Читать книгу "О космосе"

В этой главе космонавты жалуются на непривычность невесомости и непонимание того, что происходит. Иванов всех успокаивает тем, что явления временные, скоро откроют ставни окон, и перед ними предстанет Земля.

– Вместо того чтобы обременять чрезмерно душу, – сказал Франклин, – не лучше ли посидеть «дома» и заняться чем-нибудь поневиннее… Здесь светло, тепло, чисто, хороший воздух, нас 20 человек… Мы можем почитать, поспать, поесть, побеседовать, можем разойтись по своим каютам; их 20, помимо этой славной залы… Пусть только дежурный следит за температурой и нормальным состоянием воздуха…

– Правда! Правда! – послышались голоса со всех сторон. – Отдохнем, уединимся, поговорим интимно…

И обитатели ракеты разлетелись кто куда по каютам: по двое, по трое, поодиночке. Каюты были освещены и имели индивидуальные удобства. Чтобы двигаться, приходилось отталкиваться от стенок; движение было не совсем ровно; многие стукались о дверные рамы, но от рам же отталкивались и летели дальше; другие ловко пролетали через все двери, ни за одну не задев; лишь у своей каюты схватывались за перегородку и скрывались в своей комнате. Некоторые затушили электричество и заснули посреди отделения; их медленно, медленно носило из угла в угол, вследствие непроизвольных движений во сне. Даже кровообращение и дыхание имело влияние на их движение и положение. Постелей не было, но боков никто не отлежал; было тепло, так как каждый, думая вздремнуть, повышал температуру своей каюты на несколько градусов. Можно было спрятаться по шею в шерстяной мешок, – кто не любил тепла для головы… Другие раскрыли книги и читали… Легкая складная рамка, если хочешь, охватывала слегка тело и давала ему возможность оставаться неподвижным; так было удобнее читать у лампы, но спать было все равно как… Кто же любил отдыхать в одном положении, мог привязать себя двумя цепочками к стенкам, или поместиться за сетчатую перегородку вроде рыбачьей сети. Книга легко держалась в руках, так как не имела веса; страницы топорщились, и их нужно было придерживать пружинкой или просто пальцами… Иные болтали для успокоения нервов о былых земных делах… вспоминали… и даже, увы, сожалели… Нашлись и желающие подкрепиться пищей. В ракете все было приспособлено для питья и еды. Обычный порядок этого дела здесь был невозможен: обеденный стол не устоит на месте, также и стулья; малейший толчок, – и все это завертится и задвижется из угла в угол; ловите, устанавливайте мебель: опять будет то же! Всю утварь, конечно, можно привинтить к стенкам. Но к чему нужен стол, когда посуда не падает никуда? К чему стулья и кресла, когда человек не нуждается в поддержке и не двигается, пока его не толкнут? К чему кровати, пружинные матрацы, тюфяки, перины и подушки, если везде мягко и без них?.. Разве для иллюзии земной жизни?! Но вы все равно не усидите в ваших креслах, не улежите в ваших кроватях, если вас к ним не привязать! Привязывать приходится и тарелки, и графины, и даже самое кушанье. Вы положите вилку или ложку на стол, а они подскочат и полетят к соседу: хорошо, если вилка не выколет глаз и острие ножа не ударит по носу! Все должно быть на привязи. Даже на привязи – кушанье. Оно будет качаться на ниточке или описывать дуги, пачкать стол и физиономию соседа. Рыхлое, рассыпчатое будет при резании разлетаться в разные стороны, попадая то в нос, то в рот, то в глаза и уши, то в волосы и карманы соседей. Соседи будут чихать, кашлять, протирать глаза, стирать с лица жир… Вы захотите налить стакан воды, – вода не польется; вы откидываете голову назад, чтобы выпить рюмку вина, но оно по инерции вылетает из рюмки в виде нескольких шаров и несется, куда не нужно; смачивает бороду и платье обедающих, попадает в рот тому, кто не собирался пить…

