмосферного реактивного летания, ленинградская научно-исследовательская группа вправе рассчитывать на внимание как со стороны научно-технических учреждений, так и на интерес общественности…"
Фактически с этого момента начала работу ЛенГИРД – Ленинградская группа изучения реактивного движения.
2.3. РАКЕТЫ И ДВИГАТЕЛИ ФРИДРИХА ЦАНДЕРА
"1. Экскурсия от месткома апаковского трамв. парка г. ж. д.2. Профессор Орлов.
«Просмотрев выставку, констатируем ее полезность, но ставим недочетом малую площадь помещения и недостаток средств, отпущенных на ее устройство. Кроме того, часть экскурсантов, познакомившись с деятельностью Циолковского, находит необходимым повысить пенсию на его содержание. Экскурсия парка, совместно с работницами Донбаса, находит нужным пополнить выставку не только моделями, но и оригиналами, т. е. телескопами и т. п. Находим желательным в объяснении лектора иностранные слова заменять русскими.»
«С большим интересом осмотрел экспонаты выставки.»3. Инженер-электрик Мальцев.
«Выставка межпланетных летательных аппаратов вполне своевременна и полезна для популяризации идеи межпланетных сообщений.»4. Перелыгин и Протопопов.
«Приветствуем дерзающих открыть неведомое.»5. Горев.
«Наш ум так не привык ко всему чудесному-неизвестному», что буквально видишь и слышишь, как во сне, и в то же время понимаешь, что это не бредни, а вполне возможная идея, подкрепленная уже наукой и практическими достижениями."6. Агент газеты «Рабочая Москва» Саломея Г. Ворткин изобретателю Федорову:
«Я хочу лететь с вами при первом полете. Желание это серьезное. Как только услышу о том, что Вы готовы, я буду всеми силами добиваться, чтобы Вы взяли и меня. Прошу не препятствовать исполнению моего желания.»7. Артист 3-й госкино-студии Сетр.
«Ярко обставлена выставка. Желательно было бы, чтобы первыми достигли Луны наши изобретатели.»В отчете также приводился приблизительный план работ по решению задач полета в космическое пространство. В заключении организаторы выставки пишут:
"Подобно тому, как современный аэроплан явился результатом работы многих людей, которые нашли наилучшие типы крыльев, винта, двигателя, управления, условий полета, взлета, спуска и т. п., так и при решении задачи о полете ракеты в межпланетное пространство придется в гораздо большей степени и с затратой гораздо больших средств произвести ряд работ.
Общий вид экспозиции выставки
Стимулом для производства будущих межпланетных полетов являются разнообразные научные цели: исследование верхних слоев атмосферы, свойств среды за атмосферой, космических лучей, астрономические наблюдения, наконец, полеты на планеты.Вопрос межпланетных сообщений представляет громадный научный интерес; его следует теперь же исследовать и так как разрешение его не под силу одному человеку, то целесообразно было бы учредить национальный или международный Институт Межпланетных Сообщений."
Отметим, что долго ждать энтузиастам не пришлось. Только вот в этот институт никто из них не попал: его штат складывался не из романтичных мечтателей, а из суровых практиков.
Еще одну попытку создать общественную организацию, объединяющую энтузиастов межпланетных перелетов и изобретателей, предпринял в 1928 году декан факультета воздушных сообщений и популяризатор космонавтики Николай Алексеевич Рынин. Он объявил об открытии при Ленинградском институте инженеров путей сообщения Секции межпланетных сообщений. Членами стали преподаватели института, инженеры и студенты. В 1929 году Рынин выступил в печати с предложением организовать национальный или международный научно-исследовательский институт межпланетных сообщений, подробно изложив структуру и задачи этого учреждения. Тогда же Секция приняла участие в организации первой лаборатории, главной задачей которой было определено изучение вопросов реактивного движения и межпланетных сообщений.
Стенд Константина Эдуардовича Циолковского (общий вид)
Макет лунного «ракетомобиля» конструкции Георгия Полевого
"Великая техническая проблема космического летания, – писал член Секции в журнале «Вестник знания», – как известно, давно уже вышла из утопической стадии. С окончательным теоретическим решением этой проблемы соединенными силами крупнейших европейских и американских работников физической и инженерно-технической науки в 1922-1928 годах – наступила фаза систематической экспериментальной проработки ракетных двигателей по путям, пролагаемым теорией.Если мы обратимся теперь к нашему Союзу, то должны будем с изумлением констатировать полную неувязку, существовавшую, до сих пор, между долей участия русской научной мысли в теоретической разработке идей звездоплавания и практическим и организационным оформлением этого участия. Русское изобретательство в лице народовольца Н. И. Кибальчича – как известно – первое выставило и разрешило в 1880 г. техническую идею реактивного летательного снаряда, т. е. подвело под астронавтику конкретный фундамент почти за полвека до «открытия» той же идеи на Западе. Русская же наука, в лице «калужского отшельника» К. Э. Циолковского, произвела весь математический и теоретико-механический анализ реактивного летания вне атмосферы, к которому независимо от Циолковского, но на 25 лет позже последнего пришла европейская наука в работах Оберта и др. Наконец, научная популяризация идей космического полета была проведена у нас еще в 1915 году, т. е. за 13 лет до выхода аналогичного издания в Германии [5].
