Полеты при помощи лучевого давления.
В этой главе мы рассмотрим проекты романистов полета в мировое пространство при помощи давления лучей света. Как известно, лучи света оказывают такое давление на поверхность тела, и чем больше его поверхность, тем меньше его масса, чем меньше сопротивление среды и чем больше сила света, тем больше будет и давление лучей.
Два французских романиста Фор и Граффиньи в своем сочинении «Необыкновенные приключения русского ученого» (1889 г.), описывают способ,
Рис. 55. Корабль Фора и Граффиньи, отталкиваемый лучами света. |
На вершине горы был установлен параболический рефлектор, сделанный из вещества, отражающего свет - селена, высотою 50 м и шириною - 250 м.
Самый же аппарат состоял из полого шара (рис. 55), сделанного из селена, диаметром 10 м. В нижней части его находилось отверстие, в поперечнике 1 м; четыре трубки, утвержденные в этом отверстии крестообразно, служили подпорами для оси из селена, которая оканчивалась вверху большим кругом, а тотчас над последним возвышался пол камеры, служивший для помещения путешественников. Отношение той камеры к окружающему ее шару было таково, что она могла оставаться неподвижной, тогда как шар мог вращаться вокруг нее со страшной быстротой. Это достигалось устройством, похожим на то, которое дают обыкновенно, вращающимся башням в обсерваториях, т. е. круг, которым оканчивалась ось, мог скользить по дну камеры при помощи бронзовых катков.
Так как подъемная сила аппарата была недостаточна для перевозки с Луны на Венеру пятерых путешественников, то было решено в пути отделиться от аппарата на части его, на которой и долететь до Венеры.
Рис. 56. Спуск на Венеру. |
В момент отлета, аппарат был помещен в фокусе рефлектора, окруженного селеновыми поворотными зеркалами. Когда последние были повернуты надлежащим образом, аппарат, подвергаясь отталкивающей силе лучей, унесся с пассажирами по направлению к Венере со скоростью 28 000 км в сек.
Когда аппарат достиг нейтральной зоны притяжения между Луной и Венерой, его крышка с экваториальным кольцом была отделена от остальной его части, и пассажиры, одетые в скафандры, приготовились к отлету.
Вот как описывают романисты момент отделения пассажиров от аппарата:
«Вдруг какая - то могущественная сила сорвала всех их со своего места и бросила кверху... Вслед за ними туда - же полетели все вещи, инструменты, меблировка... Оглушенные, разбитые, наши герои очутились в куполообразном потолке каюты, под грудою обломков... Когда они открыли глаза и поднялись, то увидели, что несутся в парашюте, зонтом которого служило огромное, плоское селеновое кольцо, а корзиною - купол их прежней каюты»...
Когда они подлетели к Венере, то попали в страшную бурю и в конце концов упали на поверхность океана, где и были спасены жителями Венеры (рис. 56).
С Венеры путешественники на том же аппарате, и при помощи того же отталкивающего действия света, отправились на Меркурий. Когда они приблизились к его атмосфере, то для спуска решили отделить от аппарата тяжелую каюту со всем внутренним оборудованием и продолжать путь в одном наружном селеновом шаре, который весил сравнительно немного, имел большой объем и должен был падать в атмосфере Меркурия гораздо медленнее, чем стал бы падать весь аппарат. Так и случилось; они благополучно отделились от каюты и стали спускаться на Меркурий. Однако, скорость спуска была настолько велика, что они с силою ударились о его поверхность; - к счастью, они попали на наклонную поверхность горы, и косой удар несколько ослабил силу толчка, и, вместо одного убийственного толчка, их шар испытал их несколько десятков, более слабых, скатываясь и подпрыгивая по крутому склону горы.
В 1913 г. в С. - Петербурге был издан астрономический роман Б. Красногорского, „по волнам эфира", в котором автор описывает полет четырех человек из Ленинграда к Луне и обратное падение их аппарата в Ладожское озеро.
Рис. 57. Корабль Красногорского летит в мировом пространстве. |
Цель полета - спуск на Венеру - достигнута не была. Для этого полета был построен на Обуховском заводе корабль, названный «Победитель пространства» и состоящий из вагона, в котором, помещались путешественники, и большого кольцевого зеркала. По идее автора, лучи Солнца должны производить давление на полированную поверхность зеркала и передвигать его с громадной скоростью в мировом пространстве. Поварачивая зеркало относительно вагона и Солнца и сообразуясь с силами притяжения Земли и планет, можно уменьшать силу давления лучей и несколько изменять направление движения.
Недалеко от Луны путешественники попали в поток метеоритов, зеркало было оторвано от вагона, который был увлечен потоком к Земле и благополучно упал в Ладожское озеро, откуда все здравы и невредимы были выловлены пароходом.
Оставляя в стороне явно несообразное благополучное падение вагона в озеро, остановимся на ряде интересных расчетов и устройстве корабля, предлагаемого автором.
Принцип полета. Давление лучей Солнца по сравнению с силою веса тела возрастает тем больше, чем меньше вес и чем больше поверхность тела. Капля воды при поперечнике 0,75 μ (μ - микрон =1/1 000 мм) умчалась бы от Солнца благодаря этому лучевому давлению со скоростью 550 км в сек. Уменьшая ее поперечник еще более, можно довести скорость ее полета до 9 000 км в сек. В общем, капля воды должна иметь не более 1,5μ в диаметре, чтобы под влиянием лучевого давления могла умчаться в мировое пространство, преодолевая солнечное притяжение.
