Приветствую вас мои подписчики и случайные читатели моего канала. Сегодня хочу отвлечься от темы конспирологии и новостей о космосе, и продолжить повествование о космических проектах которые разрабатывало и осуществляло агентство НАСА.
6 апреля 1984 года космический челнок НАСА - "Челледжер" стартовал с важным научным грузом. Этот научный спутник должен был провести в космическом пространстве около года. Но вышло так, что он проведет в итоге несколько больше времени на орбите, чем предполагалось изначально. По планам его должны были вернуть в феврале 1985 года, затем различные проблемы отодвинули этот срок на сентябрь 1986 года, но и этого не произошло. Как мы все помним в начале 1986 года, тот самый шаттл, который и вывел этот научный спутник на орбиту, потерпел катастрофу во время очередного старта. В итоге вся программа космических полетов шаттлов была свернута на неопределенное время, и не было никакой возможности вернуть этот научный спутник обратно. Он был оставлен на орбите на 6 долгих лет. Но как оказалось, это было даже полезно, для тех экспериментов которые проводились на его борту.
Спутник LDEF
Спутник имел длинное название - Long Duration Exposure Facility сокращенно LDEF. На русский язык название можно перевести как - Объект длительного воздействия.
Это был спутник размером с автобус, с большим количеством экспериментов размещенных по всей его поверхности. Идея заключалась в том, чтобы подвергнуть эксперименты воздействию суровыми условиями космического пространства на низкой околоземной орбите. После того как спутник будет возвращен обратно, ученые смогут проанализировать, как различные материалы будут изменены после полета.
Хотя к моменту начала этого эксперимента, НАСА на протяжении нескольких десятилетий уже запустило множество различных космических аппаратов, в агентстве еще не до конца понимали долгосрочных последствий воздействия различных условий на низкой околоземной орбите.
Многие из вас конечно зададутся вопросом - а как же их астронавты? Неужели НАСА не ведали о воздействии космического пространства? А может - нилитали? Да, людей в космос конечно же запускали, и на Луну высаживались, но нужно понимать что это были короткие непродолжительные полеты. Была еще станция "Скайлэб" и ее регулярно посещали экипажи, и при этом были выявлены проблемы связанные с деградацией материалов из-за воздействия факторов на низкой околоземной орбите.
Еще на заре космической эры инженеры имели представление что следует ожидать от космоса. Так например все четко понимали что там нет атмосферы, и при этом многие жидкости и газы будут иметь тенденцию к испарению, что многие материалы и вещества будут выделять газы, что уровень радиации будет выше чем на Земле, что космический корабль будет подвергаться гораздо большему ультрафиолетовому излучению, которое будет приводить к разрушению некоторых материалов. Также микрометеориты, которые двигаются со скоростями несколько километров в секунду могли пробивать отверстия в материалах, либо же оставлять повреждения в виде микроскопических кратеров и выбоин.
Но был еще один фактор который нельзя было предвидеть. Дело тут в том, что атмосфера не заканчивается волшебным образом при пересечении линии Кармана на высоте в 100 км. Атмосфера Земли несколько размывается с высотой. И конечно же на высотах где находятся космические аппараты по сути вакуум, но и там существует атмосфера с которой взаимодействуют эти аппараты. Одним из важных компонентов этой атмосферы является атомарный кислород. На Земле содержание кислорода в атмосфере примерно равно 21%, но в космосе ультрафиолетовое излучение разбивает молекулы кислорода на атомы. Этот атомарный кислород имеет бОльшую реакционную способность. Эти атомы стремятся взаимодействовать и реагировать с чем угодно, особенно когда они движутся со скоростями более 8 км/с. Поэтому разряженная атмосфера не была проблемой при краткосрочных полетах, но США хотели построить большую космическую станцию - "Свобода". И поэтому в НАСА хотели проанализировать и подвергнуть испытаниям все материалы, которые планировалось использовать при строительстве станции, чтобы убедится что они смогут выдержать прибывание в космосе в течении многих лет.
Эксперимент LDEF был предложен в середине 1970-х годов. Первоначально его задумывали как эксперимент по исследованию воздействия микрометеоритов, но потом его расширили и добавили исследование воздействия факторов низкой околоземной орбиты на различные материалы. Кроме того исследовательским группам со всего мира было разрешено разместить свои эксперименты на данном спутнике.
Этот космический аппарат был спроектирован как 12-гранная призма. Каждый эксперимент был прикреплен к одной их граней этой призмы. Этот аппарат был спроектирован так, чтобы всегда быть обращенным одной стороной к Земле.
Аппарат был расположен на орбите так, что была так называемая наветренная сторона которая была обращена по ходу вращения спутника, и подветренная - противоположная сторона. С одной стороны воздействие атмосферы было больше, а с другой меньше. Стабилизация аппарата на орбите была пассивной. На спутнике была использована так называемая гравитационно-градиентная стабилизация. Для поддержания спутника в одном положении использовалось магнитное поле Земли. На борту имелись демпферы внутри которых были магниты помещенные в специальную маслянистую жидкость. Всю конструкцию окружал слой графита. Для ориентации спутника не требовалась электроэнергия.
Так как для ориентации и поддержания спутника не требовалась ни электроэнергия, ни топливо, спутник оставался всегда сориентированным даже по прошествии 6 лет нахождения на орбите. Но на борту все же были батареи для проведения некоторых экспериментов. Например один их экспериментов записывал данные от ударов микрометеоритов. Были некоторые эксперименты с краткосрочным воздействием на них условий космоса, а затем они закрывались специальными панелями которые приводились в движение электродвигателями.