Рисунок скафандра конструкции Георгия Полевого
Один из организаторов выставки Александр Яковлевич Федоров с макетом «ракетомобиля» своей конструкции
Советская научно-техническая мысль, обладающая безусловным международным приоритетом в области реактивной астронавтики, казалось бы, требует первенства и практической реализации великого плана. Ничего подобного, как сказано, мы не наблюдали до самых последних дней.Только в эти дни мы можем сообщить, наконец, о совершившейся организации в Ленинграде первой научно-исследовательской группы, сформировавшейся при Институте инж. путей сообщения и решившей приступить – при обещании поддержки со стороны НТУ ВСНХ – к детальной экспериментальной разработке связанных с реактивным летанием проблем. В группу вошел ряд работников различных, соприкасающихся с проблемой, специальностей, – инженеры: проф. Н. А. Рынин, А. Г. Воробьев, С. П. Сержер, К. Е. Вейгелин; физики – Я. И. Перельман, М. Л. Венгеров, В. Е. Львов и др.
Общее направление предпринимаемых в ближайшее время исследований будет всецело координировано с общим международным планом изучения реактивного летания. В докладе, прочитанном 25 февраля с. г. Я. И. Перельманом на открытом собрании группы в институте ИИПС, этот план был подытожен – кратко говоря – в следующих чертах.
Корабль в межпланетном пространстве (картина Георгия Полевого)
Международная дискуссия о горючем материале космической ракеты, в настоящие дни, привела к окончательному принятию за таковой материал нефти и ее продуктов.Сооружением нефтяных (до сих пор неизвестных технике) ракет, первоначально – малого пиротехнического типа, и займется, в одну из ближайших очередей, указанная нами секция ракетных исследований при ИИПС. В дальнейшем размер и заряд пороховых и нефтяных ракет сможет повышаться с расчетом на осуществление «страто-ракет», т. е. ракетных торпед, достигающих высот стратосферы (слоя атмосферы между 15 и 100 км и выше от земной поверхности), где, попав в сильно разреженное пространство, ракета должна будет перекрывать весьма значительные расстояния. Независимо ни от каких «межпланетных» соображений, опыты в этой стадии представят крупнейший хозяйственно-практический интерес. Нагруженные несколькими килограммами, напр. почты, страто-ракеты внесут важные сдвиги в технику связи.
Переходя к задачам более далекого будущего, к задачам собственно заатмосферного летания, сообщение Я. И. Перельмана указывает на исключительно-важный этап исследований, – а именно, на идею создания «искусственной луны», как промежуточной базы для межпланетных полетов.(…)
Никогда не теряя из вида достижения заветной цели, заатмосферных полетов, но отлично учитывая, что ближайшим этапом работ должна явиться реализация не заатмосферного, а внутриатмосферного реактивного летания, ленинградская научно-исследовательская группа вправе рассчитывать на внимание как со стороны научно-технических учреждений, так и на интерес общественности…"
Фактически с этого момента начала работу ЛенГИРД – Ленинградская группа изучения реактивного движения.
2.3. РАКЕТЫ И ДВИГАТЕЛИ ФРИДРИХА ЦАНДЕРА
Мы установили, что в 1920-е годы произошла настоящая революция в деле освоения космического пространства: время энтузиастов-изобретателей уходило в прошлое, им на смену явились энтузиасты с хорошим образованием, способные не только мечтать, но и долго всерьез работать над поставленной проблемой. Одним из наиболее ярких представителей новой когорты был Фридрих Цандер.
Фридрих Артурович Цандер родился 23 августа (по новому стилю) 1887 года в семье рижского врача и дочери саксонского камергера.
Его отец Артур Константинович был высокообразованным человеком, принадлежавшим к передовой российской интеллигенции. Круг его интересов поражал широтой: дипломированный доктор медицины увлекался музыкой, астрономией, географией, воздухоплаванием. Кроме того, Цандер-старший состоял в Рижском обществе естествоиспытателей, изучавшем природу Прибалтики; на собственные средства он даже покупал редких животных и птиц, передавая их в фонд Домского музея. Своих детей Артур Константинович с детства приобщал к исследовательской работе, к системному мышлению. Он, например, конструировал воздушные змеи и запускал их в присутствии детей, рассказывая последним о попытках создания летательных аппаратов тяжелее воздуха, об опытах Лилиенталя.
