Итак, самолет, обладающий скоростью 4 километра в секунду, способен облететь вокруг Земли с посадкой на том же аэродроме. Очевидно, что при большей скорости самолет сможет залететь еще дальше – перелететь свой аэродром. Так можно, вероятно, облететь вокруг Земли дважды, трижды...

А нельзя ли заставить самолет обращаться вокруг Земли бесконечно долго? Ведь обращаются же так Луна вокруг Земли и Земля вокруг Солнца?

Конечно, можно, но для этого должны быть выполнены определенные условия.

Прежде всего такой самолет должен летать вокруг Земли на очень большой высоте, чтобы сопротивление воздуха практически не сказывалось, не уменьшало скорости полета. Иначе двигатель самолета должен будет непрерывно работать, чтобы восстанавливать эту скорость. А это, конечно, невозможно: двигатель самолета в таком полете работать не должен, за исключением начального периода разгона, так как в противном случае полет этот очень быстро закончится из-за выработки всего топлива, запасенного на самолете. Если бы Луна совершала свой полет вокруг Земли в атмосфере, то мы бы не только давно лишились очарования лунных ночей, но и сама Земля, вероятно, уже давно перестала бы существовать в результате катастрофы при неизбежном падении Луны на Землю.

Конечно, идеальным был бы полет в мировом пространстве, на расстоянии в тысячи и десятки тысяч километров от Земли. Однако необходимости в таком углублении в мировое пространство нет. Даже и на гораздо меньших высотах полет становится уже вполне возможным. Траектория полета в верхних слоях атмосферы будет, конечно, не круговой, а спиральной, с постепенным снижением, вызываемым сопротивлением воздуха, но снижение это будет небольшим – тем меньшим, чем больше высота полета.

Практически можно считать, что самолет, летящий вокруг Земли на высоте примерно 200 километров, будет описывать почти точный круг. Может быть, лишь время от времени – раз в несколько дней – летчику придется включать на короткое время двигатель, чтобы восстановить высоту. Итак, первое условие – высота полета не меньше 200 километров.

Второе очевидное условие – это достаточная скорость полета. Легко видеть, что эта скорость должна быть строго определенной. Если она уменьшится, то самолет начнет терять высоту; если увеличится, то он будет удаляться от Земли. Чему же равна эта так называемая круговая* скорость, при которой высота самолета над Землей будет оставаться постоянной?

Итак, при скорости 7,9 километра в секунду самолет станет спутником Земли, а при скорости отрыва, равной 11,2 километра в секунду, навсегда покинет ее. Что же произойдет с самолетом, имеющим скорость больше круговой, но меньше скорости отрыва – например, 9 или 10 километров в секунду? При такой скорости самолет тоже станет спутником Земли и будет бесконечно обращаться вокруг нее. Но только обращаться он будет не по круговой орбите, а по эллиптической, тем более вытянутой, чем ближе скорость самолета к скорости отрыва.
 

Искусственный спутник может обращаться вокруг Земли только в плоскости большого круга.

Наконец, существует еще одно – третье – условие для того, чтобы самолет стал спутником Земли. Свой полет вокруг Земли такой самолет должен совершать в плоскости большого круга, то-есть в одной из плоскостей, проходящих через центр земного шара. Понятно, что чем выше летит самолет над Землей, тем с меньшей круговой скоростью он должен лететь, ибо при этом он все медленнее падает на Землю. Если бы самолет летел на таком же расстоянии от Земли, на каком находится от нее Луна, то его скорость равнялась бы скорости движения Луны вокруг Земли, то-есть примерно 1 километру в секунду**.

Легко подсчитать, за сколько времени самолет, летящий с круговой скоростью, совершит один оборот вокруг Земли, то-есть каков будет период обращения вокруг Земли этого ее нового спутника.

Так, например, при полете у самой Земли период его обращения будет равен примерно 5050 секундам, или 1 часу 24 минутам. Меньше чем за 1 1/2 часа вокруг света!

С увеличением высоты полета период обращения будет увеличиваться. На высоте, равной земному радиусу, то-есть 6378 километрам, период обращения будет равен уже примерно 14 200 секундам, или почти 4 часам.

