Aplankykime planetas


AUTORIUS: Pulk. ltn.inž. A. GUSTAITIS 1933 metai




Kas iš mūsų, žiūrėdamas į nakties dangaus skliautus, nusagstytus žvaigždėmis, nėra savy pajutęs noro praskleisti dangaus paslaptį, pazvelgti į kitus pasaulius, patikrinti, ar yra gyvybė kitose planetose - o gal net, ištrūkus iš saulės orbitos, aplankyti kitų žvaigždynų ribas?

Bet, deja, tokias ekskursijas tuo tarpu galime atlikti tiktai pro astronominius prietaisus, žiūrėdami iš tolo į keliaujančius dangaus kūnus - mes negalime ištrūkti iš mūsų žemelės traukos jėgos įtakos, prikaustyti šiąja paslaptinga jėga prie žemės paviršiaus.

Lengva yra įvairiems fantazijų mėgėjams atvaizduoti stebuklingą išradimą kokios nors nepaprastos medžiagos ar spindulių, dėl kurių daiktas nustoja savo svorio ir, užuot kritęs ant žemės paviršiaus, stebuklingų jėgų varomas, lekia aukštyn erdvėn. Jeigu iš tikrųjų atlankyti kitas planetas būtų galima, tiktai atradus priemones panaikinti visuotiną traukos jėgą, tai tarpplanetinis susisiekimas amžinai pasiliktų fantazijos dalykas.

Nors mes ir negalime tikrai paaiškinti visuotinės traukos jėgos dėsnio,bet visa dangaus mechanika pagrįsta šios paslaptingos jėgos buvimu, ir jau, jeigu sugebėtume šiąją jėgą neutralizuoti, turbūt, galėtume visą pasaulį suardyti.
Mūsų laimė, kelionė į kitas planetas yra galima ir kitais būdais, kurie nesipriešina nei nesugriaunamiems gamtos dėsniams, nei pagaliau mūsų technikiniams galėjimams.

Pažiūrėkime į šiuos būdus, pasvarstykime, ar jau greit ateis laikas jiems įvykdyti.
Pirmiausia, susipažinkime su kliūtimis, kurias teks nugalėti. Stambiausiomis kliūtimis yra svarumo jėgos, atstumai, skaičiuojami milijonais kilometrų, tarpplanetinė tuštuma ir šaltis, ir dar - žmogaus organizmo silpnumas. Panagrinėkime šias kliūtis atskirai.


Svarumas


Svarumo jėga mums yra praktiškai žinoma, bet šios jėgos tikroji prigimtis yra paslaptis, nors, stebėdami gamtos reiškinius, mokslininkai yra nustatę dėsnius, kurie šios jėgos dydį apibrėžia.

Prisiminkime Newtono nustatytą visuotinį traukos dėsnį: bet kokios dvi materijos didelės traukia viena antrą jėga, proporcinga jų masių sandaugai ir atvirkščiai
proporcinga kvadratui jų atstumo nuo viena antros.

Tą patį dėsnį galima taikyti ir kūnams. Pvz., paimkime į ranką kokį nors daiktą, kuris spaus delną tam tikra jėga dėl savo svarumo. Jeigu mes iškiltume nuo žemės paviršiaus į aukštį, lygų žemės rutulio spinduliui, tai atstumas iki žemės centro padvigubėtų, ir mūsų laikomas daiktas spaustų delną su keturis kartus mažesne jėga, nekaip prie žemės. Taip pat ir žmogaus svoris keturis kartus palengvėtų. Pakilus tiek, kad mūsų atstumas iki žemės centro būtų dešimt kartų didesnis už žemės rutulio spindulį, turėsime svorio jėgą, šimtą kartų mažesnę, ir t.t.