Межпланетный корабль, который для своего движения мог бы использовать это давление, должен отвечать двум условиям: быть легким и обладать большой отражательной поверхностью. Главную часть его составляет огромное зеркало из чрезвычайно тонких листов отполированного металла. Листы накладываются на прочную раму из особого легкого сплава, из которого делается остов вагона для пассажиров, при чем вагон соединяется с зеркалом шарнирно. Частицы эфира, ударяя в зеркало, приведут аппарат в движение и унесут его в мировое пространство.
Рис. 58. Схема корабля Красногорского. |
В путь следует пуститься утром или вечером, когда лучи Солнца падают косо к Земле.
При этом возникает вопрос: как же вернуться к Земле обратно? Ведь лучевое давление только отталкивает, а не притягивает. Но тут приходит на помощь сила тяготения. Повернув зеркало ребром к свету, можно совсем прекратить действие лучевого давления, или, задернув его черной материей, можно значительно ослабить его. Тогда аппарат, под влиянием силы тяготения, начнет падать с желаемой скоростью. Возникает вопрос, как замедлить или остановить аппарат, если он, под влиянием лучевого давления,будет нестись в пространстве, например, со скоростью 250 км в сек. Если при этом лучевое давление прекратится, то инерция может превысить солнечное тяготение, и аппарат улетит из пределов солнечной системы. На это автор возражает, что для путешествия с Венеры на Землю можно не пользоваться полной скоростью (250 км в сек.) и направить корабль прямо к Земле, и тогда он в ее атмосфере замедлит свой полет.
Второе возражение против полета заключается в том, что путешественникам грозят встречи с метеоритами. На это следует ответ: их не так уж много и следует лишь соответственно маневрировать.
Третье возражение состоит в том, что аппарату, по всей вероятности, придется пройти область зодиакального света, что, при возможной ее некоторой плотности, представляет серьезную опасность, замедлив движение, благодаря чему пассажирам может не хватить запасов кислорода и провианта. Это возражение автор, считая его, повидимому, не серьезным, оставляет без ответа.
Четвертое возражение - это, что при возможном падении к Солнцу, путешественники прибегнут к силе лучевого давления, но зеркало может не выдержать силы давления при стремительном падении аппарата, разрушится, и аппарат, лишенный сопротивления, упадет на Солнце. На это автор также не дает ответа.
Пятое возражение заключается в опасности холода межпланетного пространства в теневой стороне аппарата и жара - в стороне, освещенной Солнцем. Но это парализуется особым устройством стенок вагона и применением ширм на окнах.
Устройство аппарата. На рис. 57, 58 и 59 изображен корабль в разных видах, именно на рис. 62 при полете его в межпланетном пространстве под влиянием лучей Солнца, на рис. 63 общий вид его, и на рис. 64 - виды вагона и детали устройства стенок последнего.
Рис. 59. Гондола корабля Красногорского. |
Общее устройство корабля. (рис. 59). Движущей частью его является кольцевое зеркало, наружный диаметр которого 35 м, а внутренний - 6 м. Оно состоит из жесткой рамы, поверх которой натянута сеть и на последней укреплены отражающие полированные листы. На чертеже - 1 обозначает поверхность листов, 4 - решетчатые балки, 5 - каркас, который виден, если снять листы. Для закрывания отражающей поверхности, когда необходимо уменьшить лучевое давление, служат шторы из черного шелка (3). Внутри центрального отверстия находится кольцо (6), соединенное с зеркалом осью (7 - 7). Вагон (2) соединен с кольцом (6) осью (8 - 8). Таким образом, вагон подвешен к зеркалу при помощи кардана и, при управлении особыми передачами, может занять относительно зеркала любой наклон, как это и показано на рис. 57. Рама и листы зеркала, а также некоторые части вагона, сделаны из сплава алюминия, свинца, ванадия и некоторых легких металлов; удельный вес полученного сплава равен 1 и назван он максвеллием. Свинец в нем прибавлен для того, чтобы он задерживал лучи радия и родственные им, испускаемые Солнцем. Ванадий прибавлен для увеличения прочности. Толщина отражающих листов 0,1 мм. Толщина главных стержней рамы равнялась 1 см. Общая длина всех таких стержней равнялась 1 000 м. Размер сторон рам, на которые натягивались листы, не превосходил 2 м.
Шторы натягиваются на зеркало при помощи системы шнуров.
Вагон имеет форму цилиндра со сферической крышей (рис. 64). Высота его 4,5 м, диаметр 3 м. Он имеет два этажа, высотою каждый около 2,25 м. В верхнем этаже два боковых окна и одно верхнее. В нижнем - два боковых окна, одно нижнее и одна боковая дверь.
Стенки вагона, как видно из детального чертежа угла А, сделаны двойными; из пространства внутри них (а) воздух выкачен, благодаря чему получилась теплонепроницаемая стенка. Переборки (m) между стенками сделаны стеклянными. Окна также двойные, с пустотой между стеклами.
Расчет аппарата. Сила притяжения Солнца в расстоянии 150 миллионов км (средний радиус земной орбиты) составляет лишь 0,000 6 силы тяжести на земной поверхности. Ближе к Солнцу, например, там, где совершает свой путь Венера, тяготение к Солнцу больше, но зато там возрастает и лучевое давление солнечных лучей. Под последним пока понимается лишь давление световых лучей. Оно равно 2/3 дины на 1 кв. м черной поверхности, а для отражающей - вдвое более, т. е. 4/3 дины. Иными словами, если какое - нибудь вещество, весом 23/11г, было расплющено в зеркальную поверхность площадью в 1 кв. м, то давление света может поднять ее при условии, что оно находится в межпланетном пространстве и подвергается еще только солнечному притяжению. Величина эта не зависит от расстояния от Солнца, так как сила тяготения и лучевое давление изменяются пропорционально. Если вес зеркала уменьшить на 3/11г, т. е. до 2 г, то оно помчится от Солнца со скоростью около 250 км в сек. - т. е. с быстротой, достаточной, чтобы вырвать тело из сферы земного тяготения.