«Эта мысль, – писал он, – меня больше не оставляла. Уже рано я стал разыскивать созвездия на картах и их очертания запоминать.»
У отца была хорошая библиотека, и Фридрих много читал, предпочитая научную фантастику и книги о путешествиях. Все вместе это привело его в космонавтику.
Можно утверждать, что романы Жюля Верна «С Земли на Луну прямым путем за 97 часов 20 минут» и «Вокруг Луны» были главными книгами в жизни Фридриха Цандера. В отроческие годы он читал и перечитывал их множество раз. С книгой «С Земли на Луну» он не расставался никогда, до последних дней своей жизни. Составляя 15 августа 1925 года «Список романов и повестей о перелетах на другие планеты и на Луну», Фридрих Артурович поставил дилогию Жюля Верна первой в этом списке.
Одновременно Фридрих был горячим поклонником идеи организации полета на Марс и вступления в контакт с высокоразвитой марсианской цивилизацией. Он безоговорочно принял теорию Персиваля Лоуэлла, называл свою девушку Марсианкой и долгие годы хранил детскую зарисовку под названием «Жизнь на Марсе.»..
Благодаря чтению успеваемость Фридриха возросла, и шесть классов училища он окончил всего с одной удовлетворительной отметкой (по французскому языку). Хорошие результаты позволяли ему надеяться на поступление в дополнительный класс, после окончания которого он без экзаменов мог стать студентом либо Рижского политехнического института, либо Лесного института в Петербурге.
В 1904 году, успешно сдав вступительные экзамены, он получил право учиться в этом классе, где у учеников было куда больше свободы, чем на основном отделении. Им, например, разрешалось давать частные уроки, и Фридрих, воспользовавшись этим правом, записался репетитором. На заработанные деньги он покупал различные материалы, химические реактивы и приспособления для физических опытов. Он стал заниматься изобретательством, проводя простенькие исследования, расчеты, опыты.
12 сентября 1904 года Фридрих Цандер завел особую тетрадь. День ото дня он делал в ней записи, касающиеся его научной работы. В них можно найти и описания его экспериментов по преломлению света, и химические реакции, и результаты метеорологических наблюдений, и расчеты электротехнического характера, и проекты специальных приборов.
Отец всячески поощрял увлечения сына. Вскоре у Фридриха появились собственные химический стол и шкаф. Самостоятельная изобретательская работа, казалось, отодвинула на второй план его мечту о межпланетных перелетах. Но на самом деле он не забыл про нее – просто Фридрих не знал, с какой стороны подступиться к ее осуществлению, что конкретно делать для ее достижения.
Незадолго до зимних каникул произошло событие, запомнившееся Цандеру на многие годы. Учитель прочитал классу отрывок из статьи Циолковского «Исследование мировых пространств реактивными приборами», изданной в 1903 году.
«…В качестве исследователя атмосферы, – читал учитель, – предлагаю прибор, то есть род ракеты, но ракеты грандиозной и особенным образом устроенной. Мысль не новая, но вычисления, относящиеся к ней, дают столь замечательные результаты, что умолчать о них было бы большим грехом.»
Так Цандер узнал о том, как добраться до других миров. Жидкостная ракета – вот самый прямой путь к звездам.
Начало самостоятельных научных изысканий Фридриха Цандера в этой области относится к 1907-1908 годам, когда он впервые стал задумываться над такими вопросами, связанными с устройством космических кораблей, как «условия, определяющие форму корабля, место для горючего, переработка солнечного тепла, выбор движущей силы» и так далее.
18 сентября 1908 года Фридрих Цандер завел себе новую тетрадь «Космические (эфирные) корабли, которые обеспечат сообщение между звездами. Движение в мировом пространстве.» Это свидетельствует о серьезности его намерений заниматься проблемой межпланетных перелетов. С этого дня он более или менее регулярно делал записи по космической тематике. Первоначально они были посвящены достаточно простым вопросам: Цандер только «пробовал перо», входил в курс проблем космонавтики, осваивал методы решений ее задач. Он выполнил, например, расчет величины работы по подъему тела определенной массы на некоторую высоту над поверхностью Земли с учетом изменения с высотой ускорения свободного падения; оценил запас кислорода на борту космического аппарата, необходимый для обеспечения жизнедеятельности одного человека.
Постепенно появлялись собственные оригинальные проекты.
В 1909 году Фридрих Цандер впервые высказал мысль о желательности использования твердого строительного материала ракеты в качестве горючего – принцип «самосжигаемой ракеты.»