Svarumo jėgos sumažėjimas mums yra įdomus tuo požiūriu, kad kartu sumažėja ir darbas, reikalingas mūsų tarpplanetinį lėktuvą pakelti ir išmesti iš žemės traukos ribų. Darbą, kuris reikalingas pakelti vieno kilogramo svorį į vieno metro aukštį, mes matuojame aukščio ir svorio sandauga ir vadiname kilogramometru. Jeigu svarumo jėga kylant aukštyn nemažėtų, tai darbas, reikalingas pakelti vieno kilogramo svorį į 10.000 metrų aukštį, būtų lygus 10.000 kilogramometrų.

Iš tikrųjų šis darbas turės būti kiek mažesnis, nes svarumo jėga, kylant aukštyn, krinta pagal Newtono dėsnį. Klausimas, kiek darbo reikės vieno kilogramo svoriui (tikriau sakant,masei,kurios kiekis atitinka vieno kilogramo svorį prie jūrų paviršiaus) iškelti iš žemės traukos ribų, t.y. iškelti tiek, kad žemės traukos įtaka būtų be galo maža.

Kiekvienas, susipažinęs su aukštosios matematikos pradais, gali lengvai šį klausimą išspręsti. Bendras šio uždavinio sprendimas parodo, kad kurį nors kūną iškelti iš bet kurios planetos traukos jėgos ribų, imant nuo planetos paviršiaus, reikia darbo tiek pat, kiek reikėtų tą kūną pakelti iki planetos rutulio spindulio aukščio, žinoma, jeigu kūno svoris (traukos jėga) būtų visą laiką toks pat, kaip ant planetos paviršiaus. Tuo būdu gaunama, kad vieno kilogramo svorį iškelti iš žemės traukos ribų reikia darbo 6.370.000 kilogramometrų, nes žemės spindulys vidutiniškai lygus 6.370.000 metrų.

Kūnas ant kurios nors kitos planetos paviršiaus bus lengvesnis ar sunkesnis, nelygu, kokia traukos jėga tenai viešpatauja. Ši traukos jėga, kaip žinome, pareina nuo planetos masės ir jos rutulio spindulio.

Pavyzdžiui, kūnų svoris ant mėnulio yra šešis kartus mažesnis negu ant žemės, ant Marso - maždaug tris kartus mažesnis, o ant Jupiterio - apie pustrečio karto didesnis.

Atsimindami dar šių planetų spindulius, randame, kad darbas ištrūkti iš šių planetų traukos ribų, jeigu mes tenai vieną gražią dieną atsidurtume, bus nuo mėnulio - 21 kartą mažesnis, nuo Marso - 5 kartus mažesnis, o nuo Jupiterio - 28 kartus didesnis negu nuo žemės.

Todėl grįžimas nuo planetų ant žemės bus juo lengvenis, juo planeta yra mažesnė, mažiau svari. Kaip matome, mėnulis, būdamas arti nuo žemės (iš viso apie 384.400 km), galėtų būti nebloga stotis, kur galėtų būti laikoma medžiagos atsarga tolimesnėms planetoms lankyti. Bet darbo sąvoka, kaip ji aukščiau nurodyta, gal nebus tiek vaizdi skaitytojui, kiek sąvoka greičio, reikalingo duoti kūnui, kad jį išmestų iš planetos traukos jėgos ribų.

Atmesdami tuo tarpu oro pasipriešinimą, randame, kad reikėtų duoti kūnui 11.180 metrų per sekundę greitį (t.y. apie 40.000 km per val.), kad jis paliktų mūsų žemelę ir išlėktų klaidžioti erdvėn.


Atstumai


Dangaus erdvėje atstumai yra, iš tikrųjų, didžiuliai. Pasiliksime tuo tarpu saulės sistemoje, nes tolimesnes žvaigždžių sritis, nuo kurių šviesa ateina per keletą metų, iš tikrųjų nėra vilties pasiekti.

