Műszaki Élet, 1959. január-június (14. évfolyam, 1-13. szám)
1959-01-08 / 1. szám
C A MŰSZAKI ÉS TERMÉSZETTUDOMÁNYI EGYESÜLETEK SZÖVETSÉGE LAPJA~^ A műszakiak keresetéről — Akik nem hiszik, hogy Budapest túlzsúfolt A műanyagok alkalmazhatóságának határai — A műszaki féltékenység káros hajtásai Gázellátásunk jövője — A városi közlekedés problémái A szovjet űrrakéta eddigi eredményei fi A szovjet űrrakéta fellövése legalább annyira lázba hozta a világot, mint alig másfél évvel ezelőtt az első szputnyik. Az emberiség elé táruló perspektívák lassanjsra forsítartáias írói" fantáziáját is megszégyenítik s hellyel-közzel a fejlődés szinte exponenciális jellegűvé válik. A szovjet űrrakéta fellövését napilapjaink kellő részletességgel kommentálták. Itt most inkább néhány olyan részletre kívánunk kitérni, aminek ismerete megkönnyíti a holdrakétákkal kapcsolatos technikai kérdések megértését. A sebesség-probléma Egy korábbi cikkünkben már rámutattunk arra, hogy a Hold megközelítése kettős problémát jelent a sebesség vonatkozásában. Ezúttalugyanis két korlát létezik, ha a Holdat nemcsak megközelíteni, de elérni is akarjuk: bizonyos alsó sebességhatár alatt és felső sebességhatár felett a feladat megoldhatatlanná válik (a második esetben a „telitalálat”esetének kivételével). A lapokban egyes hozzá nem értő nyilatkozatokban szereplő úgynevezett „holdkerülő” rakéta esetét eleve el kell utasítanunk. Megfelelő A holdrakéták indító pályája látszólag a Holdhoz vezető iránnyal ellentétes. Ez azonban csupán látszólagos, mert a cél az, hogy a rakéta felszállása után kelet felé befordulva a Föld forgásából eredő sebességösszetevővel is növelje sebességét. E sebességtöbblet az egyenlítőn 465 m/mp és a földrajzi szélességgel csökken. távirányítás-■■ és pályamódosítás nélküli lehetetlen a Földről .kilőtt'frakétát {földkörüli keringésre kényszeríteni. Ezek szerint csakis olyan ■ holdrakétáról lehet szó, amely vagy eltalálja, a Holdat és ez esetben a Hold felületére zuhan (persze ezt a zuhanást rakétával fékezni is lehet, tehát biztonságosan le lehet szállni), vagy a Holdtól nagyobb távolságra kerül és ebben az esetben kismértékű pályamódosulás után naprendszerünk m**terséjű bolygójává válik. Az utóbbi esetnek voltunk most itt tanúi s az eredményt is tudjuk: a szovjet holdrakéta naprendszerünk első mesterséges bolygójaként folytatja útját s körülbelül 18 hónap múlva tér vissza Földünk „közelébe” (eléggé messzire!). A probléma kulcsa éppen a sebesség kérdésében rejlik. Emlékeztessünk a két kozmikus sebességre: 1. kozmikus sebesség (ö körsebesség) :kb. 8 km/mp; 2. kozmikus sebesség (parabolasebesség v. szökési sebesség) kb. 11,2 km/mp (földfelszínről indított rakétákra). A Hold megközelítésére háromféle lehetőség van: 1. ellipszispálya — ha ugyanis a rakéta sebessége 11 110 m/mp, a lapos ellipszispálya a Holdig ér, sőt ennél kisebb sebesség is elegendő nagyobb magasságból való indítás és a Hold vonzó hatása figyelembevételével. Ezt az utat választották az amerikai Pioneer és Juno rakéták, nem sok sikerrel. Az ellapult ellipszis erősen instabil pálya. 2. parabolapálya — éppen a 2. kozmikus sebességgel, 11 200 m/mp-cel indulva. Előnye, hogy viszonylag a legnagyobb irányítástechnikai pontatlanságéit tűri el (sebességben 50 m mp, időben 1 perc, helyben 50 font, irányszögben fél fok). ■ \ ‘ H. : v- 1 3. hiperbolapálya .— a 2. kozmikus sebességnél nagyobb sebességgel indulva. Előnye a rövidebb repülési idő, hátránya, hogy a rakéta a közvetlen telitalálat esetén kívül nem érheti el a Holdat, még ha akár 500 km-re is megközelíti a Hold felszínét. Ellipszis-parabolahiperbola A parabola nyilván az átmeneti eset a másik két kúpszelet-pálya között: ebben az esetben távozik az ellipszis egyik fókusza a végtelenbe, így a parabolasebesség is határsebesség: igen kis eltérés lefelé elegendő ahhoz, hogy a pálya ellipszissé változzék és igen kis sebességtöbblet máris hiperbolává módosítja a pályát. Ez nincs ellentmondásban az előbb említett nagyobb megengedett pontatlansággal: a pálya ugyan megszűnik parabola lenni, de ez a Hold távolságáig nem okoz számottevő irányeltérést. A