Константин Циолковский
Грёзы о Земле и небе
На кольцах Паллады
Осмотрев поверхность Паллады, мы обратились к замечательнейшему – к ее диску, к ее кружку, центр которого был занят планетой.
Жителям Паллады было гораздо сподручнее исполнить мечты веститов: колонизировать окружающее планету пространство. В самом деле, борьба с тяжестью тут сравнительно не трудна; довольно скорости 200 м в секунду, чтобы тело с поверхности планеты удалилось навсегда и сделалось спутником Солнца, т. е. самостоятельной планетой. Довольно поезду иметь секундную скорость в 141 м, чтобы окончательно потерять вес и получить ход в окружающую пустоту; такой поезд, проходя 508 верст в час, движется лишь в четыре раза скорее быстрейших земных поездов. Эта скорость и даже большая тут вполне достижима, потому что тяжесть в 52 раза меньше, чем на Земле; во столько же раз меньше и трение всех родов; так что скорость, при одинаковой затрате энергии, может быть смело увеличена (сравнительно со скоростью земных поездов) в четыре раза. А если еще принять во внимание отсутствие воздушного сопротивления, совершенство пути и техники палладитов, то она может быть увеличена в 5 и 10 раз, но это уже излишне, довольно четырехкратного ускорения.
Только не думайте, что прямо на экваторе планеты вы увидите поезд, пробегающий 500 верст в час и таким образом обегающий ее окружность в 1 ч. 35 мин.! Нет, первый поезд, непосредственно стоящий или двигающийся на самой поверхности планеты, проходит всего 14 м в секунду (50 верст в час). Он обвивает планету непрерывным кольцом и двигается вокруг нее, как червь вокруг ореха. Второй поезд, подобный первому, но бегущий на нем, как на движущейся платформе с движущимися рельсами, проходит столько же относительно него; но относительно планеты он имеет скорость вдвое большую, т. е. пробегает в час около 100 верст, или в секунду – около 28 м.
С такою же скоростью и по тому же направлению двигается третий поезд на втором; относительно него он пробегает 14 м в 1 секунду, а относительно планеты его скорость утрояется (150 верст в 1 час). Так каждый высший поезд на предыдущем проходит в час 50 верст, но скорость этого высшего поезда относительно планеты зависит от того, какого он этажа; например, поезд 5-го этажа пробегает 250 верст в час. Последний поезд – 10-й, двигаясь на девятом, представляющем, как и все поезда, непрерывное кольцо с платформой и рельсами, пробегает в секунду уже 141 м; вследствие центробежной силы тяжесть внутри его и относительно его совершенно исчезает; он едва касается своего пути и совсем на него не давит. Следующее кольцо, 11-е, может держаться в пространстве без малейшей опоры и соприкосновения с 10-м поездом, хотя скорость 11-го поезда и всех следующих за ним не только не увеличивается относительно планеты, но даже немного уменьшается; часовая скорость 10-го поезда в 508 верст есть наибольшая скорость всего составного кольца, или кружка, простирающегося в высоту на 800 км (верст); далее, скорость колец непрерывно, но чрезвычайно медленно убывает, так что разность скоростей двух соседних поездов неощутима, иными словами они двигаются почти с одинаковой скоростью; окраины «кружка», т. е. последний высший поезд, проходит только 53 метра в 1 секунду, значит, его скорость почти в (2,64) 3 раза меньше быстрейшего.
Описав кратко сущность «многоэтажных» поездов и тайну существования и образования кольца Паллады, заберемся-ка на первый поезд, что сделать очень легко; для этого мы будем бежать наравне с ним; 50 же км в час – пустяки на планете, где тяжесть в 52 раза меньше и сопротивления воздуха, весьма заметного на Земле при такой скорости, нет. Сделав это, нам надо только на бегу протянуть руки, схватиться за прицепки – и дело с концом; маневр, тождественный с тем, который вы употребляете, когда на ходу вскакиваете на конку.