Вместо кресел могут быть легкие держалки для желающих оставаться на одном месте; вместо столов – такие же держалки для сосудов с кушаньем: вроде легкой этажерки со множеством мест, откуда легко извлечь сосуд с едою или питьем и поставить его обратно – с закреплением. Так это и было устроено в ракете заранее, так как ученые все почти предвидели. Кушанья были закупорены. Полужидкими или жидкими веществами для питания пользовались так: прикрепленным к сосуду насосом накачивали в него немного воздуха. Последний производил давление на перегородку в сосуде в виде поршня, под которым находилась пища; от этого жидкость стремилась выйти из крана с мягкой трубкой. Трубку клали в рот и открывали на момент кран. Полужидкая пища попадала в рот и при помощи языка и глотательных движений шла в желудок. Твердая, а также и полутвердая еда, как кисель или фрукты, слегка придерживалась на тарелке пружинками и сеточками. От нее отрезали части, натыкали на вилку и отправляли в рот, который уже и расправлялся с нею с помощью языка и зубов. Ножи, вилки и другие орудия должны быть привязаны короткими цепочками к прикрепленной тарелке или к ее подставке.

Прочитав главу, читатель во многом узнал то, что видел не раз в видеороликах с МКС о быте космонавтов. На МКС, правда, есть маленькие каюты, как и описывает Циолковский, в которых космонавты спят и проводят личное время. Спят они, пристегнув себя липучками в специальных спальных мешках, книги читают, зажимая страницы прищепками. Мебели никакой нет, столовые приборы в таком виде, как мы привыкли, отсутствуют, практически вся еда действительно «закупорена» в тюбики, жидкие продукты также в тюбиках или в пакетах, из которых их высасывают. То, что может раскрошиться, едят аккуратно, чтобы крошек было как можно меньше.

Ученые предложили после отдыха желающим собраться в залу, чтобы посмотреть физические и химические опыты при отсутствии тяжести.

– Звук, – начал Ньютон, – как видите из наших непрерывных разговоров, распространяется здесь совершенно так же, как и в земной атмосфере. Упругость заключенного в ракете газа сохранилась, а значит, и способность колебаться…

– Не спеть ли нам, для иллюстрации, что-нибудь хором? – заметил один из присутствующих.

– Отлично, – сказал Лаплас, – можно присоединить и музыку.

Собрание изъявило согласие. Музыканты отцепились от своих станков, т. е. держалок, и полетели за скрипками, трубами, нотами. Сейчас же и вернулись. На этот раз большинство воспользовалось описанными станками, чтобы не вертеться и не бродить во все стороны. Картина собрания была очень приличная. Капельмейстер дал знак, и хор запел, аккомпанируемый музыкальными инструментами. Казалось, что давно они не слушали музыки – так отрадно она лилась им в души. Многие позабыли, что они не на Земле и, вися в воздухе, бормотали иногда нечто совсем неподходящее к их месту жительства. Пропет заключительный аккорд. Кричали «бис» и отчаянно аплодировали. Повторили и провели еще несколько вещей с таким же успехом. Наконец, музыканты запросили пощады.

– Итак, вы видите, – сказал Ньютон, – что звуками мы здесь совершенно обеспечены. Все акустические опыты ничем не отличаются от земных…

– Здесь нет тяжести, – подумав, продолжал он, – этого земного мерила массы, но она тут особенно хорошо чувствуется при сообщении движения телам. Чем больше мы испытываем со стороны их сопротивление при сталкивании их с места, тем масса их больше. Массу всякого тела отлично чувствует рука, ее толкающая.

– Но, конечно, ни на пружинах, ни на рычажных или обыкновенных весах здесь массу узнать нельзя. Вы видите, что эти приборы тут не действуют: пружина не растягивается, коромысло весов в равновесии при всех грузах и при всех наклонах. Массу здесь все-таки можно определить с полною точностью разными приборами, например, особенно приспособленной центробежной машиной. Масса сказывается еще при остановке ее рукою. Чем труднее остановить движущиеся тела при одной и той же скорости их движения, тем масса их значительнее. Разделив массу на объем, узнаем плотность тела. Масса сказывается при ее ударах: она пропорциональна силе удара. Но надо обращать внимание на скорость массы. Малая масса может произвести сильный удар при большой скорости и наоборот. Огнестрельные орудия здесь еще действеннее, чем на Земле.