Возвращение спутника
Изначально спутник был запущен на орбиту высотой в 500 км, и этого было достаточно. Но к тому времени когда спутник все же запланировали вернуть, его орбита по прошествии 6 лет снизилась до 320 км, и он терял высоту со скоростью около сотни метров в день из-за сопротивления атмосферы. В итоге в 1990 году была запущена миссия "Спейс Шаттла" под номером STS-32 для возвращения спутника на Землю. Но перед этим шаттл доставил спутник Syncom на свою орбиту.
Ученым было важно чтобы спутник не был поврежден при его захвате и транспортировке в отсек полезной нагрузки шаттла. Поэтому для перехвата и подхода к спутнику было важно по возможности не использовать двигатели ориентации челнока, потому как выхлопы могли повлиять на данные экспериментов. Приходилось очень тщательно рассчитывать орбиту сближения. После этого спутник был захвачен и помещен в отсек полезной нагрузки. Теперь при приземлении шаттлу требовалась более широкая и длинная взлетно-посадочная полоса, так как на борту была полезная нагрузка. В конечном счете для посадки была выбрана авиабаза Эдвардс. Многие считают что масса челнока при приземлении превышала 100 тонн. Миссия челнока продлилась 10 дней и 21 час, что было рекордным для шаттлов на тот момент. После приземления шаттл вместе со спутником LDEF на борту был перевезен на самолете-носителе в Космический центр Кеннеди.
Затем спутник был выгружен из отсека полезной нагрузки, и перемещен в так называемую "чистую комнату" и разделен на эксперименты. Эксперименты были направлены в различные лаборатории мира. Что интересно когда спутник запускался планируемая к строительству на орбите космическая станция называлась "Свобода" - "Freedom", а когда спутник вернулся планируемая станция называлась "Альфа", позже она станет всем известной Международной космической станцией - МКС. Позже США стали проводить подобные эксперименты с различными материалами на российской станции "Мир", а позже и на самой МКС.
Результаты экспериментов.
Так что же в результате этого полета было выяснено, и как космическая среда воздействовала на аппарат и размещенные на нем эксперименты?
На фото выше вы можете видеть торец спутника LDEF с размещенными на нем экспериментами, до полета (слева) и после полета (справа). Как видно есть поврежденные участки пленки, очень похожие на майлар, они повреждены и отслаиваются, некоторые белые области стали бурыми либо коричневыми.
На фото выше, мы видим аналогичные эффекты в представленном наборе экспериментов где тестировали различные типы солнечных панелей, а также различные материалы.
Пластины крепления которые находились на спутнике (показаны на фото выше), изначально были покрашены в ярко-желтый цвет. Причина по которой они имеют разный цвет после полета, заключается в том что одна пластина (слева) находилась на "наветренной" стороне спутника и на нее сильнее воздействовал атомарный кислород, производя на краску отбеливающий эффект удаляя слой за слоем. Вторая же пластина (справа) находилась в "тени" и на структуру краски также воздействовал атомарный кислород входя в ее структуру и изменяя цвет, но не удаляя ее.
Во многих местах на поверхности спутника появились бурые пятна. Ученые потратили много времени на их анализ и причины появления. В итоге они пришли к выводу что специальная терморегулирующая краска которую использовали для покрытия спутника снаружи и внутри, после запуска на орбиту начала выделять различные углеводородные соединения. Под воздействие радиации эти соединения полимеризовались, образуя некое подобие грязи. Таких пятен не наблюдалось на той части спутника которая была обращена по ходу вращения спутника. Все из-за того же воздействия потока атомарного кислорода и его эффекта отбеливания.
Были также исследованы последствия ударов микрометеоритов.
Выяснилось что многие из таких ударов были вызваны космическим мусором, и такие участки находились на той стороне спутника который был обращен походу его движения по орбите. В то время как удары которые приходились по обратной стороне, сбоку и сверху аппарата были вызваны естественными микрометеоритами.
На борту были проведены и биологические исследования. Так в немецком эксперименте EXOSTACK 30% спор бактерии Bacillus subtilis выжили в течение почти 6 лет пребывания в открытом космосе, будучи встроенными в кристаллы соли, в то время как в присутствии глюкозы выжили 80%. Также не борту были семена томатов, которые были разосланы после полета студентам различных стран. Выяснилось что "космические" семена проросли раньше, а растения росли быстрее, чем в контрольной партии. Было и множество других экспериментов проведенных на борту LDEF.
В итоге запуск такого экспериментального спутника был не напрасным. Исследования привели к появлению новых материалов, которые можно было использовать на низкой околоземной орбите. Так на многих космических аппаратах которые НАСА и космические агентства других стран отправляют в глубокий космос, можно видеть специальную золотистую пленку, но мы не увидим ее на МКС. Вместо этого модули покрыты специальной тканью, под которой находится многослойная изоляция.
Хотя спутник LDEF и был забыт на орбите на 6 долгих лет, исследования которые были проведены в итоге поменяли подход к конструированию космических аппаратов, станций и спутников, находящихся длительное время на низкой околоземной орбите.
Ну а на этом сегодня всё. Хорошего всем настроения и спасибо за внимание!