Тяжесть тут (на 1-м поезде) меньше, чем на планете, что хотя и мало чувствуется, но легко может быть обнаружено взятыми с вами пружинными весами. То же можно заметить по замедленному ходу стенных часов с маятником; для этого сличим их с показаниями карманных часов, действие которых не зависит от тяжести, а лишь от упругости стальной пружинки («волоска»). Уменьшение тяжести вообще на первом поезде не замечательно и не кидается в глаза, после того, что мы в этом отношении испытали; но оно прогрессивно возрастает с переходом из поезда в поезд. Если принять уменьшение тяжести в первом кольце за единицу, то во втором оно будет 4, в 3-м – 9, в 4-м – 16, в 10-м – 100. В следующих поездах – также 100.
Из первого поезда вышеописанным манером попадаем во второй; впрочем, заметим, что можно для этого пользоваться и особыми приспособлениями, которые переносят вас незаметно и без всяких усилий в любой поезд; описывать их я, однако, не буду, чтобы не утомить вашего внимания; ими пользуется большинство туземцев.
С переселением на быстрейший, 10-й поезд, отстоящий очень недалеко от поверхности Паллады, сажен на 10 или около того, тяжесть, по-видимому, совершенно исчезает; маятник совсем перестает качаться, гири не натягивают пружинных весов, т. е. показывают нуль, – тела не падают… Я висел среди вагона, как рыба среди воды, или как птица в воздухе, но, понятно, без всяких усилий. Представления о верхе и низе перемешались у меня в мозгу и зависели от принятого мною направления; над головой казался верх, под ногами низ, куда я, однако, не падал, что смущало мои чувства. Стоило мне только повернуться ногами к потолку вагона – и все в нем или, лучше сказать, в моей голове, переворачивалось «к верху дном»; пол вагона казался потолком, а потолок – полом, и, мне трудно было убедить свои чувства, что вагон не перевернулся. Я не ощущал его движения, потому что оно было чрезвычайно спокойно, вроде движения лодки; как они этого достигли, я не могу вам объяснить. Взглянув же в окно, я видел, как уходила почва планеты в сторону, противоположную моему собственному незаметному для меня течению, через каждые полтора часа восходило Солнце и возвращались уже осмотренные части планеты.
Довольно самого ничтожного толчка, чтобы лететь в вагоне или вне его по желаемому направлению; довольно даже чихнуть, зевнуть или кашлянуть, чтобы мое тело, до сих пор неподвижное и без давления соприкасавшееся с другими предметами, получило скорость вперед и очень долго – по прямой линии. При этом к прямолинейному стремлению большею частью присоединяется вращательное и тогда вам кажется, что почва планеты с своим поездом и свод небесный со звездами и Солнцем поворачиваются вокруг вас.
Чуть толкнув стену вагона, я вылетел в противоположную дверь, но испугался и схватился за столбик крылечка; так подержался я некоторое время, оглядываясь во все стороны и успокаивая себя. Нет! Мне страшно улететь с этого кольца. И я привязал себя к столбику длинною и тонкою бечевкой; тогда я слабо-слабо оттолкнулся от него и летел несколько секунд строго по прямой линии; только бечевка меня удержала от дальнейшей прогулки, и куда бы я залетел? Бог знает… Бечевка натянулась и дала мне обратный толчок, который и возвратил меня невредимо к вагону. Отскочив от него вторично, уже непроизвольно, как брошенный мяч, так как я не предполагал повторять опыт, и снова пролетев лишь медленно расстояние бечевки, я остался почти совсем неподвижным.
Подо мной быстро мчалась планета, на которую я не падал, несмотря на силу ее тяготения; передо мною неслись картины планетной жизни, разные сооружения, прекрасные дворцы-жилища и вереницы густого населения Паллады. Многие из них взбирались на поезда, переходя из одного в другой; другие спускались на планету. Мой поезд и высшие кольца казались неподвижными, нижние же бежали вместе с планетой и тем быстрее, чем были к ней ближе; на деле же было наоборот.
Верхние кольца кишели жизнью и представлялись чудом, висящим в пространстве: друг друга они касались только некоторыми частями, оставляя большие промежутки.
Я дернул за веревочку и полученным толчком возвратился в вагон; чтобы подняться от него кверху на десяток-другой верст, достаточно прыжка; так я, отвязавшись, попадал на высшие кольца; пролетев порядочное расстояние и остановившись у одного из колец, я делал новый прыжок и опять пролетал без всякого усилия версты.
