В наше время даже детей невозможно удивить космическими полетами — ракеты, несущие в космос людей и спутники самого разного назначения, стартуют с земных космодромов едва ли не каждый день.
А ведь еще чуть более полувека назад это казалось чудом науки и техники, фантастическим достижением человеческого гения. Ну а век и тем более — два назад размышления о полетах в космос считались фантазией, наивными мечтами, чем-то недостижимым и невозможным. Но время показало, что космические полеты реальны, правда, для этого приходится затрачивать немало сил, времени и средств.
Впервые мысль о том, что для космических полетов может быть использована только ракета, была высказана нашим гениальным соотечественником Константином Эдуардовичем Циолковским. К этому выводу он пришел в конце XIX века, однако его знаменитый труд «Исследование мировых пространств реактивными приборами», фактически положивший начало космонавтике как науке, был опубликован в 1903 году. А до (и после) этого для осуществления полетов в космос предлагались самые разные средства. Но, пожалуй, самым популярным из них было использование пушки для забрасывания снарядов в межпланетное пространство.
Однако, какие бы ни применялись ухищрения, какие бы ни использовались пороха и какой бы большой ни была пушка со снарядом, выстрел не приведет к достижению цели — полет в космос не удастся. Почему? На то есть две причины, но каждая из них сама по себе ставит крест на проекте полета в межпланетное пространство или на Луну с помощью пушки.
Несомненно, об этих причинах догадывался великий французский романист Жюль Верн, ставший родоначальником научной фантастики как самостоятельного жанра. Ведь именно Верну принадлежит идея использования пушки для полета на Луну, о чем он и пишет в своих произведениях «Из пушки на Луну» и «Вокруг Луны». Главные герои романов были буквально заброшены в космос с помощью пушки длиной 275 метров, отлитой прямо в земле и заряженной 107 тоннами пироксилина. По уверению автора, при выстреле снаряд приобрел скорость в 16 км/с, что дало ему возможность преодолеть земную тяжесть и трение воздуха и отправиться в путешествие к Луне.
Да, в романах Жюля Верна все описано весьма правдоподобно, интересно и, что самое главное, все закончилось благополучно для межпланетных путешественников, заключенных в снаряде. Но в реальности этот проект был бы изначально обречен на провал.
Самая главная причина, по которой невозможно послать пушечный снаряд в космос, кроется в недостижимости необходимой скорости во время выстрела. Чтобы понять это, необходимо рассмотреть механизм осуществления выстрела. Пушки заряжаются порохами, горящими с различной температурой, при этом, чем больше температура горения, тем выше скорость расширения образующихся газов (а точнее — скорости движения молекул продуктов горения). Именно эти газы, расширяясь, выталкивают из ствола пушки снаряд, передавая ему свою скорость. Поэтому получается, что максимальная скорость пушечного снаряда будет равна (а на деле — несколько меньше) скорости расширения продуктов горения пороха.
Именно здесь кроется основная причина невозможности осуществления описанного проекта. Дело в том, что пороха и взрывчатые вещества при горении выделяют газы, двигающиеся со скоростями менее 4 км/с. В частности, для нитроглицерина этот показатель равен 3,66 км/с, а для обычного черного пороха— 2,4 км/с. Газы, образующиеся от продуктов горения современных соединений, используемых в качестве топлива в твердотопливных ракетах, двигаются со скоростью 4 км/с. А космические скорости — от 8 км/с и выше, что как минимум вдвое быстрее достижимых при выстрелах максимальных скоростей снарядов.
Другая причина заключается совсем в другом, а именно — в опасности выстрела из огромной пушки для человека. Простой расчет легко доказывает, что люди, находящиеся в снаряде, не выживут в момент выстрела и будут буквально раздавлены возникшими перегрузками. А перегрузки эти будут колоссальными! Если рассмотреть пушку, описанную Жюлем Верном, и предположить, что она все-таки выбросит снаряд со скоростью 16 км/с, то при выстреле в ней на одну сороковую долю секунды создастся ускорение в 640 км/с2. Это эквивалентно мгновенному увеличению силы тяжести в 64 000 раз! То есть 1 грамм в таком снаряде будетвесить 64 кг, а человек массой в 70 кг приобретет вес в 4480 тонн! Теперь нетрудно понять, что при таких перегрузках человек выжить просто-напросто не сможет — он будет буквально раздавлен собственным весом.
Но основная причина невозможности выстрела из пушки снарядом прямо в космос заключается именно в недостаточной скорости расширения газов, образующихся при сгорании взрывчатых веществ. Решить эту проблему можно, если создать непрерывный поток расширяющихся газов, как в космических ракетах. Однако это уже другая история, в которой нет места пушкам и фантастическим проектам.