Artimiausias mums yra žemės sėbras mėnulis, iki kurio tėra vidutiniškai tik 384.400 km, vadinasi, šis atstumas tėra tik dešimts kartų didesnis nekaip kelias per pusiaujį apie žemės rutulį. Atstumai iki kitų saulės planetų smarkiai svyruoja. Antai, 40 milijonų kilometrų yra iki Veneros, 56 milijonai - iki Marso, 90 milijonų - iki Merkurio ir 630 milijonų - iki Jupiterio. Bet atstumas yra niekis, jeigu yra geras greitis. Todėl dėl atstumų nusiminti netenka, raskime būdus gauti didelį greitį, ir jisai prarys didžiausius atstumus.


Tarpplanetinės erdvės tuštuma ir šaltis


Yra žinoma, kad juo aukščiau nuo žemės paviršiaus, juo oras yra retesnis, slėgimas mažesnis ir temperatūra žemesnė. Penkių su puse kilometrų aukšty oro slėgimas yra du kartus mažesnis ir temperatūra vidutiniškai 35°C žemesnė, nekaip prie žemės, 11 km aukšty slėgimas - jau keturis su puse kartų mažesnis ir temperatūra vidutiniškai 70°C žemesnė, nekaip žemės paviršiuje. Penkiasdešimties kilometrų aukšty slėgimas bus apie 500 kartų, o 100 km aukšty net 100.000 kartų mažesnis, nekaip prie žemės.

Temperatūros kritimas virš 11 km aukščio, vadinamosios stratosferos sluoksniuose, sustoja, bet toliau temperatūra vėl krinta, ir skaičiavimai, paremti praktiškais stebėjimais, rodo, kad tarpplanetinėje erdvėje turėtų vyrauti beveik absoliutus šaltis, t.y. beveik 273°C žemiau nulio.

Sulyginus su tarplanetiniais atstumais, skaičiuojamais šimtais tūkstančių ar net milijonais kilometrų, gaubiąs žemę atmosferos sluoksnis yra visai nestoras, nes jau 300 km aukšty, galima sakyti, oro tankumo bei slėgimo nėra.

Ar šios tarpplanetinio kelio ypatybės yra mums nepergalima kliūtis ar ne, mes pamatysime toliau, kalbėdami apie būdus šioms erdvės dykumoms nugalėti.


Žmogaus organizmo silpnumas


Aišku, kad, norint pasiekti tolimas planetas, teks siekti didžiausių greičių. Iš tikrųjų, jeigu mes norime pasiekti Marsą, iki kurio yra nemažiau kaip 90 milijonų kilometrų, tai mums teks siekti astronominių greičių, kitaip mūsų trumpas amžius neleis mums grįžti žemėn papasakoti savo kelionės įspūdžius.

Minėjau apie 40.000 km per val. greitį, reikalingą išplėtoti, paliekant savąją planetą. Jeigu tokiu greičiu mes judėtume, tai 90 milijonų km galėtume sukarti per 2240 valandų, t.y. maždaug per tris mėnesius pasiekti Marso planetą.

Bet ar galės pakelti žmogaus organizmas tokius greičius? - tai nesunku atsakyti. Prisiminkime tik, kad mes kiekvieną parą sukeliaujame kelionę aplink pasaulį, be to, lekiame erdvėje, sukdamiesi kartu su žeme apie saulę, su greičiu per 100.000 km valandoj, ir dar kartu su visa saulės sistema lekiame didžiausiu greičiu dangaus keliais.

Žmogaus organizmui greitis nėra kenksmingas, jis jo nė nejunta, kol nėra šio greičio kitėjimo. Jeigu, pavyzdžiui, žemės sukimosi greitis apie ašį staigiai sumažėtų, tuomet ne tik mes tai pajustume, bet pajustų tą ir visi esantieji ant žemės kūnai: bangos išsilietų ir nušluotų viską nuo žemės paviršiaus.