Площадь всего диска в 48 раз больше поверхности экваториального сечения планеты. Таким образом, принимая во внимание, что плоскость не всегда перпендикулярна к лучам Солнца, найдем, что жители Паллады захватили раз в 20 более тепла и света, чем им полагалось по величине их планеты. Диаметр последней был в семь раз менее ширины кольца; значит, оно было сравнительно больше, чем у Сатурна.
Все тела, осторожно, без толчка выпущенные на кольцах выше 10-го, не падают никуда. Если же им дать толчок, они летят (относительно колец) довольно долго, прямолинейно и равномерно, куда их толкнули. Можно выпущенное тело двинуть по направлению к планете, но это опасно, потому что оно с ужасною силою ударится о первый выдающийся на ней предмет. В другие стороны можете бросать и посылать что угодно; оно будет двигаться вверх, вниз, вбок – совершенно безразлично и свободно, хотя с течением времени все-таки возвратится на кольца. Отсюда видно, что движение это криволинейное и не вполне равномерное (даже относительно колец). Однако на расстоянии верст и в течение минут, даже часов оно ничем не отличается от движения тел в среде, лишенной тяжести. На всем 800-верстном протяжении кверху от поверхности Паллады кольцо представляет относительную среду полного отсутствия тяжести, если не считать собственную, ничтожную силу его тяготения; но и она в промежутках между кольцами почти отсутствует (притяжение нижних колец уничтожается притяжением верхних). Это относительно свободное от тяжести пространство по своим благодетельным свойствам ничем не разнится от среды, абсолютно лишенной тяжести (каковой в сущности и нет). Стоит, например, оттолкнуться горизонтально по тонкой линии одного из колец, и вы одним слабым усилием начинаете двигаться со скоростью «почтовых» относительно кольца, сбоку его или в их промежутках; вы двигаетесь всю жизнь, проходите миллионы верст и не можете остановиться, если не употребите соответствующих мер; движение ваше относительно планеты, конечно, в 100 раз скорее и существует вечно, помимо вас самих, благодаря круговращению колец. Всевозможные собрания и общения обитателей диска совершаются с великим удобством и без малейших трудов; им совсем не нужны такие, сравнительно могучие орудия передвижения, как наши ноги… Участвуя в их собраниях, прогулках, занимаясь в то же время чтением, или каким-нибудь делом и не замечая совсем дороги и своего движения, не чувствуя головной боли и лома в костях от тряски и пыли, я невольно обращаю мысленный взор туда – к моей родине, к Земле… Я вижу там несчастного путника, натирающего кровавые мозоли, чтобы пройти 2–3 десятка верст; вижу я и человека с достатком в своей коляске, замоченного дождем, озябшего, мечтающего об отдыхе и мягкой постели; но что такое постель, в сравнении с «постелью» свободного пространства, которую вы никогда там не покидаете… Сердце мое переполняется жалостью…
– Как вам пришла в голову эта мысль: завоевать пространство и солнечную энергию такими простыми и легкими средствами? – спросил я однажды у жителей Паллады. Тогда они мне рассказали следующее.
Давно, в старые времена, их планета далеко не была так гладка и шарообразна, как теперь. На самом экваторе находилась гора, вращающаяся вместе с планетой. На гору эту, высотою до 800 верст, мы подымались вертикально так свободно, как вы подымаетесь у себя на Земле по незаметному наклону в ½ градуса; каждый ваш прыжок подымал бы вас на высоту 30 м (14 саж.) вверх, в течение ½ минуты полета; так что в 1 секунду вы проходили бы по 1 м (скорость пешехода).
Мы с своими слабыми ногами не делали таких прыжков, а прямо подымались со скоростью 3–4 верст в час; весь путь, следовательно, может быть пройден в 200 часов или 8 земных суток, а считая отдых – в две недели. Потом устроены были механические дороги с солнечными моторами и путешествие на вершину горы уже не составляло никакого труда.