Очень интересной оказывается такая высота полета, на которой период обращения самолета вокруг Земли будет в точности равен 24 часам, то-есть периоду одного оборота Земли вокруг своей оси. Эту высоту легко определить – она равна 5,64 земного радиуса, или примерно 35 900 километрам. Если самолет будет мчаться на такой высоте вокруг Земли в плоскости экватора в том же направлении, в котором вращается Земля, то-есть с запада на восток, со скоростью, равной круговой скорости на этой высоте (примерно 3070 метров в секунду), то он будет как бы висеть неподвижно над одной и той же точкой земной поверхности. Такой самолет будет напоминать вертолет, парящий неподвижно над Землей, хотя вместе с тем он будет с головокружительной скоростью мчаться вокруг нее. Если бы высота не была такой большой, то с такого космического самолета можно было бы спуститься но веревочной лестнице с таким же успехом, с каким это сделал летчик, доставивший с вертолета, парившего над стадионом «Динамо» в Москве, букет цветов футбольной команде, выигравшей первенство СССР по футболу.

Своеобразной особенностью обладает и орбита, радиус которой на 58 тысяч километров меньше радиуса лунной орбиты, равной, как известно, примерно 380 тысячам километров. Спутник, вращающийся по такой орбите, может находиться все время на прямой, соединяющей центры Земли и Луны, – он будет неизменно виден на фоне лунного диска.

Циолковский первый в мире понял, какое огромное значение могут иметь искусственные спутники Земли для решения проблемы межпланетного полета, да и для многих других научных целей. Теперь уже во всем мире считается общепризнанным, что создание искусственных спутников Земли должно быть одним из важнейших этапов в борьбе за покорение мирового пространства.
 

Строительство искусственного спутника Земли.

По мнению Циолковского, после первых успешных полетов космических ракет по круговым орбитам вокруг Земли сначала без людей, а потом с людьми, после выяснения многих вопросов, с которыми связано осуществление таких полетов, надо будет приступить к созданию постоянного спутника больших размеров, целого острова у берегов Земли. На этом острове должно находиться значительное население – большая группа специалистов, выполняющих многочисленные и важные обязанности. Время от времени эти специалисты будут заменяться другими, прибывающими на остров с Большой Земли. Циолковский считал, что вслед за этим первым островом будут созданы и другие, разных размеров, на разных высотах, в том числе и на очень значительных – 100, 150 тысяч километров.

Кондратюку принадлежит мысль о создании таких межпланетных станций, вращающихся не вокруг Земли, а вокруг Луны, это были бы уже спутники спутника Земли. Затем такие же поселения могли бы быть созданы и вблизи других планет солнечной системы – в первую очередь около Венеры и Марса. Можно было бы создать и новые планеты, вращающиеся вокруг Солнца.

Создание межпланетных станций имело бы огромное значение. Эти станции могут выполнять важнейшие функции – как самостоятельные, так и в отношении организации межпланетных сообщений.

Трудно переоценить роль, которую могли бы сыграть межпланетные станции в развитии науки. Уже только обсерватория, устроенная на такой станции, значила бы больше, чем все обсерватории мира, вместе взятые. Ведь такая обсерватория находилась бы по ту сторону многосоткилометрового слоя запыленной, мутной, несмотря на всю свою кажущуюся прозрачность, земной атмосферы, которая представляет собой главное препятствие для многих и многих астрономических наблюдений. Неудивительно, что астрономы у нас на Земле упорно залезают со своими приборами на высокие горы, забираются в районы, славящиеся чистотой воздуха. И наиболее ценные результаты наблюдений получены именно такими обсерваториями.

Запыленность воздуха, которую мы не замечаем простым глазом, и непрерывное «кипение», перемешивание атмосферы становятся страшным злом, когда глаз вооружается мощным телескопом, чтобы с его помощью проникнуть далеко вглубь вселенной. Именно эта неполная прозрачность воздуха ставит практический предел возможному увеличению, которое может быть получено с помощью астрономических инструментов. Практически используется увеличение не больше чем в 500 раз, хотя с помощью самых мощных из имеющихся телескопов можно получить увеличение и в несколько тысяч раз.