В мае 1910 года Цандеру пришла в голову мысль о том, чтобы бросить с Луны трос в точку, где его второй конец будет уравновешиваться притяжением Земли (коллинеарную точку либрации L 1), – таким образом получалось принципиально новое транспортное средство. Фридрих тотчас сделал математические выкладки, провел расчет троса и убедился, что идея эта навсегда останется фантастикой – никогда не будет создан материал достаточной прочности. Тем не менее в июле 1960 года идею переоткрыл ленинградский инженер Юрий Арцутанов, предложивший тросовую систему связи между Землей и искусственным объектом (станцией) на геостационарной орбите. С тех пор эта идея известна как концепция «космического лифта», а с появлением алмазных нанотрубок компания «LiftPort Group» объявила о том, что такой лифт будет построен в течение ближайших пятнадцати лет.
Однако расчеты привели его к неутешительным результатам: слишком мало отношение величины вертикальной силы к мощности, затрачиваемой на прохождение электрического тока по проводнику. Цандеру становится ясно, что с помощью этого эффекта поднять в космос летательный аппарат не удастся.
В 1911 году в петербургском «Вестнике воздухоплавания» начала печататься вторая часть работы Циолковского «Исследование мировых пространств реактивными приборами.» Печаталась она долго: в четырех номерах в 1911 году и в шести – в 1912 году. Цандер внимательно ознакомился с этой работой и нашел, что ряд вопросов, рассматриваемых Циолковским, ему уже известен. Например, в статье содержались результаты расчетов работы, затрачиваемой при подъеме тела на некоторую высоту, которыми он, Фридрих Цандер, занимался в 1908 году. Циолковский предлагал выращивать на борту космического аппарата продукты питания, но и этот вопрос был знаком Цандеру, также считавшему целесообразным организовать в космосе «садик» для членов экипажа.
Научно-технический уровень Фридриха Цандера все возрастал. Переломным стал день 18 сентября 1912 года, когда он в своей рукописи сформулировал ряд важных положений.
«Я хочу попытаться доказать, – начинает он свою работу, – что, даже используя известные в настоящее время топлива, космический аппарат сможет улететь далеко за пределы Земли.»
Расчеты, проведенные без учета аэродинамического сопротивления, показали, что выгодно сразу сжигать все топливо. Однако этот путь закрыт: большие перегрузки могут раздавить ракету. Стремясь, с одной стороны, выйти из этого затруднения, а с другой – обеспечить, по возможности, большую эффективность использования запасов топлива на борту, Цандер приходит к весьма плодотворной идее об отбрасывании ставших ненужными ракетных ступеней. Эта перспективная концепция была высказана им раньше Константина Циолковского и Германа Оберта. Только в записях американца Годдарда она встречается еще раньше – в январе 1909 года.
28 мая 1914 года Цандер блестяще защитил дипломную работу и 31 июля получил диплом об окончании Рижского политехнического института. За время, проведенное в этом институте, он превратился в исследователя, способного самостоятельно ставить и решать сложные научные задачи. Диплом с отличием давал ему право самостоятельно выбрать место работы, и он устроился на Рижском заводе «Проводник» – гигантском по тому времени предприятии резиновой промышленности. Позже в одной из своих автобиографий ученый объяснит выбор стремлением изучить производство и свойства резины, которая, по его мнению, будет «играть большую роль при изготовлении воздухонепроницаемых одежд и т. п. необходимых для межпланетных путешествий предметов.»
В ходе Первой мировой войны к лету 1915 года линия фронта приблизилась к Риге. Началась эвакуация промышленных предприятий в глубь России, и вместе с заводом «Проводник» Цандер переехал в Москву, с которой связана вся его последующая деятельность.
Несмотря на большую занятость по основной работе, он решил все же продолжить свои космические исследования. В 1915-1917 годах он вырастил на древесном угле горох, капусту и другие овощи. Это были опыты по «оранжерее авиационной легкости» (прообраз системы жизнеобеспечения). Выбор древесного угля в качестве почвы был продиктован его существенно меньшим удельным весом по сравнению с землей, а также тем, что он хорошо впитывает «всякие выделения» и тем самым «может держать воздух в оранжерее довольно чистым.»
Эти работы Цандера были продолжением его исследований по проблемам жизнеобеспечения, начатых еще в 1907 году. В одной из тетрадей того времени записано:
«Вещества, поглощающие углекислоту и другие возникающие газы. Регенерация кислорода. Переработка отходов: садик в космическом корабле?..»
Фридрих Артурович Цандер не был коммунистом и принял революцию довольно равнодушно. Позднее, однако, он определил свое политическое кредо так: «Сочувствую коммунизму.» В автобиографии вновь повторяет: «Сочувствую коммунизму с 1911 года.» Так или иначе, но Цандер был фанатиком своего дела, и смена исторических вех волновала его мало, главное – чтобы не препятствовали достижению поставленной цели. Для него Марс был даже не утопией, для него Марс был смыслом и сутью жизни.
