После знакомства с различными видами космических двигателей уместо поставить вопрос: а какой двигатель желали бы иметь баллистики? Ответить на этот вопрос не просто. Баллистики не могут в своих мечтах отрываться от действительности и проектируют космические полеты вместе с конструкторами. Конструкторы двигателей, чтобы идти в ногу с развитием техники, в свою очередь привлекают технологов, химиков, электриков, радистов, прибористов и многих других специалистов и совместно с ними решают задачу создания нового двигателя. Эта армия специалистов, естественно, не располагает неограниченными возможностями и, несмотря на использование всего арсенала передовых технических достижений, все же оказывается постоянно стоящей перед рядом серьезных проблем.
Первая и самая главная проблема — это экономия топлива. Не говоря уже о выборе двигателя и принципа его действия, решение этой проблемы во многом зависит и от баллистиков. Рассмотрим подробнее это обстоятельство.
Как известно, основное принципиальное условие осуществимости космического полета — это получение необходимой скорости. Не достигнув заданного минимума скорости, нельзя выйти на орбиту спутника планеты. Не разогнавшись после этого, т.е. не увеличив опять-таки на строго определенную величину свою скорость полета, невозможно уйти в межпланетное путешествие. Напротив, для обеспечения мягкой посадки нужно уменьшение скорости с помощью того же самого двигателя. С изменением скорости полета связано любое маневрирование космического аппарата и коррекция траектории его движения. Словом, там, где космос, там и скорость. Они неотделимы друг от друга. Но всякое преднамеренное изменение скорости полета связано с включением реактивного двигателя, т.е. с расходом топлива. Однако разгоняться или тормозиться можно по-разному. Вот отсюда перед баллистиками и возникает задача так сформулировать некоторые общие требования к двигателям, которые бы по возможности обеспечивали выполнение самых разнообразных задач маневрирования с наименьшим расходом топлива.
Давайте сосредоточим основное внимание на некоторых общих закономерностях, приводящих к решению проблемы экономии топлива и позволяющих сформулировать первое требование к космическому двигателю.
Представим себе ситуацию, что управляемый аппарат находится где-то вдали от всех планет и звезд, когда их притяжением и, следовательно, их влиянием на полет аппарата на какое-то время можно пренебречь. Предположим также, что установленный на аппарате двигатель на всех режимах его работы имеет одну и ту же удельную тягу. Докажем теперь, что при сделанных допущениях скорость космического корабля, которую он приобретет после выключения двигателя, не будет зависеть от величины тяги двигателя и времени его работы, а только от суммарного расхода топлива. Для этой цели воспользуемся формулой Циолковского, которая как раз оказывается применимой для принятой системы допущений:
где V — скорость полета ракеты после выключения двигателя, Мо — начальная Это означает, что независимо от величипы тяги при одинаковой скорости расхода рабочего тела ракета разовьет одну и ту же скорость, лишь бы только было израсходовано одинаковое количество топлива. В условиях экономии топлива в этом случае совершенно безразлично, каким из двигателей производить разгон — химическим, ионным или каким-либо иным, и это обстоятельство предоставляет конструкторам широкие возможности при выборе типа двигателя. Речь может идти лишь о времени разгона.