Оптика позволила бы создать гораздо более совершенные астрономические инструменты, но их совершенство оказывается на Земле бесполезным – изображение становится мутным, расплывчатым, нечетким. Чем больше увеличение, тем сильнее сказывается недостаточная прозрачность атмосферы. Зачастую большой телескоп оказывается поэтому хуже, чем малый, а глаз астронома – лучше фотоаппарата. Это препятствие будет незнакомо астрономам межпланетной станции. И как им будут завидовать их земные коллеги!

На заатмосферной обсерватории можно будет наконец получить вполне достоверные фотоснимки Марса и других планет, до конца разгадать тайну «каналов» на Марсе, попытаться проникнуть через непроницаемую пелену облаков, окутывающих Венеру. Можно будет проверить правильность гипотезы советских астрономов о том, что Плутон – только самая крупная из небольших планет, образующих второе, внешнее, астероидное кольцо в нашей солнечной системе. Можно будет рассмотреть многие новые галактики, значительно расширить пределы видимой нами части вселенной – метагалактики. Вот сколько увлекательных задач поможет решить такая обсерватория!

Земная атмосфера мешает астрономическим наблюдениям не только вследствие своей недостаточной прозрачности. Атмосфера рассеивает солнечный свет, и если мы обязаны этому рассеянному, диффузному свету замечательным голубым цветом неба, то астрономам этот свет причиняет массу неприятностей. Ведь именно поэтому рабочий день астрономов – это ночь, когда свет солнца не мешает видеть звезды и планеты. Именно поэтому так дорожат астрономы драгоценными мгновениями солнечного затмения, позволяющими фотографировать и изучать солнечную корону, которую нельзя видеть в ярких лучах Солнца ни в какое другое время.

На заатмосферной обсерватории все будет иначе. Слепящий блеск Солнца будет еще более ярким на фоне бархатно-черного неба, и все же он не будет затмевать холодного света немигающих, как бы замороженных звезд, заполняющих небосвод в гораздо большем числе, чем те 3000, которые нам удается видеть с Земли даже в самые звездные ночи. Астрономам заатмосферной обсерватории удастся увидеть и сфотографировать еще ни разу никем не виданное зрелище – солнечную корону не затененного Луной Солнца, длиннейшие языки раскаленных газов – протуберанцы, вырывающиеся не из-за черного диска Луны, а непосредственно из пылающего дневного светила, затененного лишь... кусочком картона. И эта возможность будет предоставляться не на мгновения полного солнечного затмения***, а ежедневно на многие часы подряд. Точно так же можно будет наконец изучить как следует области неба, лежащие около Солнца. В частности, значительно облегчится наблюдение Меркурия, очень затрудненное на Земле из-за близости Меркурия к Солнцу: он не отходит от пылающего солнечного диска больше, чем на 18–20°.
 

Заатмосферная обсерватория сделает возможным применение новых, более действенных методов астрономических наблюдений. Ведь с тех времен, когда люди впервые начали изучать небо, и, по существу, до последних лет единственным источником наших сведений о небесных телах было их видимое и только отчасти инфракрасное и ультрафиолетовое излучение. Спектральное разложение видимого света вызвало огромный прогресс в астрономии, позволило ученым установить химический состав звезд, находящихся на огромных, трудно поддающихся представлению расстояниях от Земли. Оно позволило определить температуру раскаленных небесных тел, законы их движения, состояние атомов в этих телах. Фотографии, сделанные в определенных лучах спектра, позволили советскому ученому Г. А. Тихову не только установить наличие растительной жизни на Марсе, но и определить отличия марсианской флоры от земной, положив начало новой науке о растительной жизни на планетах – астроботанике, и многое, многое другое. И все же в основе всех методов наблюдения оставался, по существу, один только видимый свет.

И только совсем недавно учеными был сделан новый шаг в направлении расширения средств познания вселенной, шаг, который сразу привел к поистине замечательным результатам – в астрономии было применено радио. Эта мысль возникла в 1928 году у советских ученых Л. И. Мандельштама и Н. Д. Папалекси. Они предложили послать в небо мощный радиолуч, который пробил бы «электрический потолок» Земли – ионосферу. Отражение такого луча от небесных тел можно было бы зарегистрировать в качестве радиоэха земными приемниками. Эта мысль была впервые практически осуществлена в 1946 году, когда было получено радиоэхо с Луны.

