Человек и космос ч.1
Почти за полвека до начала космический эры - запуска первого в мире искусственного спутника Земли - скромный калужский учитель и гениальный учёный К.Э. Циолковский создал теорию реактивного движения и ракетной техники, наметил примерные пути, по которым будет вестись покорение космоса. Его предсказания сейчас осуществляются на практике.
- Сила притяжения Земли во все времена вставала неопределимой преградой гордой мечте человека о выходе в космос. Содружество науки и техники XX века, их быстрое развитие по пути прогресса позволили разорвать узлы земного притяжения. Учёные нашли, что если снаряду придать скорость 7,9 километра в секунду, направив его горизонтально, то произойдёт поразительное явление: снаряд не упадёт на Землю, а будет делать круговые витки вокруг неё, пока не войдёт в плотные слои атмосферы. Такой полёт можно назвать уже космическим свободным полётом, хотя он и происходит вблизи Земли. Поэтому скорость в 7,9 километра в секунду получила название "первой космической скорости".
Была найдена величина и второй космической скорости - 11,2 километра в секунду. При ней снаряд уже полностью освобождается от силы притяжения Земли и уходит во внешнее пространство. Поэтому такая скорость в космонавтике называется иначе "скоростью освобождения".
Существует и третья космическая скорость - 16,7 километра в секунду.
- Замечательно то, что человек, выходя в космос, подчиняет себе космические силы притяжения, учится управлять ими и ставит их себе на службу. В известном смысле космические корабли наших дней получили вполне правильное название, так как они "плавают" в полях притяжения тех или иных небесных тел: "лунники" - в полях притяжения Земли и Луны, космическая астролаборатория "Марс-1" - Земли, солнца и Марса. Плавают они, конечно, не без "руля и ветрил", а умело используя эти поля. Для этого комическому кораблю при помощи двигателей нужно только выполнять кратковременные навигационные манёвры, расходуя немного топлива. Проводя эти манёвры, штурманы будущих межпланетных кораблей смогут сами направлять их в полёт по любым дорогам Вселенной.
Колоссальную работу придётся выполнить механикам и математикам для составления космических лоцманских карт и таблиц, и здесь громадную помощь окажут человеку вычислительные кибернетические машины.
- Мы часто говорим о космосе, понимая под этим словом "внеземные пределы". А знаете ли вы, что границы космоса очень условны и их определение зависит от того, с точки зрения какой науки подходить к ним?
Для астрофизики и геофизики (физических наук, изучающих Вселенную и Землю как планету) космос начинается на высоте около тысячи километров над поверхностью Земли. Это высота, до которой доходят крайние зоны полярных сияний.
С точки зрения всем нам знакомой физики, граница космоса проходит в 200 километрах над Землёй, а биологи считают, что космос начинается там, где невозможно поддерживать жизнь иначе, как в герметически закрытой кабине с искусственно создаваемой газовой средой, то есть на высоте всего лишь 16 километров.
- Выводя искусственные спутники и корабли в космос, советские учёные одержали немало замечательных побед. Для обеспечения безопасности полётов изобретены машины, считающие и "думающие" во много раз быстрее человека, созданы новые сплавы, способные выдерживать фантастические температуры, открыты неизвестные ранее виды топлива.
Изучая состав топлива для ракет, химики получили попутно новые лекарства. Освоение космоса далеко раздвигает возможности метеорологической службы Земли. Не за горами использование искусственных спутников для сверхдальней космической связи и организации мирового телевидения.
- Долгое время под межпланетной средой подразумевали абсолютную пустоту. Однако это оказалось неправильным. Спутники и ракеты подняли приборы на недоступные когда-то высоты. Изучая показания приборов, учёные выяснили, что в межпланетной среде присутствует рассеянный газ. На высоте 1500 километров, где ещё сказывается влияние земной атмосферы, в каждом кубическом сантиметре можно насчитать примерно 1000 газовых частиц, на высоте 2000 километров, концентрация частиц в полтора раза меньше, и такой она остаётся до высоты около 22 тысяч километров. В 110-150 тысячах километров от Земли в каждом кубическом сантиметре находится 300-400 газовых единиц.
Примерно в 100 тысячах километров от нашей планеты существует микрометеоритное облако, окружающее Землю. Облако это очень разрежено.
- Метеорные тела, мчащиеся со скоростью 20-40 километров в секунду, представляют опасность для космических кораблей. При их встрече происходит взрыв, так как при столь огромной скорости энергия частицы мгновенно расходуется на разрушение связей твёрдого тела и превращение его в сжатый газ. Такой взрыв от столкновения с мелкой частицей оставит лишь "оспину" - маленькую выщербину на оболочке ракеты. Гораздо хуже будет обстоять дело при встрече корабля с крупным метеором.
Учёные давно занимаются этим вопросом. При помощи радиолокационных наблюдений, а также регистрации столкновений мельчайших метеоритов с космическими кораблями они довольно точно подсчитали количество метеорных частиц в межпланетном пространстве и выяснили, что опасность для космонавтов с этой стороны не велика. Так, если предположить, что корабль предназначен для длительного полёта и его поверхность равна 100 квадратным метрам, то метеорные тела, способные пробить двухмиллиметровую оболочку из алюминия, будут попадать в корабль в среднем один раз в год. Более крупные метеориты, массой в грамм, столкновение с которыми вызывает взрыв, по силе равный взрыву ручной гранаты, будут встречаться очень редко - один раз в несколько сот лет.