Итак, подъемная сила светового давления на 1 кв. м зеркала равна 2 г при весе 1 кв. м 3/11г. Если взять сплав алюминия с магнием (магналий), с удельным весом около 2, и сделать из него пластинки толщиной 0,1 μ (микрона), то 1 кв.м их будет весить всего 0,2 г и, под влиянием давления света, они не только умчатся в пространство, но еще смогут нести груз 2 - 0,2=1,8 г (примечание: из золота уже делают подобные тонкие листики - сусальное золото). .
Вагон с пассажирами и запасами провианта весит около 2 800 кг, что потребует площади зеркала
и это еще не считая каркаса самого зеркала. Таким образом, задача кажется неразрешимой. Однако, при этом упускается следующее важное обстоятельство: в солнечных лучах, кроме световых, имеется ряд других лучей, давление которых весьма значительно. В нижеследующей таблице даны подъемные силы этих лучей:
| Лучи Солнца | Сила, принимая свет за 1 | Подъемная сила 1 кв. м зеркала в г |
| Световые | 1 | 2 |
| Химические | 1 | 2 |
| Тепловые | 3 | 6 |
| Электрические | 5 | 10 |
| α радия | 624 | 1 284 |
| β ,, | 304 | 608 |
| γ ,, | 8 | 16 |
| Неизвестные | 237 | 474 |
| Итого | 1 201 | 2 402 |
| За округлением . | 1 200 | 2 400 |
Таким образом, полная сила лучевого давления способна поднять при помощи 1 кв. м зеркала - 2,4 кг.
Далее, чтобы поднять при помощи таких гипотетических лучей корабль, автор и изобретает максвеллий, удельный вес его 0,96. Прибавками удельный вес максвеллия повышается до 1; из него строится вагон, каркас и листы зеркала.
Итак, подъемная сила 1 кв. м зеркала 2,4 кг; вес 1 кв. м зеркала, при толщине листа 0,1 мм и рамы - 0,4 кг, вес вагона, запасов и пассажиров -1800 кг; остаток подъемной силы зеркала 2,4 - 0,4 =2 кг; площадь его - 1 800 : 2= 900 кв. м.
Скорость движения корабля 250 км в сек., т. е. в 8 раз больше скорости земного шара.
| Зеркало (все): | на 1 кв. м. | |
| Рама Сетка под листами Отражающие листы Шторы (0,11 кг на кв. м) Непредвиденное Итого | 140 кг 27 „ 90 ,, 99 ,, 4 ,, 360 кг |
0,16кг 0,03 ,, 0,10 ,, 0,11 ,, „ ~0,40 кг |
Вагон:
| Конструкция Соединение его с зеркалом | 635 кг 85 „ |
| Внутренняя отделка (лестница, обивка стен и пр.) Пассажиры (4) Коробки с консервами Водород и кислород Аппарат водородно - кислородный для получения воды, очищения воздуха, и плита Ружья, заряды, платье, одеяла, надувные резиновые подушки, книги, инструменты и мелочи Непредвиденное Итого |
12 кг 250 „ 170 „ 525 ,, 16 „ 80 „ 27 „1080 кг |
Итого:
| Вагон Соединение Оборудование и пассажиры Зеркало с рамой и шторой Полный вес корабля
| 635 кг 85 „ 1 080 „ 1 800 кг 360 кг 2160 кг |
Избыток лучевого давления или под'емная сила 2 400 - 2 160 = 240 кг.
Пища. Для взрослого человека в сутки необходимо 18,8 г азота и 281,2 углерода. Так как пища, в которую должны входить эти вещества, усваивается организмом не вся, то вес ее будет больше, именно 700 г в день на человека, или на четверых 2,8 кг. Принимая запас на 60 дней, получаем вес ее 168 кг. Запас воды, считая по 1½ л в день на человека, или на всех 1 ½ x4= 6 л, или килограммов, будет на 60 дней - 6x60=360 кг.
Кислород для дыхания. Человек в час потребляет 20 л кислорода, а четверо в 60 дней поглотят 20 x 24 x 4 x 60 = 115.200 л. Так как в воздухе содержится около 21% по объему кислорода, то необходимое количество воздуха должно было - бы быть около 550 000 л, что соответствует целому дому из шести больших комнат. Поэтому необходимо делать запасы кислорода не в виде воздуха, а в ином виде. Азот же при дыхании не убывает. Вес кислорода в объеме 115 200 л всего 165 кг.
