Притяжение против... притяжения

Авторы научно-фантастических романов охотно пользуются всевозможными экранами, способными защитить от действия сил тяготения. Увы, в действительности подобных экранов пока не существует, и для того, чтобы преодолеть силу притяжения Земли, космический корабль должен разгоняться с помощью ракетного двигателя. А нельзя ли воспользоваться для этого не двигателем, а... земным притяжением?

Казалось бы, странно: ведь именно тяготение Земли не дает космическому кораблю умчаться в мировое пространство... Но, как ни парадоксально, по крайней мере в одном случае такой вариант возможен. Это было показано советскими учеными В.В. Белецким и М.Е. Тиверцем.

Дело в том, что во всех расчетах, связанных с движением космических кораблей, их обычно принимают за материальную точку. И вполне обоснованно: ведь размеры корабля ничтожны в сравнении с размерами небесных тел.

Но если говорить строго, то корабль все же не точка, а протяженное тело, обладающее вполне определенными размерами и формой. И потому фактическая сила притяжения, действующая на него со стороны Земли, несколько отличается от той силы, которая действовала бы на него в том случае, если бы вся масса корабля была сосредоточена в одной точке. Правда, для обычных кораблей и спутников разница настолько невелика, что на нее можно совершенно спокойно не обращать внимания.

Но при одном условии эта разница может сделаться достаточно ощутимой: если космический корабль обладает значительной длиной.

Рассмотрим, например, корабль, состоящий из двух шаров, соединенных стержнем или тросом, перпендикулярным к продолжению радиуса Земли. В таком случае на каждый из шаров действует сила притяжения, направленная под углом к соединительному стержню. Равнодействующую этих сил нетрудно определить по правилу параллелограмма. Сравнительно несложный расчет показывает, что эта равнодействующая несколько меньше той силы тяготения, которая действовала бы на центр стержня, если бы в нем была сосредоточена вся масса необычного корабля.

Иными словами, получается, что «растягивание» космического корабля равносильно появлению некоторой отталкивающей радиальной силы. Следовательно, его движение вокруг Земли будет происходить по орбите, несколько отличающейся от обычной, «кеплеровской» орбиты. 90

Этим обстоятельством можно остроумно воспользоваться. Поступим так. Изберем такую конструкцию нашего корабля, чтобы шары можно было достаточно быстро подтягивать друг к другу и вновь разводить на большое расстояние.

В тот момент, когда корабль достигнет наиболее удаленной точки орбиты — апогея, соединим шары. С этого момента корабль превращается практически в «материальную точку», и его дальнейшее движение будет происходить уже по «кеплеровской» орбите.

В перигее осуществим обратную операцию — разведем шары на прежнее расстояние. Тогда появится упомянутая выше «отталкивающая сила». Орбита дальнейшего движения окажется несколько более вытянутой, чем соответствующая «кеплеровская». В результате на втором витке апогейное расстояние окажется несколько большим, чем на первом.

Повторим всю операцию еще раз и снова увеличим апогейное расстояние. Применяя такую же тактику и в дальнейшем, мы заставим наш корабль-спутник двигаться по раскручивающейся спирали до тех пор, пока он не уйдет из поля тяготения Земли.

Но теоретические возможности отнюдь не всегда согласуются с практическими. Сколько же времени понадобится на разгон этим своеобразным методом «пульсаций»?

Согласно подсчетам В.В. Белецкого, в том случае, когда корабль длиной в 140 км начинает движение на расстоянии 2 тыс. км от центра Земли, на разгон описанным выше способом уйдет около двух лет.

80 лет понадобится такому же кораблю, чтобы уйти из сферы притяжения Солнца при начальном расстоянии около 700 тыс. км от центра дневного светила.

Но вот еще один парадокс. Чем больше масса небесного тела и чем ближе к нему космический корабль, тем быстрее можно «разорвать» цепи тяготения с помощью метода «пульсаций».

На страницах фантастических романов нередко встречаются трагические ситуации, когда космический корабль оказывается в плену у какой-нибудь массивной звезды. Расчеты Белецкого показывают, что в том случае, когда корабль движется вокруг такой звезды, он может весьма быстро набрать вторую космическую скорость, если применить метод пульсаций. Так, находясь на расстоянии двадцати тысяч километров от центра известной сверхплотной звезды — белого карлика Сириус В, космический корабль мог бы уйти по раскручивающейся спирали в космос всего за полтора часа.

Другое дело, в какой степени подобный проект осуществим на практике — возможно ли создать пульсирующий космический корабль? Но это дело техники будущего. Во всяком случае, принципиальная теоретическая возможность существует.