Достаточно прочная оболочка, хотя бы такого типа, как защита космического корабля "Восток", является вполне надёжной гарантией безопасности космонавта.
Дальнейшее изучение путей сгущений "роев" метеорных тел в солнечной системе даёт возможность учёным составить космические карты-лоции, в которых будут обозначены более опасные зоны, чтобы космонавты смогли совершать свои далёкие путешествия, минуя угрожающие их кораблям местности Вселенной.
- Каждый знает, что подброшенный в воздух камешек кувыркается. Точно так же будет беспорядочно вращаться вокруг центра тяжести и космический летательный аппарат после отделения от последней ступени ракеты-носителя. И если на первых порах освоения космоса, когда запускались искусственные спутники Земли, с этим ещё можно было мириться, то в дальнейшем такое беспорядочное вращение стало серьёзной помехой.
Так, если бы система ориентации, установленная на борту автоматической межпланетной станции, облетавшей Луну, не удерживала станцию в определённом положении в течении 40 минут, пока шла съёмка лунной поверхности, наверное, этот эксперимент окончился бы неудачей. Ещё более важна система ориентации для космических кораблей, возвращающихся из полёта по орбите на Землю. Ведь прежде чем начать спуск, надо развернуть корабль силами тормозных двигателей и очень точно удерживать его в нужном направлении. Погрешность только в одну шестидесятую долю градуса при ориентации "носа" корабля по отношению к Земле приводит к отклонению от точки приземления на 50-60 километров.
Надёжная система ориентации в советских космических кораблях основана на том, что чувствительные приёмники световых лучей - фотоэлементы, распределённые по поверхности космического корабля, улавливают свет определённого ориентира (в качестве маяков могут служить Земля, Луна, Солнце, звёзды) и посылают сигналы в блок электронной аппаратуры. Там эти сигналы преобразуются в команды на включение небольших двигателей, разворачивающих корпус космического корабля в нужном направлении.
На всех шести космических кораблях "Восток", кроме автоматической системы ориентации, была предусмотрена возможность разворачивать корабли и с помощью ручного управления двигателями.
- Групповые космические полёты требуют высокой точности запуска в космос одна за другой двух ракет. Говоря о точности, нужно иметь в виду два момента.
Первый - это строго определённое время стартов космических кораблей. Например, в групповом полёте Валерия Быковского и Валентины Терешковой ракеты, которая вывела на орбиту "Восток-6", была запущена точно через 163 тысячи 800 секунд. Ошибка во времени старта всего лишь на одну-две секунды могла нарушить все планы.
Второе обстоятельство - это соблюдение заданной точности орбиты "Восток-6". Здесь, например, могло случится так: стартовав точно в расчётное время, ракета-носитель из-за ошибок в величине скорости и направлении полёта не вывела бы корабль Валентины Терешковой в ту точку, где должна была произойти встреча с кораблём Валерия Быковского. И в этом отношении достигнута высокая точность всех систем.
Эта заслуга не только специалистов, которые работают непосредственно на космодроме, но и многих коллективов - научных, конструкторских, испытательных, производственных.
- Стоящая на старте ракета - это гигантское сооружение, и космонавт располагается в самой его вершине - в герметически закрытом корабле.
Печать США сообщала о неоднократных взрывах двигателей, о падениях американских ракет в момент старта. Задачи спасения капсулы с космонавтом в этом случае, по мнению американских учёных, таковы. Во-первых, капсулу нужно очень быстро, в какие-то доли секунды извлечь из ракеты и отбросить подальше от стартовой площадки, от моря огня, которое будет здесь бушевать. Во-вторых, капсулу нужно на парашюте плавно опустить на Землю.
Именно такая система спасения космонавта и действует на американском космическом корабле "Меркурий". Корпус корабля имеет форму усечённого конуса, переходящего в цилиндр, где помещаются парашюты, на которых кораблю может опуститься. Аварийные двигатели в нижней части космического корабля в случае катастрофы на старте разгоняют капсулу с космонавтом до 150 метров в секунду и отбрасывают её далеко от места старта.
Интересно крепление крышки люка космонавта. Оно осуществляется с помощью взрывных болтов. При необходимости космонавт одним нажатием кнопки взрывает узлы крепления крышки люка и она отбрасывается в воздух. Космонавт теперь, проследовав через люк, может опуститься на индивидуальном парашюте.
- Во время стремительного снижения космического корабля перед его головной частью, образуется оболочка сжатого воздуха, который разогревается до 6000 градусов. При такой температуре частично оплавляется теплозащитное покрытие корабля. В иллюминаторы, защищённые жаропрочными стёклами, пилот видит косматое пламя, бушующее вокруг кабины.
Главному Конструктору советских космических кораблей и коллективу, возглавляемому им, много пришлось поработать над расчётами наиболее правильной формы корабля, обеспечивающей минимальный разогрев его корпуса в атмосфере. Было найдено, что именно такие условия обеспечивает затупленная носовая часть корабля. Конечно, огромную роль в защите космонавта наряду с этим играет и созданная советскими учёными тепловая защита.
Спасибо что дочитали=)
Следующая часть: человек и космос ч.2.