Greitėjimas, arba greičio prieauglis ar sumažėjimas per sekundę, be abejo, turi įtakos mūsų organizmui. Jeigu mes norėtume iš karto, pavyzdžiui, per dvi, tris sekundes, pasiekti greitį 40.000 km per val, tai būtume inercijos jėgų sutriuškinti. Tas pats mus ištiktų, jeigu, judėdami dideliu greičiu, mes būtume priversti ūmai sustoti. Bet jeigu mes pavartosime riboto dydžio greitėjimą, tai mūsų organizmui nebus jokios žalos.

Aviacijoje tenka dažnai įvairių posūkių, linkmės pakeitimų metu susidurti su greitėjimo įtaka, kaip išcentrinių jėgų veikimo vaisium. Yra specialūs prietaisai, kurie mus įgalina šį greitėjimą išmatuoti ir tuo būdu nustatyti, kiek kartų jėgos, veikiančios kūną, padidėja.

Pavyzdžiui, jeigu greitėjimas posūkio metu gaunamas trigubai didesnis, nekaip žemės greitėjimas, t.y., greitėjimas, kurį įgauna laisvai krintantieji kūnai, tai mūsų svoris tarytum patrigubėja.

Treniruodamies greitumo lenktynėms, per kurias buvo pasiektas rekordinis 655 km per val. greitis, anglų lakūnai turėjo progos susidurti su išcentrinių jėgų veikimu didelių greičių metu. Greitėjimas ir kartu su juo išcentrinės jėgos posūkio metu, kaip žinome, veikia proporcingai greičio kvadratui ir atvirkščiai proporcingai - posūkio spinduliui.

Pasirodo, kad tol, kol sukami tokie posūkiai, kurių metu greitėjimas nepraneša penkis kartus žemės greitėjimo (t.y. 5 x 9,81 mtr./sk2= 49,05 mtr./sk2), žmogaus organizmui tai dar nekenkia, bet prie dar staigesnių posūkių, greitėjimui dar padidėjus, žmogus akimirksnį nustoja regėjimo: išcentrinės jėgos veikia žmogaus nervų sistemą ir kraujo cirkuliaciją, varydamos visas judančias kūno organizmo daleles nuo galvos žemyn.

Trumpais akimirksniais buvo pasiekti greitėjimai, beveik aštuonis kartus didesni, nekaip žemės greitėjimas, bet tai jau yra riba, kurią gali pakelti tiktai stiprūs organizmai, ir tai trumpą akimirksnį. Greitėjimas, trigubai didesnis už žemės greitėjimą, galimas pakelti gan ilgą laiką, kas yra patirta taip pat aviacijoje.

Lėktuvo išmetimas nuo katapultos, vartojamas laivuose, taip pat sukelia dėl greitėjimo stiprias inercijos jėgas, kurios, tačiau nesudaro žalos žmogaus organizmui.

Iš šių samprotavimų galima nustatyti, kad:

1) didžiausi greičiai neturi jokios įtakos žmogaus organizmui tol, kol judesys vyksta tiesiąja linija ir tolygiu greičiu;
2) teigiamas greitėjimas, arba greičio priaugimas iki 49 metrų per sekundę, veikia žmogaus organizmą, bet galimas pakelti.

Mažiau yra žinoma stiprių neigiamų greitėjimų, t.y. greičio mažėjimo, veikiančio ilgesnį laiką, įtaka žmogaus organizmui. Galima vis dėlto spėti, kad, jei ir kiek menkesnio laipsnio, nekaip greičio padidėjimą, žmogus galės pakelti ir greičio tolyginį mažėjimą.

Pasinaudoja padarytomis išvadomis, arčiau pažiūrėkime į tai, kaip turės vykti greičio didėjimas, pradedant mūsų tarpplanetinę kelionę jeigu mes panaudosime tolygų greitėjimą po 30 metrų per sekundę, tai jau jis tikrai nepakenks mūsų silpnam organizmui. Per 400 sekundžių, t.y. mažiau kaip per septynias minutes, mes jau pasieksime 12.000 metrų per sekundę greitį, t.y. 43.200 km per val., net daugiau nekaip mums reikalinga ištrūkti iš žemės traukos įtakos.