Но разработанные для подобных целей чувствительные приемные устройства принимали какие-то радиосигналы и тогда, когда их никто с Земли не посылал. Оказалось, что эти сигналы приходят из глубин мирового пространства, что Солнце и звезды сами излучают радиоволны. Этим было положено начало радиоастрономии, за несколько лет сделавшей замечательные открытия: были открыты невидимые источники радиоизлучения, названные радиозвездами и радиогалактиками; обнаружено, что излучает радиоволны несветящийся и потому невидимый межзвездный газ – водород, и т. д.

В последнее время было с несомненностью установлено, что источником особо сильного радиоизлучения являются так называемые новые и сверхновые звезды. Мощные потоки радиолучей, идущие к нам из глубин космоса, являются в этом случае отзвуками тех таинственных процессов, которые происходят внутри звезд и заставляют вдруг некоторые из них раздуваться подобно колоссальному мыльному пузырю, отчего скромная, едва видимая, а то и вовсе невидимая звездочка начинает внезапно ослепительно сиять на ночном небосводе. Недавно было обнаружено, что мощное радиоизлучение, идущее к нам из созвездия Лебедь, вызвано происходящим в этом созвездии столкновением двух галактик – сталкиваются миллиарды звезд.
 

Радиотелескоп - установка для приема радиоизлучения вселенной.

К сожалению, на земной поверхности мы можем наблюдать далеко не все излучение мирового пространства. По существу, до нас доходят только лучи, как бы прорывающиеся через два узеньких окошка – обыкновенный видимый свет, и радиолучи с длиной волны примерно от 1 сантиметра до 20 метров. Все остальные лучи поглощаются земной атмосферой: и радиолучи с длиной волны больше 20 метров, и электромагнитное излучение с длиной волны меньше 1 сантиметра, и большая часть инфракрасного и ультрафиолетового излучения, и рентгеновское излучение с длиной волны меньше одной десятимиллионной миллиметра.

Иное дело – на заатмосферной обсерватории. Весь спектр электромагнитного излучения вещества станет в руках астрономов этой обсерватории активным орудием изучения вселенной. Это будет могучее оружие, ибо установлено, например, что наша звездная система – галактика – гораздо более «прозрачна» для некоторых радиоволн, чем для видимого излучения. И кто знает, какие новые формы существования бесконечной материи удастся открыть с помощью этого средства познания?

Не в меньшей степени это касается и корпускулярного излучения вселенной, то-есть потоков материальных частиц, которые мчатся к нам на Землю из глубин космоса и в своем абсолютном большинстве «погибают» в атмосфере. Только вне атмосферы на искусственном спутнике появится наконец возможность всестороннего изучения этих потоков.

И еще один вид астрономических наблюдений, совершенно невозможный на Земле, станет заурядным на заатмосферной обсерватории: станет наконец доступной для изучения планета, о которой мы до сих пор знаем так много и вместе с тем так мало. Речь идет о планете, на которой мы с вами живем. Как много ценного можно было бы получить, если бы хоть одному из земных жителей удалось взглянуть на Землю со стороны, издалека.

Если бы нам удалось взглянуть на нее глазами «постороннего», то это оказало бы большую помощь земным астрономам в изучении других планет. Достаточно указать, например, на то, что астрономы знают способность отражать солнечный свет, так называемое альбедо («альбедо» по-испански – «белизна») других планет, но не знают альбедо Земли, и это не позволяет с достаточной достоверностью судить о характере поверхности планет****.
 

Не только одни астрономические наблюдения Земли будут возможны с ее искусственного спутника. С такого спутника можно будет осуществлять многие наблюдения, непосредственно касающиеся нашей земной жизни; можно будет изучать многие земные явления, недоступные для изучения с Земли. Ведь с наблюдательного пункта, лежащего на большом расстоянии от земной поверхности, с этой наблюдательной вышки необычайной высоты, можно охватывать глазом огромные пространства земной поверхности. Это открывает совершенно новые возможности в отношении геофизики, картографирования, метеорологии. Чего стоит одно наблюдение за движением грозовых фронтов или облаков одновременно на миллионах и десятках миллионов квадратных километров земной поверхности!***** Служба предсказания погоды обогатилась бы ценнейшим орудием и стала бы действовать гораздо более уверенно.
 