В невесомости исчезает только вес т. к. он является произведением ускорения свободного падения на массу. Масса остается и проявляет себя при движении, чтобы сдвинуть (толкнуть) тело нужно приложить усилие (силу), и оно будет тем больше, чем больше масса тела.

– Движение тут, – заметил Иванов, – прямолинейное, вечное, равномерное, если не считать сопротивления воздуха. Влияние Земли и других небесных тел также сказывается, но в ракете и на несколько десятков километров от нее оно незаметно.

– Вот ртутный барометр, – сказал Франклин, – ртуть поднялась и наполняет всю трубку. Как бы она ни была длинна, всю ее заполнит ртуть, потому что ртуть здесь не имеет веса. Но барометры и манометры Бурдона работают исправно, так как в них упругость газов действует на трубку или на коробку, упругость которой проявляется и без тяжести.

– Маятник обычный (с чечевицей) не качается, и часы не ходят. Толкнутый маятник (на нитке) только вращается вокруг точки привеса, пока его не остановит сопротивление воздуха. Зато карманные часы и вообще все машины и приборы, действие которых не основано на силе тяжести, работают исправно. Например, швейная машина…

– Нагретый воздух не поднимается кверху, потому что и самого верха нет. Зажженная свеча или керосиновая лампа тухнет, потому что нет тяги: пламя окружается продуктами горения, в которые проникает кислород лишь очень медленно, в силу диффузии. Сколько приборов на Земле основано на горении в кислороде воздуха! Все они тут быстро выйдут из строя, – например, всякого рода печи – без искусственного дутья…

– Водород и другие легкие газы не подымаются и не подымают здесь аэростатов: некуда и подымать… Аэропланы тут не нужны, нужен только двигатель для поступательного движения. Вот самое плотное тело расположено без опоры рядом с самым легким – и никуда они не движутся, если их не толкнуть. Так же и в жидкостях: тела всякого веса, формы и объема остаются в равновесии. Закон Архимеда для плавающих кораблей и животных тут бесполезен, потому что он здесь не существует, будучи основан на весомости.

– Сифон не переливает жидкостей. Но воздушные и всасывающие водяные насосы работают, – конечно, при окружающей упругой среде, как, например, в ракете. Толкающие водяные насосы и центробежные действуют и в пустоте.

– Фонтаны, основанные на тяжести, здесь невозможны, но основанные на упругости воздуха чудно работают: струя получается прямая и гладкая, как стеклянная палочка. Только на некотором расстоянии она разрывается и образует ряд летящих водяных бомб.

– Жидкости, разумеется, из сосуда не текут, не ограничиваются горизонтальными плоскостями, не распределяются по порядку плотности.

– Частичные или молекулярные силы тел проявляются с особенною яркостью в жидкостях. Так, каждая масса жидкости, как бы она велика ни была, принимает форму шара. Вы можете разбить ее на несколько масс, и каждая образует шар. Вода сама собою входит в трубку всякой толщины и наполняет ее всю. Наоборот, жидкость молекулярными силами выталкивается из трубки, если не смачивает ее стенок, как ртуть в стеклянной трубке. Под влиянием твердых тел – сеток, каркасов и сосудов – жидкости принимают чрезвычайно интересные и бесконечно разнообразные формы. Так, можно получить из воды или масла формы двояковыпуклого и двояковогнутого стекол, которые могут заменить чечевицы оптических инструментов. Можно даже составить из проволочного каркаса и жидкостей сложные телескопы и микроскопы.