probléma technikus számára még érthetőbb, ha a hajításból vesszük a példát. Az elliptikus (a szökésinél kisebb) sebességgel felfelé elhajított test véges magasságból visszafordul. A parabolikus sebességgel elhajított test a végtelenbe jut el (igaz, hogy ott éppen zérus sebességgel). A hiperbolikus sebességgel induló test viszont a végtelenben is megtart bizonyos véges sebességet. Ebből mindjárt az is kiderül, hogy az űrrakéta sebessége pályája során állandóan csökken. Ne nézzük most az ellipszispályát, hanem a parabolapályát. Január 4-én délután, amikor a rakéta már a Holdon túl, 450 000 km-re volt Földünktől, sebességének 1340 m/mp-nek kellett volna lennie, ha parabolikus pályán halad. De tudjuk, hogy repülése során h.perbáli’..u la ikv.- nál nagyobb sebességet ért el és a hivatalos adat szerint ekkor 2450 m/mp volt a sebessége. Eszerint (az indítási magasságtól függően) kb. 50—100 méterrel lehetett több a sebessége, mint a parabolikus sebesség és ez okozta a 7500 km-es eltérést a Holdtól. Ennyit jelent egy aránylag kis sebesség eltérés. Sokan látszólagos ellentmondást látnak abban, hogy aFöldtől hiperbola-pályán elszakadtrakéta megkezdte Nap körülikeringését, mégpedig ellipszis-pályán. Pedig ez megfelel a tényeknek: a Földhöz képest hiperbolikus, valamivel 11 200 m/mp feletti sebesség a Nap, mint bolygórendszerünk középpontja számára jóval kisebb, mint ami a naprendszerből való kilépéshez szükséges. A Föld nehézségi erőteréből kiszabadult rakéta tehát a naprendszeren belül marad és pályája akár aránylag kisebb excentricitású ellipszis (mint most, a szovjet mesterséges bolygó esetében), akár pedig erősen elnyúlt, igen lapos ellipszis (ezek az üstökösök). Az irányítástechnikai probléma Ma ez a kulcskérdés. Megoldása nem könnyű. A Hold a Földtől 384 400 km középtávolságra levő, 3476 km átmérőjű gömb. Ezt innen eltalálni annyi, mintha egy forgó asztalról akarunk egy 110 m távolságra levő egyméteres gömböt eltalálni, de ez a gömb maga is kering a középpont körül. Mindezt tessék kozmikus méretekre felnagyítani és kozmikus távolságokkal, valamint kozmikus sebességekkel, no meg a Föld és Hold között kellőképpen nem ismert közeggel és sokféle ismeretlen faktorral számolni. A beállítandó pályajellemzők a következők: a sebesség (ezt a rakéta égésideje határozza meg), az indítási magassági szög (tehát a kívánt végsebesség elérésének helyzetszöge, amit a rakétába épített programvezérlő berendezés határoz meg, akár földi irányítással, akár belső navigációs berendezéssel), az indító 5. helye (a térbeli koordinátanyitmás,ámít tv kiu-és au,szolút pontossággal kell biztosítani) és az indítási idő. Ezt az értéknégyest kell a kívánt pontossággal kivezérelni, illetve megválasztani. A helyzeten talán a jövő köny-, nyit, ha már részben távirányítással, részben a rakéta személyzetének beavatkozása útján módosítani tudjuk a rakéta pályaelemeit. A távirányítás gyakorlati lehetőségét most bizonyította be az első szovjet űrrakéta. jármű által eddig elért legnagyobb sebességi rekordot mondhatja magáénak. Ez a sebesség naprendszerünkön belül bármely úthoz elegendő. A magassági rekord elvesztette értelmét, mert ez a rakéta „nem esik le”, hanem mesterséges bolygóként folytatja útját, immár a Nap körül. (Persze ez nem a tizedik bolygó, mint ezt egyik napilapunk írta, hiszen a 9 nagy bolygón kívül legalább 1600 kisbolygót ismerünk!) Igen komoly eredményeket hozott a holdrakéta a híradástechnika terén, hiszen bebizonyosodott, hogy kozmikus távolságokon belül megbízható rövidhullámú rádióösszeköttetés lehetséges. A telemetria ugyancsak megoldotta az összes kapcsolatos feladatokat: az adatközvetítés zavartalansága páratlan értékű tudományos adatok birtokába juttatta, az emberiséget. Parenago szovjet csillagászprofesszor egy újkeletű nyilatkozatára hivatkozva elmondhatjuk, hogy nagyjából ezere voltak éppen az első szovjet űrrakéta feladatai. S ha talán szebb is lett volna, ha a rakéta eltalálta volna a Holdat, alkotói maguk is tudták, hogy ennek valószínűsége rendkívül kicsiny. Kiderült azonban, hogy végeredményitt is a tervszerű fokozatosság elve érvényesült A perspektívák