А например, наблюдения за передвижкой льдов в полярных районах и многое другое. Некоторые виды таких наблюдений уже осуществляются с помощью стратосферных ракет. Но разве можно сравнить ценность наблюдений, длящихся мгновения, с постоянными, длительными, непрерывными наблюдениями на спутнике?

Наряду с астрономами, метеорологами, картографами попасть в заатмосферную лабораторию стремились бы и многие другие ученые. Физико-химики получили бы для исследования свойств молекул и атомов необычайно благоприятные условия, неосуществимые пока на Земле: небывалый, практически абсолютный вакуум, большой температурный диапазон с возможностью использовать наиболее низкие температуры неограниченно долго, а не в течение лишь очень коротких промежутков времени, как это пока возможно на Земле, мощный поток электромагнитного и корпускулярного излучения. Биологи и физиологи изучали бы действие мирового пространства на различные проявления жизни; магнитологи получили бы в свои руки новое оружие исследования магнитного поля Земли и, в частности, влияния на это поле магнитных бурь на Солнце; ядерные физики «блаженствовали» бы в мощных потоках неослабленных космических лучей, и т. д.

Искусственный спутник был бы неоценимой по значению солнечной лабораторией, изучающей жизнь Солнца, процессы на нем, играющие такую большую роль в нашей земной жизни. Для полноты таких исследований спутник должен совершать свои полеты вокруг Земли по крайней мере в течение нескольких оборотов Солнца вокруг своей оси, а ведь один такой оборот Солнце делает за 27 дней******.
 

Чрезвычайно ценным свойством обсерватории на спутнике была бы возможность осуществлять наблюдения непрерывно, вне зависимости от времени дня или года, вне зависимости от влияния погоды, причиняющей столько неприятностей астрономам на Земле.

Но наблюдение и изучение вселенной не исчерпывает всех возможностей искусственного спутника. Наряду с такой пассивной ролью, весьма, конечно, важной, спутники в состоянии осуществлять и очень активное вмешательство в земные дела. Они могут принести большую практическую пользу людям. В настоящее время можно наметить только некоторые методы такого вмешательства, но нет сомнения, что в будущем, по мере увеличения числа спутников и накопления опыта, будут найдены всё новые и новые возможности подобного использования этих искусственных филиалов Земли на небе.

По существу, уже метеорологическая служба спутников представляет собой весьма активную их роль. Не меньшее значение могут иметь такие спутники в качестве станций ретрансляции передач телевидения. В настоящее время любоваться у себя дома волшебным искусством мастеров балета Большого театра, видеть, сидя в удобном кресле у телевизора, прославленные спектакли МХАТ или спортивные состязания, идущие на московском стадионе «Динамо», – короче говоря, использовать чудеса телевидения, этого замечательного достижения человеческого гения, могут только счастливчики, живущие на расстоянии не более чем 100 с небольшим километров от знаменитой Шаболовки – улицы в Москве, на которой находится Московский телецентр. Это объясняется тем, что телепередачи ведутся с помощью очень коротких радиоволн, длиной в несколько метров, а эти волны слабо отражаются от ионосферы. Поэтому передачи на таких волнах уверенно можно принимать только в так называемой зоне прямой видимости передающей станции, куда непосредственно проникают излучаемые ею прямые радиолучи.

Если же снабдить искусственный спутник Земли ретранслирующей станцией, принимающей передачи телецентра и передающей их вновь, то дальность передач может быть неизмеримо большей. Зона прямой видимости со спутника столь велика, что с помощью всего пяти-шести таких плавающих вокруг Земли по «суточной» орбите ретранслирующих станций можно было бы, например, обслужить телепередачами такие пространства, на которых проживает до 90 процентов всего населения земного шара. Эта цепь спутников могла бы быть полезной не только для телевидения, но с успехом заменила бы все земные радио- и телеграфные станции, избавила бы радиосвязь от неизбежных на Земле помех, сэкономила миллионы тоны кабеля и проводов.