– Разные огневые двигатели будут работать при условии топок с дутьем. Только вода в котлах не будет отделяться от пара, что может вызвать большое расстройство в такого рода старых типах двигателей…

Отсутствие тяжести делает бесполезными устройства и приборы, работа которых основана на ее действии. Но не только приборы могут перестать работать в невесомости ряд привычных физических явлений будут протекать по-другому: например, горение пламени и кипение воды проходит, как описывает автор. Так как нет веса, газы не делятся на легкие и тяжелые, в связи с этим есть опасность для космонавтов, ведь углекислый газ, который мы выдыхаем, тяжелее воздуха и на Земле «падает» вниз, а в невесомости может создать облако вокруг головы космонавта и привести к неприятным последствиям.

– Не довольно ли физики? – заявил скромно один пожилой мастер, после того как англичанин немного помолчал.

– Правда, – сказал Ньютон, – отложим до другого раза продолжение этой беседы и опытов.

– Господа, – возразил молодой мастер, – сделаем лучше перерыв: попьем чайку или кофе, отдохнем и будем слушать снова. Мне хочется еще уяснить себе действие взрывных труб в нашей ракете.

– Отлично, мы согласны, – послышались дружные голоса. Все устроились чинно в своих станках кругом большого сосуда, который был также в держалке, прикрепленной в ракете. Из него выходили 20 трубок. Электрическим током сосуд с брошенным туда чаем и сахаром был нагрет в несколько минут. Потом жидкости дали немного остыть. Кто-то накачал в сосуд немного воздуха. Каждый взял в рот трубку, и все с удовольствием глотали прекрасный чай, открывая каждый, сколько желал, свой кран.

Силы поднялись; убрали чай и стали слушать.

– Вы заговорили о ракете, – сказал Ньютон, обратившись к молодому мастеру. – Хорошо! На эту тему я и сам хотел поговорить. Ни Сегнерово колесо, ни водяная мельница, ни водяные турбины здесь не могут работать, так как нет тяжести. Но можно показать другие реактивные приборы, работающие пружиной, паром, упругостью газов или другими силами, не зависимыми от тяжести.

– Вот из этого кораблика скрытая в нем пружина выбрасывает шарики. Смотрите, как славно двигается кораблик в противоположную сторону… Вот другой ящичек. Он выбрасывает упругостью сжатого в нем воздуха струю воды. Видите, как он быстро, со все возрастающей скоростью, бежит в пространстве нашей залы… Вот еще кораблик или дирижабль, назовите как хотите, – он чудесно движется, выбрасывая струю водяного пара на кормовом конце. Видите, как он крепко стукнулся о стенку залы…

– Пар может быть заменен взрывчатым веществом, как в игрушечной ракете, – заметил Лаплас.

– Да, разумеется, – согласился Ньютон.

– Все так, – возразил молодой рабочий, – но все эти приборы так мило действуют здесь, т. е. в газовой среде. Выбрасываемые тела отталкиваются от нее, упираются в нее. Не будь этой атмосферы, движения бы не было.

– Движение нашей ракеты, в которой мы беседуем сейчас, противоречит вашему заключению, – сказал Ньютон. – Ведь наш снаряд с возрастающей скоростью прошел сотни верст в пустоте, толкаемый давлением упругих продуктов горения…

– Да вот мы сейчас эти уже показанные приборы заставим двигаться в пустоте, – заявил Иванов.

Очень маленький кораблик со сжатым воздухом пущен был опять перед зрителем. Он был привязан к столбику, воткнутому в отверстие тарелки воздушного насоса, и описывал крохотные круги, как лошадь на корде. Его накрыли большим колоколом пневматической машины и стали из него поспешно выкачивать воздух.

– Господа! Вы видите, что движение по мере разрежения атмосферы колокола не только не прекращается, но еще ускоряется.

Под колоколом оставалась уже самая малость воздуха, но движение кораблика не остановилось, пока весь заряд сжатого воздуха из него не вышел. Дело стало очевидным с фактической стороны.

– Тут, друзья мои, – заметил Ньютон, – играет главную роль инерция, присущая газам в такой же степени, как и всякой материи.