szédítőek Az űrrakéta szükséges sebessége elérhető, az irányítástechnikai feltételek biztosíthatók. Nem lehet tehát messze (relatív és abszolút értelemben egyaránt) a nap, amikor a rakéta magát a Holdat éri el. Az óriási rakéta nem véletlenül ilyen nagy: egyben az ember űrrepülésének lehetőségét is fürkészi. A világűrben egyre messzebb száguldó első szovjet űrrakéta pedig folytatja mindenségünk felderítését: ismét az ember számára döntő fontosságú kozmikus sugárzási, meteorveszélyre vonatkozó adatokat szolgáltatja sok egyéb tudományos eredmény mellett. Ami pedig Holdunkat, ezt a természetes szputnyikot illeti, kis nehézségi gyorsulásánál fogva a világűr ideális rendezőpályaudvara lehet, nem is szólva sok-sok egyéb lehetőségről... Az új év első nagy tudományos kísérlete tehát az űrhajózás valódi nyitánya, amelyet jelentőségében egyelőre éppannyira nem láthatunk be, mint ahogyan a mesterséges holdak tudományos és gyakorlati jelentőségét is csak most ben minden előfeltétel meg-,kezdjük kellőképpen értékelni, hogy ember al- Világszenzációs tudomás van ahhoz, kotta jármű leszállhasson a Holdon. Jól tudjuk, hogy a szovjet műszaki fejlesztés ésszerűen óvatos utakat követ: nyos világsiker — a jövő kapuja; ez az első mesterséges bolygó, az első nagy szovjet űrrakéta, NAGY ERNŐ ................ befolyásolja. A Hold és a rakétapálya síkjának helyzete az indítás időpontját határozza meg, a többi pályaelem a rakéta függvénye. A három pálya közül a jobboldali a hiperbolikus, a középső a parabolikus, a baloldali az ennél kisebb sebességhez tartozik. A pálya indítási m ------n. ffüggo-Holdiránya indításkor Ez az ábra két ma még meg nem valósult részletet mutat. Az induló pálya után a Hold önmagától nem tudja befogni a rakétát, hanem fékezéssel kell kellőképpen lelassítani. Ezután, megfelelő távirányítással válhatik belőle a Hold szputnyikja. A visszatérés kismértékű felgyorsulás után (rakétával) ,válik lehetségessé és a rakéta egyre szűkülő ellipszispályán emészti fel mozgási energiáját. Ez is csak emberi kormányzással valósítható meg. Amilyen mértékben növeljük a rakéta indítósebességét, olyan mértékben válik egyre laposabbá az elliptikus pálya. Az itt megadott számadatok kb. 200 km-es indító magasságra vonatkoznak, ilyenkor a szökési sebesség kereken 11,06 km/mp. Földszínről való indításkor ugyanez az érték 11,2 km/mp. Az ellipszispályán kereken négy napig halad a rakéta a Földtől a Holdig. Parabolapályán alig két nap kell ugyanerre, hiperbolapályán pedig ennél jóval, rövidebb idő is elegendő. A hiperbolapályán haladó szovjet űrrakéta 34 óra alatt futotta be a Föld-Hold távolságot. Levegő mint üzemanyag A szovjet űrrakéta mingdenekelőtt a szovjet rakéta" Olyan elgondolásokról kaptechnika fényes diadala. Be-atunk hírt, hogy 100 kilométebizonyosodott, hogy a szovjet 5,rps magasságban a repülőgép rakétatechnikusok a naprend-,szer bármely pontjának elére-S magat a ritkult levegőt haszsére alkalmas rakétát képesek" lálhatja üzemanyag gyanánt, építeni. S mindezt többé-re meglepő üzemanyag útján Kevésbé klasszikus, kémiai» voltaképpen a nap energiáját ^ Atól^valószínűbb, hogy pet-t hasznosítaná. Légkörünkben az róleum-oxigén keverékkel* oxigén amint ismeretes dolgozott a rakéta, bár a két atomos molekulák formakorán-oxigén keverék lehető-1arcban található. Nagy magassága sincs kizárva. Ezzel. . . szemben minden tudományossagban a napsugárzás energia- és technikai szempont azóta felbontja a molekuláris kőatomrakéta alkalmazásának rdést, atomos oxigénné' alakítja 'lehetősége ellen szól. Erre» _ egyelőre nincs is szükség. J at a gazta kis sűrűség miatt Maga a rakéta a bármely* a rekombináció valószínűsége csökken és az oxigén főleg atomos formában van jelen. A repülőgép motorja lényegében egy repülő tölcsér: az elől betóduló levegő komprimálódik, a megnövekedett nyomású közegben az atomok ismét molekulákká egyesülnek. Egyesülésükkor ugyanakkora energia szabadul fel, mint amennyi a molekula széthasításához kellett. Ez az energia hő formájában növeli a gáz nyomását és a hátul kitóduló gáz szolgáltatja a hajtóerőt. A gép elméletileg korlátlan ideig repülhet.