Раньше кислород добывали из перекиси марганца; при нагревании 100 г ее, выделялось 9,6 г кислорода. Таким образом для получения 165кг кислорода пришлось бы взять груз в 1 700 кг этой перекиси, что не представлялось возможным. Поэтому был изобретен аппарат, который не только доставлял кислород для дыхания, но вместе с тем давал тепло для варки пищи и для согревания вагона и освещение. Из него же получалась и вода, состав которой - два объема водорода и один объем кислорода. Этот аппарат состоял из двух больших резервуаров с жидкими водородом и кислородом. Эти резервуары, подобно вагону, имеют такие же двойные стенки и помещаются на той стороне вагона, которая защищена от Солнца. Из них по трубкам, снабженным краном, можно выпускать водород и кислород в два другие сосуда, прикрепленных, наоборот, так, чтобы жгучие лучи Солнца все время ударяли в них. Здесь, благодаря высокой температуре, жидкости испаряются и обращаются в газы. Две пары кранов, устроенных так, чтобы водород и кислород, выходя из них, смешивались, будут прикреплены ко вторым сосудам: одна пара кранов в небольшой плите из максвеллия, другая - под платиновой пластинкой. Если теперь открыть их и поднести спичку, то выходящие оттуда водород и кислород соединятся, или другими словами, загорится водород, образуя бледное, очень горячее пламя. Оно нагреет плиту для варки пищи и добела накалит известковую пластинку, которая начнет испускать ослепительный свет (друммондов). Результатом горения явится водяной пар; охладив его, путешественники получат чистую питьевую воду. Для дыхания же достаточно открывать один кислородный кран. В резервуарах заключается 40 кг водорода (т. е. именно столько, сколько нужно для получения 360 кг воды) и 485 кг кислорода; этот запас и удовлетворит все потребности.
Поглощение углекислоты. В вагон ставится сосуд с жидкостью, поглощающей углекислоту, выделяемую при дыхании. По насыщении, сосуд с жидкостью выносится наружу в безвоздушное пространство, тогда угольная кислота быстро выделяется из раствора и жидкость, внесенная обратно в вагон, опять впитает углекислоту и т. д. Для вдвигания и выдвигания сосуда употребляется автоматический прибор.
Мелкие предметы. Подушки и матрацы, надуваемые воздухом, две астрономические трубы, термометры, барометры.
Велосиметр. Так назывался прибор для измерения скорости полета. Принцип работы его следующий, и его легче понять по сравнению волн света с морскими волнами. Представим себе морские волны, набегающие на берег; допустим, что в минуту их бывает 20; если теперь мы сядем в лодку и поедем навстречу волнам, то встретим их в минуту уже больше 20, если же наоборот, поедем по тому же направлению, что и движение волн, мы пересечем их меньше двадцати. Свет - это тоже волны, разбегающиеся от источника света; поэтому при движении к источнику света мы встретим больше волн, чем при удалении от него. Обыкновенный солнечный свет состоит из семи цветов: красного, оранжевого, желтого, зеленого, голубого, синего и фиолетового. Различие между цветами и заключается в количестве волн в секунду. Когда мы помчимся навстречу световым волнам, то цвета спектра как бы сместятся к фиолетовому краю, где колебания быстрее и число волн больше. В солнечном спектре есть темные, так называемые, фрауенгоферовы линии. При смещении спектральных цветов передвинутся и эти линии, положение которых в спектре точно определено. По величине их смещения можно судить о скорости движения к Солнцу. При удалении же от него, линии передвинутся к противоположному, красному концу спектра и также позволят узнать скорость в безвоздушном пространстве.
Для движений, перпендикулярных к лучам, можно пользоваться учетом звездной аберрации, или изменения видимого положения звезды под влиянием такого движения.
Весь прибор состоял из комбинации спектроскопа и точного угломерного инструмента, снабженного соответствующими шкалами. Достаточно одного взгляда на него, чтобы узнать скорость и направление аппарата во время пути его на Венеру.
Измеритель пути. Для измерения пройденного пути от Солнца и от Земли, был устроен аппарат, основанный на следующем принципе: сила тяжести изменяется с расстоянием. Были взяты чувствительные пружинные весы и на них положен небольшой груз. По мере удаления или приближения от Земли и Солнца, пружина будет разгибаться или сгибаться, благодаря изменению веса гирьки. Небольшая табличка показывала отношение между высотой груза и расстоянием от Земли и Солнца.
Внутренняя отделка. Стены были обиты мягкой материей; окна затягивались занавеской из черной, плотной материи; наружная стена их была посеребрена, чтобы отражать солнечные лучи, не пропуская их внутрь.
| Расположение предметов по этажам (см. рис. 58). 1 - й этаж (от двери вправо). 1. Дверь. 2. Витая лестница. 3. Боковое окно. 4 - 5. Шкафы со столовой посудой, кухонной утварью и провизией для расхода. 6. Плита. 7. Кран от кислорода и ручки рычагов управления зеркалом. 8. Прибор для удаления углекислоты. 9. Весы (измеритель пути) и велосиметр. 10. Второе окно. 11. Стол с лампой над ним. 12. Четыре стула. а. Резервуар под столом для стока воды, образовавшейся при горении. 13. Окно в полу. 14. Аппарат для хранения жидких водорода и кислорода. П - й этаж: 15. Окно над дверью 1 - го этажа. 2. Витая лестница. 16. Шкаф с инструментами и запасами. 17. Стол с лампой. 18. Стулья. 19. Окно. 20. Краны и рычаги. 21. Поглотитель углекислоты. 22. Весы (измеритель пути) и велосиметр. 23. Шкафы. 24. Аппарат для хранения жидких водорода и кислорода. (Примечание: аппараты 14 и 24 прикреплены вверху и внизу и образуют как бы вздутия на поверхности вагона). |
Приспособление для отбытия. Для того, чтобы отправить корабль с Земли, выбирается время восхода или захода Солнца, когда лучи последнего падают на Землю косо. Зеркало располагают наклонно к горизонту, чтобы лучи прямее попадали на его поверхность. Аппарат ставится на особую платформу с четырьмя крестообразными балками, выступающими за очертания зеркала (рис. 59). К концам балок прикрепляются тросы четырех воздушных шаров, которые поднимают платформу со стоящим на ней кораблем возможно выше над Землей, пока лучевое давление не снимет корабль с платформы и не унесет его в межпланетное пространство.
