Ракетная система Сатурн-V состоит из трех ступеней со взлетным весом около 3000 т. Связка из пяти ЖРД на первой ступени ракеты развивает тягу примерно 3500 г, а суммарный секундный расход рабочего тела составляет около 10 т/сек. Иначе говоря, каждую секунду через сопла двигателя выбрасывается наружу со скоростью около 3 км/сек 10 т рабочего тела! Через 4 сек работы двигателя опустошается железнодорожная цистерна. Вообразите теперь выделяющуюся энергию, когда цистерна топлива сгорает без остатка за 4 сек. Вулкан, умиротворенный человеческими руками!
Приведенный пример показывает, как необычайно расточительны такие двигатели. При этом не следует забывать, что даже такая мощная ракетная система, как Сатурн-V, имеющая в длину 109 м и диаметр около 10 м, показалась бы маленьким столбиком на фоне грандиозных сооружений ГЭС.
Несмотря на необычайную расточительность, химические двигатели в обозримом будущем будут еще играть большую роль как двигатели большой тяги, способные вывести на орбиты тяжелые космические аппараты. В этом их сила, но есть у них и существенные слабости.
Хотя химия и не сказала своего последнего слова, возможности ЖРД в силу самих природных свойств химических реакций, связанных с выделением энергии, существенно ограничены.
Действительно, как показывают расчеты, стартовые веса ракет-носителей для принятой схемы выведения будут примерно составлять:
для экспедиции на Луну—2,7 тыс. т (Сатурн-V),
« на Марс — 30 тыс. т,
« на Венеру — 45 тыс. т,
« на Меркурий — 90 тыс. т,
« на Сатурн — 180 тыс. т,
« на Юпитер — 250 тыс. т.
При этом также колоссально возрастут и размеры носителей. Если высота носителя Сатурн-V составляет всего 109 м, то для полета экспедиции на Юпитер с возвращением на Землю на стартовой площадке потребуется установить сооружение, по высоте не уступающее Останкинской телебашне! Это то же самое, что использовать трубу бу (http://www.spektron.su/) при изготовлении электронного микроскопа ! Очевидно, что постройка таких исполинов технически нереальна, или, мягко говоря, нецелесообразна. Нужны, следовательно, более мощные источники энергии, и мысли конструкторов невольно обращаются к ядерной энергетике.
Другой разновидностью химического двигателя, как указывалось, является твердотопливный реактивный двигатель (ТТРД). Мирное воплощение этого древнего изобретения можно наблюдать во время красочного праздничного салюта.
Конструкция ТТРД предельно проста. Он состоит из камеры сгорания и профилированного сопла, через которое вытекают продукты сгорания. Простота ТТРД — главное его преимущество, несмотря на недостатки, из которых самым важным является, пожалуй, трудность регулировки его тяги.