Būdai ir priemonės tarpplanetiniam susisiekimui įvykdyti


Kaip mes aukščiau matėme, norint keliauti tarpplanetinėje erdvėje, reikia pasiekti didžiausią greitumą iki 40.000 km per val. Žemutiniuose atmosferos sluoksniuose tai yra negalima: oras yra perdaug tirštas, ir jo pasipriešinimas to neleidžia. Mes matome, kaip iš erdvės atkeliavę meteorai, bombarduodami mūsų planetą, nepajėgia pramušti jos atmosferos sluoksnio: dėl trinties jėgų jie įkaista ir dažniausiai visiškai sudega, nepasiekę žemės paviršiaus.

Jeigu visa erdvė būtų pripildyta oro, jeigu nebūtų tarpplanetinės tuštumos, tai žmogus niekuomet negalėtų pramušti tos kliūties, kurią sudarytų tuomet atmosfera; o jeigu ir galėtų dar pasiekti arti esantį mėnulį tai jau už milijonų kilometrų esančios planetos būtų amžinai nepasiekiamos.

Oro pasipriešinimui pergalėti greitai judant, reikia didelės energijos. Ne be reikalo lėktuvas, pasiekęs 655 km per val., turėjo motorą 2300 a.j. galingumo. Norint šį greitį padvigubinti, tektų motorą imti apie aštuonis kartus galingesnį.

Bet atsiminkime, kad atmosferos sluoksnis yra nestoras, ir nustatykime todėl tokią programą: apatinius sluoksnius pramuškime su mažesniais greičiais, o aukščiau, orui retėjant, greitį didinkime: tirjų šimtų kilometrų aukšty oro pasipriešinimo beveik visai nebebus, teks nugalėti tiktai žemės traukos jėgą.

Toliau, jeigu mums pavyks įvaryti greitį, kaip buvo nurodyta, apie 40.000 km per val., mes galėsime sustabdyti savo variklius, mūsų tarpplanetinis lėktuvas jau iš inercijos ištrūks iš žemės traukos įtakos. Tuomet mūsų lėktuvas galės keliauti, kaip ir kiti dangaus kūnai, pagal mūsų saulės sistemos nustatytus judėjimo dėsnius, kuriuos pastebėjo Kepleris ir paaiškino Newtonas.

Mes, sustabdę variklius, galėsime suktis su kitomis planetomis apie saulę tol, kol panorėsime. Vėliau nukreipsime lėktuvą į kelionės tikslą, ir, jau kuomet atsidursime svetimos planetos traukos įtakoje, mums teks rūpintis nusileidimu. Teks susukti keletą ratų apie šią planetą, iš lėto mažinant greitį, ir tik tuomet leistis.

Kyla dabar iš karto daug klausimų: kokio tipo lėktuvas turės būti - ar su sparnais ar stačiai sviedinys; kokios rūšies variklis galės tikti; kaip mes valdysime savo lėktuvą erdvėje; kaip gyvensime tuštumoje ir šalty? Pasistengsiu bent trumpai į šiuos klausimus atsakyti.

Daugumas tarpplanetinio susisiekimo ieškotojų galvoja, kad lėktuvas bus sviedinio formos, varomas raketiniais varikliais. Nutūpimui turės pavartoti parašiutus.

Bet galimas dalykas, kad teks pavartoti šį sviedinį su sparnais, vadinasi aeroplano pavidalo, kuris apatiniuose sluoksniuose lėktų aeroplano principu ir tik aukščiau, kur oras yra visai retas, panaudotų atatrankos, arba reakcijos, lėkimo principą.