Но дело не в том, что путешественники, взбираясь на гору, тем или другим способом, постоянно замечали себя тем легче, чем подымались выше; прыжки их были тем свободнее и тем грандиознее, чем сфера их была возвышеннее. На высоте 700 верст очень тяжелые предметы весили менее золотника и, как пушинка, при каждом толчке они вздымались на протяжение нескольких верст, долго летая и медленно падая, на расстоянии 750 км тяжесть окончательно исчезала. Прыгнув в сторону или просто, не придерживаясь горы, вы отделяетесь от нее и висите над планетой на высоте 750 км, имея бездну над головою и бездну под ногами…
Представьте себе положение разумного существа, как-нибудь нечаянно сорвавшегося с горы и теряющего ее из вида все более и более! Он хочет возвратиться к ней, протягивает беспомощно руки, жалобно взывает; но все напрасно: гора продолжает удаляться.
Хорошо, когда есть какая-нибудь опора, хорошо если вы уходите от нее случайно вместе с обломком скалы; тогда, оттолкнув его в сторону, противоположную вашему движению, вы еще можете возвратиться немедленно из этой поглощающей вас бездны. А если ничего пет?.. Но успокойтесь! Первый рискнувший так ужасно путешественник не погиб, а даже вполне благополучно возвратился к своим близким; он только сделал дешевое кругосветное путешествие, правда, настолько далеко от Паллады, что она казалась ему ярко светящейся-гигантской луной, занимавшей громадную часть небесного свода (15°, в 900 раз более нашей земной Луны).
Куда же, однако, он возвратился? Он возвратился на ту же гору, через два земных месяца, предполагая слабое отталкивание, давшее ему относительную поступательную скорость около одного метра в секунду.
За первым путешественником, вернувшимся в великом страхе, но в то же время и с великою радостью, последовала масса смельчаков, скоро образовавших с своею рухлядью целое живое кольцо вокруг планеты. Теснота на планете, недостаток солнечного света, т. е. их питания, гнала людей наиболее добрых, желающих избегнуть ссор и неприятностей из-за куска хлеба (это по-земному, а по-нашему – из-за солнечных лучей).
Скоро они заметили, что «высоченная» гора мешает образованию колец сверху и снизу. Просвещение распространялось, механика и техника шли вперед, и под конец придумали то, что вы теперь у нас находите; гору же срыли, как производящую своим тяготением «возмущение» в кольцах и препятствующую их свободному движению и росту кверху и книзу.
И теперь мы увеличиваем диаметр нашего кольца по мере надобности, – прибавил рассказчик.
ВНЕ ЗЕМЛИ
1. Замок в Гималаях
Между величайшими отрогами Гималаев стоит красивый замок – жилище людей. Француз, англичанин, немец, американец, итальянец и русский недавно в нем поселились. Разочарование в людях и радостях жизни загнало их в это уединение. Единственною отрадою их была наука. Самые высшие, самые отвлеченные стремления составляли их жизнь и соединяли их в братскую отшельническую семью. Они были баснословно богаты и свободно удовлетворяли все свои научные прихоти. Дорогие опыты и сооружения постоянно истощали их карманы, однако не могли истощить. Связь с миром ограничивалась этими сооружениями, для которых, конечно, требовались люди и люди, но как только все было готово, они снова погружались в свои изыскания и в свое уединение; в замке, кроме них, находились только служащие и рабочие, прекрасные жилища которых ютились кругом.
2. Восторг открытия
На самой вершине дворца была обширная стеклянная зала, куда особенно охотно сходились наши анахореты.
Вечером, после заката солнца, через прозрачный купол залы сверкали планеты и бесчисленные звезды. Тогда мысль невольно тянулась к небу, и речь заходила о Луне, о планетах, о бесчисленных, но далеких солнцах.
Отчаянные мечтатели! Сколько раз создавали они безумно смелые проекты путешествий по небесным пространствам; но их же собственные, весьма обширные познания безжалостно разбивали эти фантазии.
В одну из погожих летних ночей трое наших приятелей мирно беседовали о разных веселых материях, как вдруг, словно буря, ворвался русский и стал кидаться всем на шею, – стискивал до того, что обнимаемые кряхтели и жалобно пищали.
– Скажи на милость, – произнес, наконец, освобожденный из крепких объятий француз Лаплас, – что это значит? И почему ты пропадал столько времени в своем кабинете? Мы даже думали, что с тобой случилось несчастие во время твоих опытов, и хотели вломиться к тебе силою.
– О, это ужас, ужас, что я придумал! Нет, это не ужас, – это радость, восторг…
– Да в чем же дело? Ты как сумасшедший, – сказал более всех пострадавший немец Гельмгольц.
