5
т, °к
Кислород — бензин 4,5 4600
Кислород — водород 5,2 4200
Ни одно вещество при указанных в этой таблице
температурах просто не существует в твердом состоя-
нии (самый тугоплавкий элемент вольфрам плавится
при 3670°К), так что возникает труднейшая проблема
охлаждения двигателя. В результате этого и по некото-
рым другим причинам практически достигаемая ско-
рость оказывается заметно ниже своего теоретического
предела, указанного в таблице (сравните данные
табл. 1 и 3). Сопоставляя величины достигаемой скоро-
сти истечения с приведенными выше значениями харак-
теристических скоростей, мы видим, насколько, в об-
щем, малы отношения u/v, а следовательно, насколько
мала доля полезной нагрузки.
Итак, химической энергии, выделяющейся при сгора-
нии ракетного топлива, не хватает, чтобы сообщить про-
дуктам сгорания скорость истечения, соизмеримую с ти-
8
личными характеристическими скоростями (10—
50 км/с). Поэтому и создаются гигантские ракеты, у ко-
торых полезная нагрузка составляет всего единицы про-
центов от их стартовой массы. Вышеупомянутая раке-
та «Восток» выводит на геоцентрическую орбиту около
6 т груза (включая третью ступень ракеты), а «Са-
турн-5» — не более 135 т. Ограниченность термохими-
ческих РД очевидна. Возникает вопрос: можно ли соз-
дать для ракет-носителей какие-либо другие, не термо-
химические двигатели, способные обеспечить высокую
скорость истечения? Создание таких двигателей дало бы
большой выигрыш в полезной нагрузке.
Но как только мы отказываемся от использования
на ракете-носителе обычного химического двигателя, в
котором рабочее вещество (топливо и окислитель) яв-
ляется одновременно и ускоряемой массой, и носителем
энергии, мы сразу же сталкиваемся со сложнейшей за-
дачей создания нового мощного источника энергии. До-
пустим, что мы захотели создать ракету-носитель на
новых принципах. Даже если предположить, что вся
энергия, вырабатываемая источником, идет на создание
тяги, оказывается, что при скорости истечения 10 км/с
для создания тяги в 1 кг необходима мощность 50 кВт,
а при скорости истечения 50 км/с — 250 кВт. Таким об-
разом, для старта космического корабля весом в не-
сколько тонн с поверхности Земли необходимо будет
иметь на его борту источник энергии гигантской мощ-
ности, от сотен тысяч до- миллионов киловатт, причем
вес такого источника должен быть меньше величины
стартовой тяги. Создание столь мощной энергетики при
тех же, а тем более меньших весах, чем имеют совре-
менные ракеты-носители, потребует колоссальных уси-
лий и много времени.
Поэтому кажется маловероятным, что до 2000 г. уда-
стся отказаться от химических двигателей для ракет-но-
сителей.