186 суток на орбите (спросите у космонавта) - Тим Пик Страница 7

МКС, вращающаяся вокруг Земли на высоте около 400 км, находится именно в термосфере. Это, конечно, космос, но там все еще есть молекулы газов, составляющих воздух. Тем не менее этот «воздух» настолько разрежен, что одна молекула должна пролететь около одного километра, прежде чем случайно встретиться с другой молекулой (насколько эта молекула одинока, можно понять, зная, что сейчас в ваших легких сейчас находится около 3×1022 молекул газа, или 30 000 000 000 000 000 000 000 000 молекул). И все же действия этой крайне разреженной атмосферы достаточно, чтобы создать небольшое сопротивление, которое приводит к тому, что орбита МКС снижается в среднем на два километра каждый месяц. Вот почему МКС должна периодически перестраиваться, иначе она упадет на Землю. Другие спутники, такие, например, как космический телескоп «Хаббл», орбита которого пролегает на высоте около 560 км, также находятся под действием этого сопротивления и медленно опускаются к Земле.

МКС также перемещается в ионосфере, которая включает в себя термосферу и распространяется далее, вплоть до экзосферы. Ионосфера представляет собой слой атмосферы, ионизированный солнечной и космической радиацией; атомы, лишенные электронов, оставляют за собой оболочку из энергетически свободных электронов и положительных ионов, которая окружает Землю. Для нас хорошо то, что ионизированные газы отражают радиоволны в диапазоне; это делает возможным передачу радиосигналов коротковолнового диапазона на значительные расстояния (в качестве альтернативы вы могли бы, конечно, просто использовать Skype, Face Time, Snapchat…).

Экзосфера простирается до умопомрачительной высоты в 10 000 км, а дальше сливается с солнечным ветром. Космос? Да. Но некоторые ученые считают, что космос начинается на высоте 50 км, на вершине стратосферы, ведь 99 % воздуха в нашей атмосфере находится ниже этой черты. Но Международная федерация астронавтики решила, что линия Кармана будет пролегать на высоте 100 км, где атмосфера Земли настолько ничтожна, что обычные самолеты не могут передвигаться достаточно быстро, чтобы создать аэродинамический подъем.

В: Почему ракетам необходимо двигаться так быстро?

О: Одно дело – попасть в космос, но совсем другое – остаться там. Если двигатель ракеты «Союз» перестанет работать на высоте 100 км, то вы, хотя и попадете в космос, надолго там не задержитесь. Это обусловлено тем, что пока еще не развита достаточная скорость, чтобы остаться на орбите. Вместо этого ракета начнет двигаться по суборбитальной траектории и под действием земного притяжения в конце концов упадет на Землю. Разница между орбитальной и суборбитальной траекторией в том, что при движении по орбитальной траектории скорость настолько велика, что падения не произойдет, поскольку сила притяжения Земли, действующая на корабль, компенсируется кривизной земной поверхности. Вообще, на орбите можно оставаться вечно, если не случится воздействия какой-либо внешней силы. Волшебная скорость, необходимая для того, чтобы удержаться, называется первой космической скоростью и составляет 7,9 км/с, или 28 440 км/ч, – это примерно в десять раз выше скорости пули… вот почему ракетам необходимо двигаться столь быстро!

В: Сколько времени требуется для достижения космоса? – Jake@trislowe

О: Что ж, это зависит от ракеты-носителя, а точнее, от соотношения тяги и веса. Конечно, важны и другие факторы (к примеру, лобовое сопротивление, динамическое давление и структурные ограничения), но если в двух словах, то ситуация здесь такая же, как и с обычным автомобилем: мощный двигатель при прочном, легком и аэродинамическом каркасе обеспечит более быстрое достижение пункта назначения. Что касается «Союза», то, если считать, что космос начинается на высоте 100 км, вы доберетесь туда чуть больше чем за три минуты. К этому времени вы уже будете путешествовать в несколько раз быстрее скорости звука. Первый американский астронавт Алан Шепард летел на ракете MercuryRedstone 5 мая 1961 года. Она была разработана на основе армейской баллистической ракеты и, хотя не могла развить необходимой орбитальной скорости, отличалась небольшими размерами и весом, что означало очень быстрое путешествие в космос. Шепард добрался до высоты 188 км примерно через две с половиной минуты, испытав перегрузку в 6,3 g на пути вверх. Должно быть, это был забавный полет!

В: Сколько времени требуется, чтобы выйти на орбиту?

О: Когда мы преодолели эту важную границу (высоту 100 км) и вышли в космос, «Союзу» потребовалось чуть больше времени, чтобы преодолеть еще 230 км. От стартовой площадки до орбиты полет занял 8 минут 48 секунд – это может показаться быстрым путешествием в космос, но, уверяю вас, время тянется долго, когда ты сидишь на головке ускоряющейся пули!

В: Что космонавты делают в ходе запуска – вы управляете космическим кораблем или это осуществляют компьютеры?

О: Во время запуска основной задачей команды является мониторинг всех систем. Весь процесс запуска автоматизирован, и экипаж вмешивается только в случае чрезвычайной ситуации.

Помимо этапов отделения частей ракеты, описанных ранее, во время запуска происходят еще несколько важных событий. Один из них – сброс носового, или головного, обтекателя, который защищает находящийся под ним космический корабль. За отметкой 80 км бóльшая часть атмосферного воздуха остается позади. Сопротивление в этот момент очень мало, а значит, аэродинамический нагрев поверхности КК в результате высокоскоростных столкновений с молекулами воздуха также очень мал. Выполнив свою работу по защите корабля в момент прохождения через нижние слои атмосферы, носовой обтекатель становится мертвым грузом – самое время избавиться от него.

На самом деле это был незабываемый момент, когда обтекатель был сброшен и мы впервые посмотрели в иллюминаторы. Конечно, мы все еще были крепко пристегнуты, а иллюминаторы находятся выше уровня глаз, так что вид был не идеальный. Тем не менее, глядя вверх, мы ясно видели, как небо быстро меняет свой цвет с синего на черный – это говорило о том, что, преодолев последние слои атмосферы, мы устремились в космос.

На этом этапе важно следить за давлением внутри корабля, поскольку мы быстро приближались к вакууму. С правого сиденья трудно увидеть всю панель управления, но я мог контролировать системы жизнеобеспечения и внутреннее давление. Мы все внимательно смотрели на часы в ожидании третьего сброса. После него нам предстояло сверить показатели, которые подтверждают успешный выход на орбиту. Если эти показатели отличаются от оптимальных, то у экипажа есть всего лишь несколько секунд, чтобы вмешаться и изменить ситуацию. К счастью, у нас третий сброс (отделение третьей ступени) и выход на орбиту прошли без накладок, и мы, не теряя времени, начали готовиться к сближению с МКС.

В: Что происходит, если во время запуска что-то идет не так?

О: «Союз» – одна из самых надежных ракет, а также одна из самых безопасных. Однако достичь космоса задача довольно трудная, и в прошлом были проблемы. Большим плюсом «Союза» является наличие системы эвакуации,