– В чем же основной принцип реактивного прибора? – спросил один из присутствующих.

Как нам всем известно из «Исследования мировых пространств реактивными приборами», газ (рабочее тело), который вырывается из сопла двигателя, не отталкивается от атмосферы, а, согласно закону сохранения импульса, толкает двигатель (ракету).

– А вот в чем, – сказал Ньютон. – Представьте себе в свободном от тяжести пространстве два шарика и между ними упирающуюся в них сжатую пружину. Если пружине дадим возможность расширяться, то одному шарику она сообщит движение направо, другому – налево. То же будет, если два резиновых мячика будут прижаты друг к другу, а потом отпущены. Тут даже пружина излишня… Или вообразим трубку со сжатым газом. Если один конец ее будет открыт, то газ будет давить только на другой конец, и труба под влиянием этого давления устремится, положим, направо. Тогда газ устремится налево. Этот прибор ближе всего к нашей ракете… То же будет здесь с ружьем и пушкой при выстреле.

– Очевидно, – заметил молодой машинист, – что во всех этих опытах окружающая приборы материальная среда, или атмосфера, играет роль второстепенную: даже, может быть, мешает проявлению реакции во всей чистоте и силе.

– Совершенно верно, – заметил Иванов, – но роль атмосферы еще не выяснена с точностью…

Автор описывает то, что увидели обитатели ракеты, когда открыли защитные ставни. Он отмечает, что звезды те же, что видны на Земле, но не мерцают, размеры Солнца, Луны и Земли изменились. Главные герои объясняют, за какое время делается виток вокруг Земли, устанавливают режим сна и бодрствования, т. к. смена дня и ночи происходит быстро.

Прошло много дней и ночей, а на самом деле всего только 10 часов. В одну из этих коротких ночей они летели над родными им долинами Гималайских гор. Виднелись знакомые шапки снеговых вершин. Замок они не могли разглядеть даже в телескоп. Лапласу пришла мысль телеграфировать светом (по азбуке Морзе) друзьям, оставшимся в замке. Дело было просто: надо было нажимать кнопку, дающую очень сильный ток для дуговой лампы в 100 тысяч свечей. Свет этой лампы был замечен и понят оставшимися в замке. Медленное нажатие давало более длительный свет и принималось на Земле за черту, а краткое – свет моментальный и принималось за точку.

Решили выспаться как следует, по-земному. Освеженные сном и некрепким кофе, наши друзья собрались в кают-компании.

– Прошу вас, господа, внимательно меня выслушать, – обратился Ньютон к собранию.

Говор умолк.

– До сих пор, – продолжал Ньютон, – мы только наблюдали, любовались, дивились, изучали условия нашего нового быта… учились, вникали, – но не думали о хлебе насущном. Запасов, необходимых для жизни, у нас не очень много. Пока они еще не истощились, мы должны решить вопрос: остаться ли нам тут до их израсходования и затем возвратиться на Землю, – что при нашем огромном количестве взрывчатых материалов можно сделать 100 раз, – или попытаться до их истощения найти способ производить тут же жизненные припасы. Тогда наше пребывание в эфире может сделаться долгим.

– Поживем еще в ракете и попытаемся добыть хлеб. Если не удастся, – возвратимся на Землю, – заметил один из присутствующих.

– Да, да! Почему не попытаться, – послышались возгласы.

– Только добудем ли мы кислород и пищу? – усомнился скептик.

– Не добудем – уберемся восвояси, – сказал молодой механик.

– Ну что ж, ведь никто ничем не рискует…

– Ладно, поживем!..

Нашлись и протестующие.

– Не лучше ли возвратиться!..

– Чувствуется как-то неловко…

– Чего-то недостает, – говорили они.

– Зуд какой – то в мускулах, хочется работать, что ли!..

– Этому легко можно пособить, – заметил Иванов. – У нас много разного рода ножных станков, – работайте!