С помощью спутников можно улучшить использование энергии Солнца на службе человечества. Одна из таких возможностей связана с ночным освещением больших городов. Мощные зеркала, установленные на искусственном спутнике, могли бы посылать отраженные солнечные лучи на Землю в ночные часы, когда на Земле солнце уже зашло, а высоко летящий над Землей спутник все еще купается в солнечных лучах. Два-три таких спутника со специально подобранными орбитами могут сделать московскую ночь светлой, как день, без затраты электрической энергии. Вечное бесплатное освещение...

Направленные со спутников солнечные лучи могут не только освещать, но и обогревать Землю. На спутниках можно устроить тончайшие металлические зеркала огромной поверхности – в несколько квадратных километров или даже десятков квадратных километров. Отсутствие атмосферы позволило бы сделать такие зеркала очень легкими. Эти зеркала могут фокусировать, как это делается с помощью зажигательного стекла, не ослабленные атмосферой солнечные лучи на относительно небольшом участке земной поверхности, повышая там температуру настолько, что лед будет бурно таять или вода кипеть. При большом количестве таких огнедышащих спутников можно было бы рассчитывать на активное вмешательство в «кухню погоды» на Земле и даже, может быть, на постепенное изменение климатических условий в определенных районах земного шара. С их помощью можно было бы, вероятно, вызывать дождь или предотвращать его, воздействовать на циклоническую деятельность в атмосфере, создавая и разрушая циклоны и антициклоны, меняя направление их движения. Такое вмешательство могло бы быть особенно эффективным, если бы можно было заставить висеть спутник над одними и теми же районами земного шара, в особенности бедными естественным солнечным теплом, – например, полярными. Однако, к сожалению, такое «парение» возможно только при полете спутника над экватором, где и без того солнечных лучей более чем достаточно.

Исключительно богаты возможности использования искусственных спутников в науке, технике, народном хозяйстве, как указывал еще сам автор этой идеи – Константин Эдуардович Циолковский. И только лишним доказательством разложения части буржуазных ученых, поставивших себя на службу поджигателям войны, является чудовищное извращение этих высокогуманных идей Циолковского – намерение превратить спутники в оружие массового уничтожения людей. Если концентрировать солнечные лучи – то для того, чтобы сжигать города, если управлять по радио со спутников – то полетом снарядов-роботов, начиненных атомными бомбами, – вот о чем мечтают такие «ученые». Но мудра русская пословица: «Бодливой корове бог рог не дает». Победа останется за передовой наукой, строящей светлое будущее человечества, а на всех и всяческих изуверов от науки прогрессивное человечество сумеет надеть смирительные рубашки.

Весьма важное значение придавал Циолковский спутникам и в решении проблемы межпланетных сообщений. В настоящее время это значение является общепризнанным. Даже простейший межпланетный полет – на Луну, с посадкой на нее и возвратом на Землю – при современном уровне развития реактивной техники практически невозможен, об этом будет идти речь в следующих главах. Однако не только этот, но и более сложные межпланетные полеты становятся возможными уже сейчас при использовании спутников в качестве своеобразных заправочных колонок мирового пространства. На таких спутниках могут быть постепенно накоплены запасы топлива, которыми межпланетные корабли смогут затем пользоваться для пополнения своих опустевших баков.

Не меньшее значение спутники могут иметь в качестве пересадочных станций для межпланетных пассажиров. В межпланетных сообщениях самый выгодный полет – это полет с одной или даже несколькими пересадками. «Прямое сообщение» в этих случаях связано с очень уж большими трудностями. Впрочем, опасаться пересадок будущим межпланетным пассажирам нечего – пересадочные станции будут иметь максимум удобств, включая возможность переговоров по радио-видео-телефону с земными товарищами. Расписание межпланетных поездов будет согласовано так, что ждать на станции долго не придется, только-только бы успеть пообедать, и никаких опозданий четкая работа службы межпланетных сообщений, конечно, не допустит.

Как же будут выглядеть искусственные спутники Земли – «эфирные жилища», как называл их Циолковский?