Расчет объема шаров следующий:
| Вес корабля Вес платформы с шарами Итого |
2 160 кг 4 340 „ 6 500 кг |
Полагая, что шары наполнены водородом, и что подъемная сила одного кубического метра его равна 1,2 кг, получаем объем четырех шаров
V=6 500:1,2= 5 400 м3, а объем одного -1 350 м3. Радиус его равен 7 м.
Отбытие происходило с Марсова поля в Ленинграде в 6 часов вечера 28 июля. Вечер был выбран потому, что аппарат, поднявшись вверх станет от Земли отставать; утром же пришлось бы ее обгонять, что было бы неудобнее. Ровно в 6 часов были отрублены канаты, соединявшие платформу с Землею, и шары понесли корабль вверх.
Полет. Время чистого полета на Венеру вычислялось в 41 сутки. Добавляя же время на подъем с Земли, спуск на Венеру - всего 42 дня. Это путешествие совершается под влиянием солнечного притяжения. Обратный путь под влиянием лучевого давления будет совершен со скоростью 250 км в сек и потребует всего два дня. На случай задержки в отправлении с Венеры из - за облаков, следует иметь запас времени, и тогда на все путешествие туда и обратно можно принять 60 суток, учитывая возможность ждать 16 дней на Венере ясной погоды.
Вначале корабль, при помощи аэростатов, поднялся до высоты 8½ км. Здесь лучи Солнца сняли его с площадки. Он с секунду неподвижно повис в воздухе и потом, медленно, а затем все быстрее и быстрее, понесся в межпланетное пространство. Шары же с платформой, спустя некоторое время, упали на Землю и были найдены в 60 км от Ленинграда с запиской от путешественников. Вскоре скорость полета корабля достигла до 150 км в сек., и он понесся, одновременно удаляясь от Земли и от Солнца, мчась в обратную от направления движения Земли сторону.
Прежде, чем лететь на Венеру, путешественники направили свой путь к Луне, изменив направление полета, сообразуясь с силами тяготения и лучевого давления и изменяя наклон зеркала к лучам Солнца. Когда расстояние между ними и Луной было всего 1 000 км, они вновь изменили направление полета и полетели к Венере. Дальнейший маршрут предполагался такой: пролетев еще около 600 тысяч километров, они останавливают аппарат, повернув зеркало ребром к Солнцу. При этом они будут от Солнца дальше, чем Земля и Луна. При этом, под влиянием притяжения Солнца, аппарат начнет падать на Солнце, но это падение будет сначала очень медленным, благодаря чему Земля и Луна успеют пройти между Солнцем и аппаратом; вследствие этого увеличится быстрота движения корабля, и он, в конце концов, упадет на Венеру.
Рис. 60. Способ взлета по Красногорскому. |
Катастрофа. Во время полета «Победитель пространства» попал на путь «Персеид» (28 июля) - потока метеоров - камней разной величины. Когда путешественники заметили эти камни, блистающие в лучах Солнца и несущиеся мимо них, они изменили направление и скорость полета, рассчитывая как бы «плыть по течению потока» со скоростью и по направлению движения камней; однако, хотя корабль и перестал удаляться от Солнца, на его зеркало начала давить метеорная пыль, которая прогибала листы его в раму. Желая избежать этого давления, путешественники вновь дали движение кораблю от Солнца, но метеорный поток пересилил и стал увлекать корабль за собою по направлению к Солнцу от Венеры. При этом корабль несся медленнее метеоритов, которые обгоняли его. Наконец, крупный камень налетел на аппарат. Произошел сильный удар, после которого корабль полетел уже вровень с потоком, со скоростью 42 км в сек. Путешественники и вагон не пострадали, но зеркало от него было оторвано и они лишились таким образом, и машины, и руля и стали беспомощны.
Спуск на Землю. Оказалось, что поток метеоритов несся с вагоном к Земле и, в конце концов, вагон упал на Землю, и именно, в Ладожское озеро. Здесь он всплыл на поверхность и плавал по воде, пока его не нашел пароход.
Предполагаемый спуск на Венере должен быть произведен на высокую гору, где солнечные лучи не закрыты облаками; но так как - это легко может не удасться, то корабль должен быть разборным, чтобы вслучае нужды, его можно было разобрать по частям и перенести на подходящее место. Так как на Венере энергия Солнца в два раза больше, чем на Земле, то и отбытие будет легче, чем с Земли.
Во втором томе под заглавием «Острова эфирного океана» (Красногорский и Д. Святский. 1914 г.) описывается новый полет тех же 4 - х лиц в небесном пространстве на таком же корабле «Победитель Пространства». Путешественники отправились из окрестностей Ленинграда, пролетели толщу атмосферы и понеслись к Венере. На пути их настигают враги, укравшие ранее чертежи их аппарата и построившие такой же аппарат названный «Patria» в соседней стране. Из имеющихся на «Patria» пушек враги обстреливают «Победителя». Последний теряет управляемость и силою давления лучей Солнца несется от него по направлению к внешним планетам мимо Земли, астероидов, Марса, кометы, и Юпитера с его спутниками. Здесь путешественникам удается исправить аппарат и вернуться обратно. Затем они достигают Венеры, высаживаются на нее и здесь находят разбитую «Patria», которая потерпела катастрофу при неудачном спуске на Венеру, при чем погиб и инициатор кражи чертежей и нападения. Его же два спутника становятся друзьями пассажиров «Победителя», но один из них погибает от укуса скорпиона.
