Когда речь заходит о космическом полёте, интуитивно кажется, что корабль должен лететь "вверх", словно ракета, устремлённая к звёздам. Ещё более ожидаемо для нас, что корабль займёт положение "брюхом к Земле". Но если вы обратите внимание на реальность полёта, то часто шаттл летел вверх ногами или "брюхом к космосу", что весьма странно для нас с вами.
Что же, начнём с простого. На орбите нет привычных нам понятий "вверх" и "вниз". Всё, что движется по орбите будь то спутник, космический корабль или человек в скафандре фактически непрерывно падает к Земле. Но поскольку объект одновременно движется вперёд с высокой скоростью (около 28 000 км/ч), он всё время "промахивается" мимо поверхности. Именно так работает орбита.
В этой системе координат ориентация объекта лишь соглашение между людьми. Один космонавт может казаться другому "вверх ногами", но при этом никто из них не испытывает "настоящего" низа.
Поэтому выражение "шаттл летит вверх тормашками" означает только одно: он намеренно ориентирован определённым образом относительно Земли и Солнца.
Ключевой момент - переворот шаттла происходит не на орбите, а ещё при подъёме в атмосфере. После запуска с Земли челнок сначала поднимается вертикально, но затем совершает манёвр, разворачиваясь так, чтобы лететь днищем вперёд и "головой" к планете. Этот переворот, называемый Roll Program, происходит примерно на 20-й секунде полёта.
Причина тут простая - распределение аэродинамических нагрузок. В перевёрнутом положении поток воздуха на высоких скоростях проходит вдоль корпуса шаттла так, чтобы минимизировать давление на крылья. В обычной (неперевёрнутой) конфигурации эти элементы испытывали бы куда большую нагрузку, что увеличивало бы риск разрушения или перегрева.
Кроме того, перевёрнутое положение обеспечивает более стабильный центр масс всей системы «шаттл + топливный бак + боковые ускорители», что критично на этапе разгона. Это снижает расход топлива и упрощает управление.
Когда шаттл ещё не вышел в космос и находится в верхних слоях атмосферы, экипаж использует визуальные ориентиры. Земля в поле зрения через иллюминаторы позволяет астронавтам отслеживать положение относительно горизонта. В условиях, когда внешние датчики могут давать сбои, визуальный контакт с Землёй остаётся надёжным способом ориентирования. Кроме того, психологически видеть Землю во время старта - дополнительная форма моральной поддержки для экипажа
Особое значение имеет конструкция теплозащиты шаттла. Его днище покрыто тысячами плиток из термостойкой керамики. Эти плитки способны выдерживать температуры до 1 650 °C, возникающие при входе в атмосферу на скорости, превышающей 7 км/с.
На орбите, хоть и нет плотной атмосферы, всё равно действует солнечное излучение, которое может привести к перегреву. Чтобы избежать неравномерного нагрева, шаттл ориентировался так, чтобы теневая часть корабля (днище) смотрела на Солнце. Это позволило равномерно распределить тепло и защитить чувствительные приборы на борту. Одновременно с этим обшивка предотвращала тепловое расширение элементов, что критично для поддержания герметичности и надёжной работы механизмов.
Ориентация шаттла влияла также на радиосвязь и навигацию. В перевёрнутом положении антенны были направлены на Землю - туда, где находятся станции слежения и ретрансляторы. Это обеспечивало устойчивую телеметрию, надёжную передачу данных и голосовую связь. Если бы корабль был ориентирован иначе, сигналы приходилось бы направлять через промежуточные спутники или поворачивать корабль, что увеличивало сложность управления.
Кроме того, приоритетной задачей миссии часто была съёмка поверхности Земли. Для этого камеры и приборы на внешней обшивке также должны были быть обращены к планете. Перевёрнутая ориентация делала это возможным без лишних манёвров.
Следующий момент - вопрос стыковки. Международная космическая станция (МКС) находится на относительно стабильной низкой орбите. При сближении с ней шаттл подходил снизу по орбите, поднимаясь вверх к станции - это продиктовано законами орбитальной механики. Чтобы изменить высоту своей орбиты, объект должен изменить скорость: чтобы "подняться" к МКС, шаттл слегка тормозил. Это контринтуитивно, но в космосе именно торможение позволяет объекту перейти на более высокую орбиту, за счёт эллиптической траектории.
Именно поэтому удобнее и эффективнее было сближаться с МКС снизу, сохраняя перевёрнутое положение. Это позволяло направлять стыковочный узел шаттла прямо к модулю станции, не совершая дополнительных вращений и не рискуя потерей ориентации.
Не забывайте ставить лайки 👍 и подписываться на канал ✔️, если материал понравился! Так вы увидите больше интересных статей, а моему каналу это поможет развиваться.