Потное, красное лицо русского с всклокоченными волосами изображало какое-то неестественное воодушевление, глаза блестели и выражали блаженство и усталость.
– Через четыре дня мы на Луне… через несколько минут вне пределов атмосферы, через сто дней – в межпланетных пространствах! – выпалил неожиданно русский по фамилии Иванов.
– Ты бредишь, – сказал англичанин Ньютон, поглядевши внимательно на него.
– Во всяком случае, не чересчур ли скоро? – усомнился француз Лаплас.
– Господа, я увлекаюсь, это правда, однако прошу меня выслушать и послать для этого за остальными нашими товарищами.
Когда они пришли, все разместились вокруг большого круглого стола и, поглядывая на небо, с нетерпением дожидались сообщения русского.
3. Обсуждение проекта
– О друзья, – начал русский, – как незамысловато то, что я придумал!
– Судя по твоим намерениям, мы этого не полагали, – сказал итальянец Галилей, которому уже успели кратко сообщить о происшествии.
– Вам известна энергия горения, – начал русский. – Напомню числа. Тонна нефти, при сгорании, выделяет такое количество работы, которое в состоянии поднять такую же массу на высоту нескольких тысяч верст от поверхности Земли. 1½ тонны нефти в состоянии сообщить одной тонне такую скорость, которая достаточна, чтобы удалиться навеки от Земли…
– Иными словами, – перебил итальянец, – масса горючего вещества, в 1½ раза большая массы человека, в состоянии сообщить ему скорость, достаточную для удаления его от Земли и путешествия вокруг Солнца…
– Русский, вероятно, придумал гигантскую пушку, – перебил в свою очередь американец Франклин. – Но, во-первых, это совсем не ново, во-вторых, абсолютно невозможно…
– Ведь мы же это достаточно обсудили и давно отвергли, – добавил Ньютон…
– Дайте мне говорить!.. Вы не угадали, – произнес русский с досадою. Все замолкли, а он продолжал.
– Пожалуй, я и придумал пушку, но пушку летающую, с тонкими стенками и пускающую вместо ядер газы… Слышали вы про такую пушку?
– Ничего не понимаю, – сказал француз.
– А дело просто; я говорю про подобие ракеты.
– И только? – с разочарованием промолвил пылкий итальянец. Ракета – это что-то ничтожное; этим ты нас не удивишь… Неужели ты хочешь отправиться в небесные пространства в большой ракете?
Общество улыбалось, но Ньютон задумался, а русский ответил:
– Да, в ракете, особенным образом устроенной. Это смешно и, по-видимому, невозможно, но строгие вычисления говорят иное. Ньютон слушал внимательно, прочие загляделись на звезды…
Когда снова все обратились к Иванову, он начал:
– Самые неопровержимые вычисления показывают, что взрывчатые вещества, вылетая из дула достаточно длинного орудия, могут приобретать скорость до 6 тысяч метров в секунду. Если положить, что масса пушки равна массе выброшенных газов, то дуло получит обратную скорость в 4000 метров. При массе взрывчатых веществ, в три раза большей, скорость дула будет 8000 метров. Наконец, при массе в семь раз большей дуло приобретает секундную скорость в 16 000 метров, которая больше, чем нужно для удаления от Земли и путешествия вокруг Солнца.
– Для этого нужно секундную скорость только в 11 700 метров, – заметил Ньютон. – Но, пожалуйста, опиши нам скорей свою ракету.
– Да, да! Мы слушаем, – закричали все и громче всех Галилей.
– Представьте себе яйцевидную камеру с расположенной внутри ее и выходящей наружу трубою. В камере помещаюсь я и запасы взрывчатых веществ, которые понемногу выпускаются через трубу вниз во время взрывания. Непрерывное взрывание веществ и выбрасывание со страшною скоростью продуктов горения вызовет обратное непрерывное стремление камеры двигаться вверх с возрастающею скоростью. Тут могут быть три случая: когда давление выбрасываемых газов не одолевает тяжести снаряда; когда оно равно весу снаряда и когда больше его. Первый случай не интересен, потому что тогда снаряд не трогается с места и без поддержки падает. Его вес только уменьшается; во втором – он теряет всю свою тяжесть, т. е. не падает без опоры; в третьем случае, самом интересном, снаряд устремляется в высоту.