В конце концов все оставшиеся в живых возвращаются на «Победителе» на Землю, спустившись в Каспийском море около города Ленкорани.
Автор проекта высказал ряд интересных мыслей, к сожалению, пока не осуществимых.
1. Сила лучевого давления Солнца взята весьма большой и неоправданной опытом.
2. Сплава, подобного максвеллию, из которого устроен корабль, еще не найдено.
3. Благополучное падение вагона на Землю совершенно невероятно.
4. Приборов, подобных описанным, вроде водородно - кислородных столь малого веса, и велосиметра, пока еще не изобретено.
5. Почти не разработан вопрос о навигации в мировом пространстве.
Рис. 61. Световой межпланетный корабль. |
6. Неясен вопрос, как срывается корабль с платформы при подъеме в земной атмосфере. Если, как говорит автор, балки платформы лишь немного длиннее зеркала, а шары прикреплены к этим балкам на длинных цепях, то эти цепи и шары будут мешать слету корабля. Поэтому на нашем рис. 65 эти балки сделаны настолько длинными, чтобы зеркало могло проскочить между цепями. Но при этом значительно возрастет вес всей платформы.
Вероятно, под влиянием описания Красногорского, был в 1924 г. составлен аналогичный другой проект корабля, рисунок (60) которого появился в одном русском журнале.
Снизу корабля находятся диски, на которые давят лучи Солнца, сообщая кораблю движение вперед, а по бокам сверху имеются другие, поворотные диски, которые, воспринимая одностороннее давление света, уравновешивают корабль.
Исходя из условия, что давление лучей света на поверхность тела должно быть значительно больше силы притяжения его Солнцем, найдем, что для того, чтобы зеркало могло быть унесено лучами Солнца прочь от него, его квадратный метр должен весить не более 2 г. Правда, можно расплющить золото до толщины 0,0001 мм, соответствующей упомянутому весу, но, во первых, такие листки будут непрочны и не смогут передать давление света снаряду с пассажирами, а во - вторых, будут прозрачны для лучей света и не воспримут требуемого лучевого давления. Для передвижения снарядов потребуется зеркало громадной площади: например, чтобы поднять с Земли снаряд весом в 1 т, потребуется зеркало площадью 2 000 кв. м. В межпланетном пространстве, при отсутствии веса, зеркало может быть значительно меньше и нужно лишь для преодоления инерции тела и силы тяготения, значительно ослабленных, но все - же площадь его будет велика.
Первый шаг в этом направлении был сделан английским ученым лордом Кельвиным, который в 1871 году высказал идею, чти в мировом пространстве могут переноситься в аэролитах зародыши жизни (семена, бактерии) весьма незначительного веса и достигать других небесных тел, в частности Земли.
В 1873 году английский ученый Максвэлль в своей теории света указывает, что в мировом пространстве могут, под влиянием света, переноситься мельчайшие материальные частицы, названные им «фотоспорами» и имеющие диаметр около одной стотысячной доли сантиметра.
Три года спустя Бартоли доказал, что не только тепловые и световые лучи, но и всякого рода энергия излучения оказывает давление.
Далее, профессор Эренгафт заметил, что в мировом пространстве существуют субстанции, отклоняемые от своего пути действием световых лучей; из таковых частиц, например, состоят кометнные хвосты, отклоняемые от Солнца так, что они обращены к последнему своею выпуклою частью. Причину этого явления следует искать отчасти в отношении веса частиц к их поверхности, отчасти в их электромагнитной природе, благодаря которой они уносятся волнами эфира.
На границе нашей атмосферы солнечный свет давит с силою 0,7 мг на 1 кв. м 1 и это в расстоянии около 150 миллионов км от Солнца. Давление света подчиняется законам его напряжения. Так как Солнце испускает свои лучи по всем направлениям, то оно получает со всех сторон и реакции, и, в результате, получается равновесие.
1Ланглей принимает это давление равным 0,5 мг на 1 м2. Циолковский же считает, что 1 кг вещества в 1 год под влиянием давления света получает приращение скорости более 200 м/с.
Кроме этого, из Солнца вырываются громадные протуберанцы, охватывая большие части его поверхности, с которых уже не может быть обычного излучения света в мировое пространство; поэтому перевешивает реакция с противоположной стороны, и должно быть соответствующее передвижение Солнца.
Шведский ученый Сванте Аррениус полагает, что в мировом пространстве носятся с невообразимой скоростью живые бактерии, у которых вес, по отношению к их поверхности, настолько мал, что для передвижения их достаточно давления света. Эта теория указывает путь, по которому можно достичь некоторых вероятных результатов.
Для шаровидной частицы, находящейся около поверхности Солнца и имеющей плотность воды и диаметр 1,5 микрона, отталкивание равно притяжению, а для еще меньших частиц отталкивание должно превышать притяжение.
Шварцшильд ввел к этому существенную поправку, показав, что отношение давления лучистой энергии к притяжению имеет максимум, когда диаметр шарика равен приблизительно λ : 3, где λ длина волны; при дальнейшем уменьшении шарика это отношение быстро уменьшается.