Космические увлечения Цандера уже мешали основной работе на заводе «Проводник.» Стремясь как-то разрешить это противоречие, ученый в феврале 1919 года перешел на Госавиазавод № 4 (бывший завод «Мотор», эвакуировавшийся в Москву из Риги). Здесь он в период 1919-1922 годов участвовал в создании авиационных двигателей «М-11», «М-15», «М-26.» В свободное же время Цандер продолжал заниматься различными вопросами космонавтики, разрабатывая при этом проект межпланетного корабля-аэроплана и двигателя к нему.
В конце декабря 1921 года состоялась первая Московская губернская конференция изобретателей. На подсекции двигателей машиностроительной секции этой конференции Цандер выступил с докладами о проекте своего нефтяно-кислородного поршневого двигателя высокого давления и о космическом корабле-аэроплане.
На конференции доклад Цандера был оценен положительно, что очень его воодушевило. Он обратился к дирекции завода с просьбой дать ему годовой отпуск на разработку корабля-аэроплана. Коллектив завода его поддержал. На общем собрании постановили отчислять процент от заработка на этот фантастический проект.
15 июля 1922 года Цандер, отбросив последние сомнения, засел за чертежи космического самолета. Уже через полгода, с 10 февраля по 6 апреля 1923 года, Фридрих Артурович выпустил небольшую по объему, но емкую по содержанию работу «Описание межпланетного корабля системы Ф. А. Цандера, инженера-технолога.» Его проект был весьма оригинален и коренным образом отличался от работ других пионеров ракетно-космической техники.
В самом общем виде этот проект выглядит так. Межпланетный корабль Цандера служил фюзеляжем большого самолета и, кроме того, снабжался дополнительно небольшими крыльями, предназначенными для спуска. При полете в низших, более плотных слоях атмосферы в качестве силовой установки должен был служить либо поршневой двигатель особой конструкции, работавший на бензине и жидком кислороде, либо воздушно-реактивный двигатель, использовавший в качестве окислителя кислород окружающего воздуха.
При достижении же разреженных слоев атмосферы должны были включаться жидкостные ракетные двигатели, а ставшие ненужными части большого самолета, изготовленные из металлов с высокой теплотворной способностью, втягивались в корпус и расплавлялись с тем, чтобы использоваться в качестве дополнительного горючего. Для спуска на Землю или другие планеты, обладающие атмосферой, служили добавочные малые крылья, дававшие возможность совершать посадку без каких-либо затрат горючего.
Вот описание межпланетного космического корабля на основе аэроплана с жидкостным ракетным двигателем и сжигаемыми частями, приведенное в одной из работ Цандера:
Фридрих Артурович Цандер родился 23 августа (по новому стилю) 1887 года в семье рижского врача и дочери саксонского камергера.
Его отец Артур Константинович был высокообразованным человеком, принадлежавшим к передовой российской интеллигенции. Круг его интересов поражал широтой: дипломированный доктор медицины увлекался музыкой, астрономией, географией, воздухоплаванием. Кроме того, Цандер-старший состоял в Рижском обществе естествоиспытателей, изучавшем природу Прибалтики; на собственные средства он даже покупал редких животных и птиц, передавая их в фонд Домского музея. Своих детей Артур Константинович с детства приобщал к исследовательской работе, к системному мышлению. Он, например, конструировал воздушные змеи и запускал их в присутствии детей, рассказывая последним о попытках создания летательных аппаратов тяжелее воздуха, об опытах Лилиенталя.
Фридрих Артурович Цандер
Влияние отца на формирование интересов Фридриха было огромным. Позже, уже будучи известным ученым, Фридрих Артурович вспоминал, что под влиянием рассказов отца у него и зародилась идея осуществить перелет на другие планеты.«Эта мысль, – писал он, – меня больше не оставляла. Уже рано я стал разыскивать созвездия на картах и их очертания запоминать.»
У отца была хорошая библиотека, и Фридрих много читал, предпочитая научную фантастику и книги о путешествиях. Все вместе это привело его в космонавтику.
Можно утверждать, что романы Жюля Верна «С Земли на Луну прямым путем за 97 часов 20 минут» и «Вокруг Луны» были главными книгами в жизни Фридриха Цандера. В отроческие годы он читал и перечитывал их множество раз. С книгой «С Земли на Луну» он не расставался никогда, до последних дней своей жизни. Составляя 15 августа 1925 года «Список романов и повестей о перелетах на другие планеты и на Луну», Фридрих Артурович поставил дилогию Жюля Верна первой в этом списке.