– Легко сказать, – возразил один из рабочих, – стану я ногой на педаль – и в результате умчусь кверху: тяжести-то нет!

– Так, – сказал Лаплас, – но вы не заметили у станков некоторых приспособлений: для любой ноги есть на полу ремни, с помощью которых одну из ступней вы прицепляете к полу; укрепляется также слегка и талия, при значительной свободе движений.

Таким образом, работая на общую пользу, наши протестующие были вполне удовлетворены.

Негативный аспект невесомости – атрофия мышц у человека. Мышцы, особенно нижних конечностей, ослабевают без нагрузки и после возвращения на Землю делают затруднительным самостоятельное передвижение в пространстве. Для снижения влияния невесомости на костно-мышечный аппарат космонавты ежедневно выполняют комплекс физических упражнений на специальных тренажерах, которые заставляют напрягаться мышцы в условиях невесомости.

Но нашлись другого рода недовольные: они соскучились по тяжести.

– Мне хочется, – говорил один из них, – видеть, как льется вода, как падают камни, хочется посидеть и полежать по-настоящему.

– И для этого, – сказал Ньютон, – нет надобности возвращаться домой. Нет ничего легче, как устроить здесь тяжесть. Для этого стоит нашей ракете сообщить вращательное движение – лучше вокруг среднего поперечного диаметра. Тогда в каждой камере от центробежной силы образуется искусственная тяжесть; в крайних – наибольшая, в средней, т. е. в каюты-компании, – наименьшая. Тела в них будут падать по продольной оси ракеты, вода литься; все будет, как на Земле: можно сидеть, лежать и ходить, уставать, носить тяжести и ведра, полные воды и т. п.

– Вот, например, – продолжал Лаплас, – если наша ракета, имеющая 100 метров длины, будет проходить своим концом один метр в секунду, то произойдет тяжесть в 0,002 земной, т. е. как на планетке с диаметром в 24 километра. Ракета при этом сделает полный оборот в 314 секунд (5 минут). При 10 метрах скорости в секунду тяжесть в 100 раз увеличится и составит уже 1/5 тяжести Земли, т. е. будет немного более, – чем на Луне. Полный оборот ракеты будет совершаться тогда в полминуты. Такая скорость вращения не вызовет еще головокружения.

– Ракете, – сказал Ньютон – можно сообщить вращение разными способами. Стоит, например, только вращать вот это колесо или просто сообщить ему вращательный толчок (оно само будет продолжать вращение по инерции), и ракета также начнет вертеться.

Ракета будет вращаться, но в противоположном направлении за счет закона сохранения момента импульса, согласно которому сумма моментов импульса всех тел механической системы остается постоянной, пока воздействующие на данную систему моменты внешних сил скомпенсированы. Простыми словами: система стремится к равновесию, и поэтому совершается вращение в обратном направлении. Продемонстрировать это можно в следующем опыте: человек садится на вращающийся стул и раскручивает в руках, например, велосипедное колесо, держа его за ось. Если он поднимет колесо над головой, так чтобы оно вращалось в горизонтальной плоскости, т. е. ось колеса была бы перпендикулярно полу, стул начнет вращаться в сторону, обратную направлению вращения колеса. Для того чтобы компенсировать сохранение момента импульса у вертолетов (реактивный момент), на хвосте есть рулевой винт, который препятствует вращению вертолета в воздухе, на земле реактивному моменту препятствуют шасси. Вертолеты, у которых нет рулевого винта на хвосте, имеют два несущих винта, которые синхронизированы, но вращаются в разных направлениях, компенсируя реактивный момент.

Но проще это сделать посредством двух взрывных труб, повернув их концы в противоположные стороны, перпендикулярно к длинной оси ракеты…

Все это было устроено, и недовольные успокоились. Поработав до пота и полюбовавшись на тяжесть, они пожелали опять покоя; тогда вращение ракеты было остановлено взрыванием по направлению, противоположному прежнему. На это было истрачено ничтожное количество могущественного взрывчатого материала, открытого Франклином.