 Рис. 62. Сванте - Аррениус |
Далее, Аррениус полагает, что благодаря действию лучевого давления маленькие частички, сконцентрированные в солнечной атмосфере, отбрасываются Солнцем и блуждают в пространстве со скоростью, которая может достичь нескольких процентов скорости света. У звезд, излучение которых превосходит солнечное, скорость таких маленьких частиц может быть значительно больше, но она не достигает скорости света. Благодаря вековому отбрасыванию малых частиц, Солнца постоянно обменивались материей, причем более холодные звезды выигрывали за счет более теплых. Нет ничего невероятного, что иногда заходящие к нам метеориты составляются из таких отброшенных частиц. Упомянутое лучевое давление может также рассеивать в мировом пространстве зародыши жизни. Ведь существует уже ряд учений о том, что жизнь на Земле появилась из мирового пространства; его мы находим в северных сагах, в рассказе о переселении на Землю многих богов и человеческой пары из рощи источника Мимы (соответствующей мировому пространству).
Возможность для живых существ переноситься с помощью давления лучей с одной планеты на другую, находящуюся в отдаленной солнечной системе, основана на том, что в мировом пространстве, вне границ солнечной системы, господствует низкая температура, благодаря которой жизненные процессы сильно понижаются, и потому жизнь может сохраняться миллионы лет.
Сванте Август Аррениус (рис. 62) является одним из замечательнейших естествоиспытателей нашего времени. Его первая, представленная к окончанию Упсальского университета (1883г.) работа касалась вопроса об электропроводности растворов электролитов - веществ, растворы которых проводят электрический ток. Теория, выдвинутая им в этом сочинении, сначала вызвала большие возражения; но потом оказалось, что с помощью ее возможно объяснить целый ряд до тех пор совершенно неясных явлений в растворах.
Очень быстро она получила всеобщее признание и в настоящее время является одной из основных теорий растворов. Новейшие исследования в этой области принесли много нового, но не поколебали основ положений Аррениуса.
Аррениус, подобно многим великим ученым, не сосредоточивается на изучении одной какой - нибудь области. Его влечет как можно шире и глубже охватить и познать окружающее на основе строго научного подхода.
Его книги: «Физика неба», «Образование миров», «Жизненный путь планет» и «Представление о мироздании на протяжении веков» - являются глубокими, интересными по содержанию и увлекательными по изложению.
Со многими предположениями, выдвинутыми в этих книгах, можно не соглашаться. Несомненно только, что все мысли, содержащиеся в них, остроумны, оригинальны, и что на них лежит печать творчества большого человека.
Французский астроном Ш. Нордман, повидимому, также разделяет вышеприведенное мнение Аррениуса. - Великие мыслители, говорит он, - начиная с Канта и вплоть до лорда Кельвина, предполагали, что зародыши жизни занесены на Землю при помощи аэролитов, прилетевших из какого - то отдаленного мира.
Но механизм этой передачи оставался невыясненным. Кроме того еще недавно считали, что совершенная пустота и очень низкая температура межзвездных пространств представляют непреодолимое препятствие для перенесения живых организмов.
Рис. 63. Отталкивание Солнцем кометного хвоста.
Однако, недавно произведенные опыты показали, что пустота и температура, близкая к абсолютному нулю ( - 273° по стоградусной шкале), оказывают на многие бактерии не разрушительное, а консервирующее действие. Холод и пустота только парализуют на долгое время жизненные функции этих мельчайших существ, которые, при нормальных условиях, живут всего лишь несколько часов. Немного спустя, когда они попадают в подходящую среду, они вновь приобретают свою прежнюю жизнеспособность.
Не похоже ли это на историю Спящей Красавицы, на сей раз правдивую и перенесенную в область бесконечно - малого?
Опыты, произведенные в этом отношении, показывают, что и при подобном холоде (около - 273°) жизнеспособность бактерий не исчезает. Так, в лаборатории И - та Дженнера в Лондоне споры бактерии, подвергнутые температуре - 250° в течение 20 часов, сохранили свою жизнеспособность. Профессор Мак Файдер подверг зародыши действию холода в течение 6 месяцев без вреда для них. Беккерель в Лейденской лаборатории выдерживал бактерии и споры 3 недели при температуре - 253°, также без вреда для них. Остается еще вопрос, не погибнут ли эти зародыши в мировом пространстве под действием ультрафиолетовых и иных смертоносных лучей? Опыты, например, Беккереля, как будто подтверждают это опасение. Однако, против этого можно возразить, что частицы, несущиеся в пространстве, вероятно, подвергаются не столь сильному действию лучей, какое было при опытах. Кроме того, может быть, и мировое пространство не абсолютно пусто, - в нем есть туманности, и это также ослабляет действие упомянутых лучей.
Рис. 64. Опыт Никольса и Гулля (давление света). |
Итак, межзвездное пространство - это среда, благоприятная для передачи жизни. Что же касается вопроса о том, каким образом микроорганизмы могут быть перенесены из одного мира в другой, то новейшие открытия относительно действия света позволяют нам уяснить это. Солнце притягивает и держит в могущественной зависимости от себя только тела с довольно значительной массой. Когда - же их объем уменьшается, то солнечные лучи отталкивают их от себя. Это отталкивание и есть наиболее вероятная причина отклонения кометных хвостов (рис. 63).
Микроскопические - же предметы, диаметр которых, как у большинства бактерий, равняется всего лишь нескольким десятитысячным долям миллиметра, солнечный свет гонит по бесконечному пространству до тех пор, пока, смешавшись с космической пылью, они снова не будут притянуты каким - нибуь небесным телом. Отсюда не трудно понять, как в былое время могла передаваться жизнь с одной солнечной системы на другую. Достаточно, чтобы где нибудь в глубине небес, вблизи Сириуса, или еще дальше, существовала планета, атмосфера которой содержала бы такие - же микроорганизмы, какие имеются у нас, и мириады их, гонимые лучами соседнего Солнца, отправятся, погрузившись в летаргический сон, в далекое путешествие по ледяным пространствам.