– На весу он может находиться при употреблении гремучего газа в течение 23 минут 20 секунд, когда вес взрывчатых веществ в семь раз превышает вес снаряда со всем содержимым, – заметил Лаплас.
– Совершенно верно! Но стояние на воздухе для нас было бы бесполезно, и потому мы не будем останавливаться на этом случае, замечу лишь, что тогда кажущаяся тяжесть внутри снаряда не изменяется, т. е. все предметы в нем остаются того же веса.
– Ты, без сомнения, предполагаешь, – прервал Ньютон, – что пушка установлена отвесно, отверстием книзу?
– Разумеется, хотя положение ее может быть и наклонным. Но перейдем к третьему случаю. Выгоднее всего, т. е. ракета приобретает наибольшую скорость, когда взрыв происходит как можно скорее.
– Но, во-первых, тогда быстро приобретенная скорость снова потеряется через сопротивление воздуха во время пересечения атмосферы, во-вторых, относительная тяжесть внутри снаряда на столько возрастет, что сейчас же раздавит все находящиеся в ней живые тела.
– Далее, – заметил Франклин, – и пушка делана быть чересчур крепка, отчего и вес ее будет чересчур велик, что нехорошо.
– Верно! Я полагаю, что достаточно будет на прибор давления, в 10 раз превышающего тяжесть снаряда со всем содержимым. При этом человек будет чувствовать себя только в 10 раз тяжелее обыкновенного. Такую тяжесть с помощью придуманных мной средств он легко может вынести.
– Интересно узнать эти средства, – сказал Гельмгольц.
– Ты их узнаешь, но не теперь… Буду продолжать: снаряд будет двигаться с возрастающей скоростью. К концу первой же секунды его скорость будет равна 90 метрам и он подымется на высоту 45 метров. По истечении двух секунд его скорость удвоится и пройденное пространство учетверится. Позвольте мне написать тут таблицу, означающую время, соответствующие скорости и расстояния, пройденные снарядом.
– Я это сделаю за тебя, – сказал Ньютон и крупно написал на большой черной доске три ряда чисел:
Секунды 1 2 10 30 100
Скорости 90 180 900 2700 9000
Километры 45 360 4500 40500 450000
– Столь интенсивно убыстряющееся движение я не одобряю, – сказал Галилей, вглядываясь в таблицу. Затем продолжал:
– Правда, менее чем через минуту снаряд будет уже вне пределов атмосферы. Однако он много потеряет через ее сопротивление. Желательно, чтобы скорость начальная, скорость в воздухе, была как можно меньше. Поэтому позволяю себе предложить тут другую таблицу, основанием которой послужит утроенная сила тяжести.
И он подошедши к доске, написал ряды чисел:
Секунды 1 2 10 50 100
Скорости 20 40 200 1000 2000
Километры 10 40 1000 25000 100000
– Через 50 секунд, – сказал итальянец, кончив писать, – снаряд подымается на 25 километров, где сопротивление атмосферы крайне незначительно и скорость снаряда еще не очень велика. Выйдя за пределы атмосферы, можно увеличить давление взрывчатых веществ и величину ускорения; но в воздухе оно должно быть как можно меньше.
– Я просто в восторге! – воскликнул русский. – Ваши замечания не только доказывают ваше внимание, но и очень дельны. Разумеется, я принимаю их с благодарностью. Теперь представьте, – сказал русский, немного помолчав, – снаряд, устремляющийся к небу; сначала медленно, потом все быстрее и быстрее, наконец он пропадает из виду, он отрешился от всего земного…
Иванов неожиданно затих, хотя все ждали продолжения. Огни в зале не зажигались, а только что взошедшая багровая Луна светила слабо. Русский был в обмороке. Увлекшись своею идеею, он несколько дней не спал и не ел и довел себя до крайнего истощения. Зажгли огни и всполошились. Иванова привели в чувство, но не позволили говорить, заставили выпить вина и немного поесть. Все были крайне возбуждены, но ради товарища не упоминали о том, что их наиболее волновало.
Решено было на следующий день продолжать обсуждение занимавшего теперь всех вопроса; русского же отдали под надзор Галилея, чтобы заставить его восстановить силы и хорошенько выспаться.