Одновременно Фридрих был горячим поклонником идеи организации полета на Марс и вступления в контакт с высокоразвитой марсианской цивилизацией. Он безоговорочно принял теорию Персиваля Лоуэлла, называл свою девушку Марсианкой и долгие годы хранил детскую зарисовку под названием «Жизнь на Марсе.»..
Благодаря чтению успеваемость Фридриха возросла, и шесть классов училища он окончил всего с одной удовлетворительной отметкой (по французскому языку). Хорошие результаты позволяли ему надеяться на поступление в дополнительный класс, после окончания которого он без экзаменов мог стать студентом либо Рижского политехнического института, либо Лесного института в Петербурге.
В 1904 году, успешно сдав вступительные экзамены, он получил право учиться в этом классе, где у учеников было куда больше свободы, чем на основном отделении. Им, например, разрешалось давать частные уроки, и Фридрих, воспользовавшись этим правом, записался репетитором. На заработанные деньги он покупал различные материалы, химические реактивы и приспособления для физических опытов. Он стал заниматься изобретательством, проводя простенькие исследования, расчеты, опыты.
12 сентября 1904 года Фридрих Цандер завел особую тетрадь. День ото дня он делал в ней записи, касающиеся его научной работы. В них можно найти и описания его экспериментов по преломлению света, и химические реакции, и результаты метеорологических наблюдений, и расчеты электротехнического характера, и проекты специальных приборов.
Отец всячески поощрял увлечения сына. Вскоре у Фридриха появились собственные химический стол и шкаф. Самостоятельная изобретательская работа, казалось, отодвинула на второй план его мечту о межпланетных перелетах. Но на самом деле он не забыл про нее – просто Фридрих не знал, с какой стороны подступиться к ее осуществлению, что конкретно делать для ее достижения.
Незадолго до зимних каникул произошло событие, запомнившееся Цандеру на многие годы. Учитель прочитал классу отрывок из статьи Циолковского «Исследование мировых пространств реактивными приборами», изданной в 1903 году.
«…В качестве исследователя атмосферы, – читал учитель, – предлагаю прибор, то есть род ракеты, но ракеты грандиозной и особенным образом устроенной. Мысль не новая, но вычисления, относящиеся к ней, дают столь замечательные результаты, что умолчать о них было бы большим грехом.»
Так Цандер узнал о том, как добраться до других миров. Жидкостная ракета – вот самый прямой путь к звездам.
Начало самостоятельных научных изысканий Фридриха Цандера в этой области относится к 1907-1908 годам, когда он впервые стал задумываться над такими вопросами, связанными с устройством космических кораблей, как «условия, определяющие форму корабля, место для горючего, переработка солнечного тепла, выбор движущей силы» и так далее.
18 сентября 1908 года Фридрих Цандер завел себе новую тетрадь «Космические (эфирные) корабли, которые обеспечат сообщение между звездами. Движение в мировом пространстве.» Это свидетельствует о серьезности его намерений заниматься проблемой межпланетных перелетов. С этого дня он более или менее регулярно делал записи по космической тематике. Первоначально они были посвящены достаточно простым вопросам: Цандер только «пробовал перо», входил в курс проблем космонавтики, осваивал методы решений ее задач. Он выполнил, например, расчет величины работы по подъему тела определенной массы на некоторую высоту над поверхностью Земли с учетом изменения с высотой ускорения свободного падения; оценил запас кислорода на борту космического аппарата, необходимый для обеспечения жизнедеятельности одного человека.
Постепенно появлялись собственные оригинальные проекты.
В 1909 году Фридрих Цандер впервые высказал мысль о желательности использования твердого строительного материала ракеты в качестве горючего – принцип «самосжигаемой ракеты.»
В мае 1910 года Цандеру пришла в голову мысль о том, чтобы бросить с Луны трос в точку, где его второй конец будет уравновешиваться притяжением Земли (коллинеарную точку либрации L 1), – таким образом получалось принципиально новое транспортное средство. Фридрих тотчас сделал математические выкладки, провел расчет троса и убедился, что идея эта навсегда останется фантастикой – никогда не будет создан материал достаточной прочности. Тем не менее в июле 1960 года идею переоткрыл ленинградский инженер Юрий Арцутанов, предложивший тросовую систему связи между Землей и искусственным объектом (станцией) на геостационарной орбите. С тех пор эта идея известна как концепция «космического лифта», а с появлением алмазных нанотрубок компания «LiftPort Group» объявила о том, что такой лифт будет построен в течение ближайших пятнадцати лет.