Можно - ли предположить, что именно таким образом однажды попал на Землю первый зародыш жизни? Конечно!
По теории английского астрофизика Эддингтона, все звезды излучают энергию и при том столько, сколько в то время ее получают за счет внутриатомных процессов. Эта излучаемая энергия производит лучевое давление на встречные тела, при чем это давление пропорционально четвертой степени абсолютной температуры. При температуре поверхности Солнца в 7000° его лучи давят на 1 кв. м земной поверхности, перпендикулярной к ним, с силой 1 миллиграмма.
Если бы температура Солнца возросла до 7 миллионов градусов, то давление его лучей на квадратный метр земной поверхности увеличилось бы в 10004 раз и равнялось бы миллиону килограммов на 1м2. Такой величины лучевое давление достигает в центре Солнца и других звезд. Однако, лучи такой силы поглощаются наружными слоями звезд и Солнца, и до нас доходит лишь малая часть их энергии. Однако, помимо видимых лучей, наружную атмосферу могут пронизывать наименее поглощаемые рентгеновые лучи. Наличие в межзвездном пространстве подобной «ультрарентгеновой» радиации обнаруживается на земной поверхности, особенно в более высоких слоях атмосферы, благодаря вызываемой ею ионизации воздуха, которая быстро возрастает с высотой и остается одинаковой как днем, так и ночью. Заключается она в удалении из атомов воздуха отрицательных электронов. В виду малой интенсивности радиации, число ионизированных атомов относительно ничтожно.
Электромагнитная теория лучистой энергии, созданная Максвэллем, приводит к заключению, что поверхность тела, на которое падает поток лучистой энергии, испытывает со стороны последнего некоторое давление К такому - же заключению пришел и Бартоли в 1883 году. Интересно, что еще 1619 году Кеплер высказал мысль о давлении света и пытался им объяснить происхождение кометных хвостов, обращенных от Солнца.
Его мысли поддерживал Лонгомонтанус (1622 г.) и Эйлер (1746 г.) Профессор П. Н. Лебедев в 1892 году, путем искусных опытов, не только доказал существование лучевого давления, но и измерил его величину. На основании этих опытов получились следующие результаты: полагая, что на 1 кв. см поверхности, нормальной к солнечным лучам и находящейся вне пределов атмосферы, падает в 1 минуту количество лучистой энергии, равное, 3 мал. калориям, или 126 мегаэргам, получим, что на 1 кв. м черной (неотражающей) поверхности, давление будет = 2/3 дины. Для абсолютно отражающей поверхности, это давление в 2 раза больше. Если часть энергии проходит через тело, то она, как не вызывающая давления, должна быть вычтена из этой величины.
Для половины земного шара, освещаемой Солнцем, это давление равно уже около 65 000 тонн. Сила лучевого давления отталкивает тела от Солнца, тогда как сила солнечного притяжения притягивает их к нему. Первая зависит от поверхности тела, а вторая от массы (объема) тела. При уменьшении размеров тела, объем уменьшается быстрее (пропорционально кубу линейных размеров), чем его поверхность, которая уменьшается пропорционально квадрату линейных размеров, и для тел весьма малых размеров может оказаться, что лучевое давление будет больше притяжения, и частица улетит от Солнца, и чем дальше, тем скорее - до 8 000 км/сек. Следует, однако, отметить, что если размеры частицы будут малы по сравнению с длиною волны светового луча (например, около 0,0001 мм), то перевес давления над притяжением будет уменьшаться. Были произведены опыты над отталкивающим действием световых лучей; частицы прокаленного плаунового семени в диаметре около 0,002 мм, довольно сильно отклонялись действием света в безвоздушном пространстве при падении.
Американские ученые Никольс и Гулль в 1901 году произвели следующий опыт, доказывающий наличие давления лучей света: в стеклянную трубку, из которой был выкачан воздух, они насыпали смесь наждачного порошка и чрезвычайно малых и легких прокаленных грибных спор диаметром около 0,002 мм (рис. 64). Эта смесь сыпалась через узкую часть трубки из одного ее отделения в другое и на пути подвергалась действию сильных лучей света, конденсируемых линзой А и идущих от вольтовой дуги В. Под влиянием этих лучей, легкие споры отлетали к противоположной стенке С, тогда как более тяжелый наждачный порошок падал прямо вниз в D.
Кроме света, давление могут производить и другие виды лучистой энергии. Например, электрическое поле, напряжением в 200 вольт на 1 м может преодолеть силу тяжести частицы диаметром 0,00016 мм.
Французские романисты Ж. Фор и Граффиньи в своем романе «Aventurps extraordinaires d'un savant russe» (Paris, 1889) дают описание межпланетного корабля, устройство и принцип полета которого противоположны предыдущему и заключаются в следующем:
Аппарат, имеющий форму артиллерийского снаряда, покрывается снаружи особым составом, найденным на Луне, который притягивается лучами Солнца. Кроме того, вокруг аппарата устраивается особая широкая платформа, состоящая из 24 частей. Каждая часть может поворачиваться вокруг особой оси, проникающей в стенку аппарата. Одна поверхность платформы покрыта упомянутым составом, а другая зачернена. Поворачивая части платформы к Солнцу то одной, то другой стороной, можно менять направление движения и попасть не прямо на Солнце, а залететь на Меркурий и на Венеру. Скорость полета предполагается 20 км в секунду.