Возвращение домой (Часть 1)
Когда астронавта Уолла Ширра попросили назвать самое прекрасное из того, что он видел во время космическою полета, он ответил: «Это раскрывающийся парашют». Космический корабль на орбите достиг своего рода вершины, достижения, которого добивались огромными усилиями. Однако, подобно альпинисту, достигшему вершины, космический корабль, находящийся на орбите, совершил еще только половину своего полета. «С самого начала мы четко решили, что это будет нечто вроде путешествия туда и обратно», — любил говорить Ширра. Чтобы вернуться домой с вершины или с орбиты, надо спуститься вниз, и следует тщательно обсудить маршрут спуска, так как он может оказаться таким же смертельно опасным, как и подъем.
Чтобы вернуться на Землю, космический корабль должен выйти на точную траекторию вхождения в атмосферу Земли под правильным углом. Подобно тому как реактивный самолет приземляется на короткую посадочную полосу в Андах, космический корабль не имеет права на ошибку. Выберете слишком пологий спуск — и космический корабль выйдет обратно в космос из-за кривизны атмосферы, уже не имея запаса топлива для возвращения. Слишком крутой угол — и космический аппарат разобьется, не успев погасить скорость в плотных слоях атмосферы. Чтобы приступить к благополучному возвращению, космический корабль «Аполлон» входил в атмосферу под углом 6,5° при погрешности в полградуса.
Основная проблема возвращения с орбиты в атмосферу Земли заключается прежде всего в том, как туда попасть; и сложность не столько в высоте, сколько в скорости. Если космический аппарат, находящийся на высоте орбиты в состоянии покоя, просто свободно падал бы на Землю, подобно парашютисту, то возвращение не представляло бы особых трудностей. Орбитальный космический корабль, однако, не может это сделать из-за высокой скорости, с которой он движется. Он может включить тормозные ракеты и полностью остановиться — если для этого у него будут достаточно мощные двигатели и хватит горючего. Но чтобы ускориться от покоя до орбитальной скорости в 28 000 км/ч, он получил всю мощь целой ракеты-носителя. Энергия, необходимая для торможения от такого значения скорости обратно до нуля и равная энергии разгона, должна откуда-то появиться. Еще не построен ни один космический носитель, который был бы в состоянии вывести на орбиту такой источник энергии, поэтому инженеры-ракетчики используют трение об атмосферу для замедления возвращающегося космического корабля и безопасного приземления.
Трение о воздух создает значительные тормозящие силы, но это же трение порождает огромное количество теплоты. При такой «энергичной» скорости температура носа сверхзвукового авиалайнера Конкорд достигает 350 °С, а фюзеляжа — 95 °С. Конкорд сталкивается с таким нагревом при скорости, превышающей скорость звука всего в два раза. Орбитальная скорость спутника больше скорости звука в 25 раз, значит, космический аппарат, опускающийся в атмосферу, должен выдерживать температуры трения о воздух в тысячи градусов. Создание космического корабля, защищенного от такого ужасного испытания, было серьезной проблемой и для советских, и для американских инженеров. Поскольку проблема была единой для всех землян, каждая сторона разработала незначительно отличающиеся решения.
|