Схема одной центральной ракеты со многими ракетами и сосудами для жидкого горючего и кислорода (по Цандеру)
В июне 1910 года Цандер проанализировал возможность использования магнитного поля Земли для движения космических кораблей. В своих записках он отметил, что на проводник, по которому с востока на запад проходит электрический ток, в магнитном поле Земли действует сила, перпендикулярная магнитным силовым линиям. Эта сила может быть разложена на две составляющие: горизонтальную и вертикальную. Если при этом горизонтальную составляющую каким-то образом скомпенсировать, то под действием вертикальной составляющей проводник (то есть космический аппарат) будет подниматься вверх.Однако расчеты привели его к неутешительным результатам: слишком мало отношение величины вертикальной силы к мощности, затрачиваемой на прохождение электрического тока по проводнику. Цандеру становится ясно, что с помощью этого эффекта поднять в космос летательный аппарат не удастся.
В 1911 году в петербургском «Вестнике воздухоплавания» начала печататься вторая часть работы Циолковского «Исследование мировых пространств реактивными приборами.» Печаталась она долго: в четырех номерах в 1911 году и в шести – в 1912 году. Цандер внимательно ознакомился с этой работой и нашел, что ряд вопросов, рассматриваемых Циолковским, ему уже известен. Например, в статье содержались результаты расчетов работы, затрачиваемой при подъеме тела на некоторую высоту, которыми он, Фридрих Цандер, занимался в 1908 году. Циолковский предлагал выращивать на борту космического аппарата продукты питания, но и этот вопрос был знаком Цандеру, также считавшему целесообразным организовать в космосе «садик» для членов экипажа.
Научно-технический уровень Фридриха Цандера все возрастал. Переломным стал день 18 сентября 1912 года, когда он в своей рукописи сформулировал ряд важных положений.
«Я хочу попытаться доказать, – начинает он свою работу, – что, даже используя известные в настоящее время топлива, космический аппарат сможет улететь далеко за пределы Земли.»
Расчеты, проведенные без учета аэродинамического сопротивления, показали, что выгодно сразу сжигать все топливо. Однако этот путь закрыт: большие перегрузки могут раздавить ракету. Стремясь, с одной стороны, выйти из этого затруднения, а с другой – обеспечить, по возможности, большую эффективность использования запасов топлива на борту, Цандер приходит к весьма плодотворной идее об отбрасывании ставших ненужными ракетных ступеней. Эта перспективная концепция была высказана им раньше Константина Циолковского и Германа Оберта. Только в записях американца Годдарда она встречается еще раньше – в январе 1909 года.
28 мая 1914 года Цандер блестяще защитил дипломную работу и 31 июля получил диплом об окончании Рижского политехнического института. За время, проведенное в этом институте, он превратился в исследователя, способного самостоятельно ставить и решать сложные научные задачи. Диплом с отличием давал ему право самостоятельно выбрать место работы, и он устроился на Рижском заводе «Проводник» – гигантском по тому времени предприятии резиновой промышленности. Позже в одной из своих автобиографий ученый объяснит выбор стремлением изучить производство и свойства резины, которая, по его мнению, будет «играть большую роль при изготовлении воздухонепроницаемых одежд и т. п. необходимых для межпланетных путешествий предметов.»
В ходе Первой мировой войны к лету 1915 года линия фронта приблизилась к Риге. Началась эвакуация промышленных предприятий в глубь России, и вместе с заводом «Проводник» Цандер переехал в Москву, с которой связана вся его последующая деятельность.
Несмотря на большую занятость по основной работе, он решил все же продолжить свои космические исследования. В 1915-1917 годах он вырастил на древесном угле горох, капусту и другие овощи. Это были опыты по «оранжерее авиационной легкости» (прообраз системы жизнеобеспечения). Выбор древесного угля в качестве почвы был продиктован его существенно меньшим удельным весом по сравнению с землей, а также тем, что он хорошо впитывает «всякие выделения» и тем самым «может держать воздух в оранжерее довольно чистым.»
Эти работы Цандера были продолжением его исследований по проблемам жизнеобеспечения, начатых еще в 1907 году. В одной из тетрадей того времени записано:
«Вещества, поглощающие углекислоту и другие возникающие газы. Регенерация кислорода. Переработка отходов: садик в космическом корабле?..»
Фридрих Артурович Цандер не был коммунистом и принял революцию довольно равнодушно. Позднее, однако, он определил свое политическое кредо так: «Сочувствую коммунизму.» В автобиографии вновь повторяет: «Сочувствую коммунизму с 1911 года.» Так или иначе, но Цандер был фанатиком своего дела, и смена исторических вех волновала его мало, главное – чтобы не препятствовали достижению поставленной цели. Для него Марс был даже не утопией, для него Марс был смыслом и сутью жизни.