Keletas žodžių apie šią, atatrankos, lėkseną. Visi pastebėjome, kad, šaunant iš patrankos, šovimo momentu patranka pasitraukia į pusę, priešingą tai, kurion išlėkė šovinys. Jeigu tuo momentu, kada patranka yra pasistūmėjus atgal, vėl būtų galima iššauti, tai mūsų pabūklas dar toliau ir greičiau trauktųsi atgal ir t.t. Atatrankos lėkimo principą panaudojus, mūsų lėktuvas atstos čia patranką, o raketinė degamoji ar sprogstamoji medžiaga, kurios dalelės atskils nuo bendros lėktuvo masės, atstos šovinius.
Atatrankos jėga veikia ir beoriškoje erdvėje, šio principo variklis tuo tarpu ir yra vienintelis mūsų laikais žinomas.

Raketos yra paprasčiausias, visiems žinomas, šio variklio tipo pavyzdys.
Nereikia manyti, kad gali ateiti laikas, kada raketinio tipo varikliai galės pakeisti esamus vidaus degimo variklius. Žemuose atmosferos sluoksniuose to nebus niekuomet, nes nesunku yra išrodyti, kad prie greičių, kurie gali būti praktikuojami tirštame ore, atatrankos principo varikliai perdaug neekonomiški medžiagos eikvojimo požiūriu.

Visai kas kita bus beoriškoje erdvėje, kur nuolatinai palaikoma atatranka galima vis didinti ir didinti greitį. Tuomet, nors medžiagos eikvojimas per valandą ir bus didelis, per tą valandą mes galėsime praskristi tūkstančius kilometrų, ir medžiagos eikvojimas vienam kilometrui bus mažas.

Kokiu būdu valdysime lėktuvą beoriškoje erdvėje, kur nėra atramos punktų vairams? - Yra net keletas projektų, kaip tai įvykdyti. Patikimiausiu iš jų atrodo girostatinių reiškinių pavartojimas, kitais žodžiais tariant, pritaikymas tų dėsnių, pagal kuriuos vyksta judesiai nuo senovės žinomo žaislo, skrituliu arba vilkeliu vadinamo. Mums reikės turėti panašių skritulių, kurių sukimosi ašies keitimu gausime atramos jėgas mūsų lėktuvo linkmei pakeisti.

Paskutinis klausimas - kaip mes gyvensime tuštumoje ir šalty - nėra baisus. Mūsų lėktuvas bus sandarus ir šildomas, turės pakankamą deguonio atsargą kvėpuoti ir maisto kelionei - tai jau lengviausios kliūtys, kurias teks nugalėti.

Sunkiausia kliūtis yra pažymėtos šio straipsnio pradžioje svarumo jėgos. Mūsų lėktuvas su visais prietaisais, maisto ir kitos medžiagos atsarga svers nemažai, o vieno kilogramo svorį išplėšti iš žemės traukos nagų reikia darbo tiek pat, kiek 637 tonas pakelti į 10 metrų aukštį, vadinas, reikia turėti ypatingai galingų ir lengvų energijos gavimo priemonių.
Tinkamų priemonių mūsų svajonėms įkūnyti mes dar neturime, bet nėra ko nusiminti: tikėkime žmonijos technikos pažanga.

Motorai, kurie kiekvienai gaminamai arklio jėgai seniau svėrė šimtus kilogramų, dabar tebesveria tiktai šimtus gramų. Parengti viską,ištirti kelius, tarpplanetinės navigacijos būdus, surasti priemones, kurios mus pagaliau įgalintų įkūnyti tai, apie ką galima tuo tarpu tiktai svajoti - tai nėra vienos žmonijos kartos darbas, bet neabejoju, kad ateis laikas, ir tarpplanetinis susisiekimas virs tikrove.


Šaltinis: Paukščių Keliais. Red. J.Pyragius. LAK leidinys 1933 m.

Grįžti į Pagrindinį A.Gustaičio puslapį

Asmenybės

Spauskite foto
A.Gustaitis
J.Dobkevičius
S.Darius
S.Girėnas
F.Vaitkus
Z.Žemaitis
R.Marcinkus
L.Peseckas
J.Pyragius
B.Oškinis
P.Motiekaitis