Космические увлечения Цандера уже мешали основной работе на заводе «Проводник.» Стремясь как-то разрешить это противоречие, ученый в феврале 1919 года перешел на Госавиазавод № 4 (бывший завод «Мотор», эвакуировавшийся в Москву из Риги). Здесь он в период 1919-1922 годов участвовал в создании авиационных двигателей «М-11», «М-15», «М-26.» В свободное же время Цандер продолжал заниматься различными вопросами космонавтики, разрабатывая при этом проект межпланетного корабля-аэроплана и двигателя к нему.
В конце декабря 1921 года состоялась первая Московская губернская конференция изобретателей. На подсекции двигателей машиностроительной секции этой конференции Цандер выступил с докладами о проекте своего нефтяно-кислородного поршневого двигателя высокого давления и о космическом корабле-аэроплане.
На конференции доклад Цандера был оценен положительно, что очень его воодушевило. Он обратился к дирекции завода с просьбой дать ему годовой отпуск на разработку корабля-аэроплана. Коллектив завода его поддержал. На общем собрании постановили отчислять процент от заработка на этот фантастический проект.
15 июля 1922 года Цандер, отбросив последние сомнения, засел за чертежи космического самолета. Уже через полгода, с 10 февраля по 6 апреля 1923 года, Фридрих Артурович выпустил небольшую по объему, но емкую по содержанию работу «Описание межпланетного корабля системы Ф. А. Цандера, инженера-технолога.» Его проект был весьма оригинален и коренным образом отличался от работ других пионеров ракетно-космической техники.
Схема межпланетного корабля системы Цандера
Основные идеи, заложенные в проекте корабля-аэроплана, были опубликованы Цандером в журнале «Техника и жизнь» в 1924 году в статье «Перелеты на другие планеты.»В самом общем виде этот проект выглядит так. Межпланетный корабль Цандера служил фюзеляжем большого самолета и, кроме того, снабжался дополнительно небольшими крыльями, предназначенными для спуска. При полете в низших, более плотных слоях атмосферы в качестве силовой установки должен был служить либо поршневой двигатель особой конструкции, работавший на бензине и жидком кислороде, либо воздушно-реактивный двигатель, использовавший в качестве окислителя кислород окружающего воздуха.
При достижении же разреженных слоев атмосферы должны были включаться жидкостные ракетные двигатели, а ставшие ненужными части большого самолета, изготовленные из металлов с высокой теплотворной способностью, втягивались в корпус и расплавлялись с тем, чтобы использоваться в качестве дополнительного горючего. Для спуска на Землю или другие планеты, обладающие атмосферой, служили добавочные малые крылья, дававшие возможность совершать посадку без каких-либо затрат горючего.
Вот описание межпланетного космического корабля на основе аэроплана с жидкостным ракетным двигателем и сжигаемыми частями, приведенное в одной из работ Цандера:
Модель межпланетного корабля системы Цандера
"На чертеже(…) дана разработанная мною схема аэроплана, у которого наружные части могут втягиваться при помощи конических барабанов с образующей соответственной формы, на которые наматываются тросы, втягивающие секции крыльев и все остальные части в сосуд для расплавления и использования в качестве горючего. Ввиду того, что пути отдельных частей составляют в среднем не больше 5-8 м, барабаны выходят малыми; части аэроплана, которыми при этом можно воспользоваться, мною были до некоторой степени исследованы и рассчитаны на крепость; оказывается, что такой аэроплан мог бы взять в счет веса разбираемых соединений с собою приблизительно лишь на 10% от общего веса аэроплана меньше жидкого горючего, чем обыкновенный аэроплан. Крылья аэроплана состоят из отдельных секций, находящихся в особой раме; они занижают наибольшую площадь из тех (частей), которые подлежат перемещению; но в некоторых конструкциях аэропланов для увеличения скорости полета площадь крыльев может уменьшаться во время полета до У части нормальной величины, так что произведенное здесь перемещение – только один шаг вперед. Остальные части: рули большого аэроплана и высокую подставку втягивать, по моим подсчетам, уже нетрудно. К концу полета от аэроплана может оставаться только корпус; на нем маленькие крылья(…) и маленькие рули. Некоторые части корпуса также могут еще быть, в случае необходимости, после значительного уменьшения веса корабля использованы в качестве горючего.(…) Схемы складывания и втягивания частей, а также и порядок производства этих работ могут быть самыми разнообразными, и здесь представляется изобретательству еще широкое поле. Начинать сжигание надо с наименее необходимых и наиболее дешевых частей. Во многих случаях может потребоваться сжигание лишь небольшого количества частей, а не всех имеющихся. Необходимо стремиться к наибольшей простоте и дешевизне сжигаемых деталей. По мере усовершенствования количество сжигаемых частей будет уменьшаться, но пока идет вопрос о «завоевании» межпланетного пространства, цена одного аэроплана будет играть лишь весьма незначительную роль.