Ошибки мировой космонавтики - Яровитчук Александр Геннадьевич

В ситуации со спутником «Космос-1402» эта мера не помогла. Отделение реактора произошло, а отвод на более высокую орбиту – нет. На этот раз все страны были проинформированы о возможном падении реактора на Землю. За ним внимательно следили. В итоге более 30 кг урана вошли в плотные слои атмосферы над Индийским океаном и частично сгорели. На этот раз последствий для экологии не наблюдалось, так как опасные остатки быстро рассеялись, но еще около трех месяцев регистрировалось незначительное повышение радиоактивного фона.

В этих историях речь шла о том, что спутники теряют свою скорость и падают. Причиной этого является атмосфера планеты. У воздушной оболочки Земли нет четкого края. Ионы водорода и кислорода, принадлежащие нашей планете, обнаруживаются даже за орбитой Луны. Их относительная скорость и энергия гораздо меньше, чем у ионов, идущих от Солнца. Поэтому они не воздействуют на электронику. Однако эти редкие частички атмосферы оказывают сопротивление и тормозят космические аппараты. Чем дальше от Земли, тем эффект меньше. Причем на одной и той же высоте количество атомов атмосферы разное в разных местах. Когда спутник пролетает над освещенной стороной нашей планеты, он испытывает меньше сопротивления, чем пролетая над ночной стороной. Земля – своего рода комета. Солнечное излучение сдувает часть атмосферы в направлении от светила. В годы повышенной солнечной активности эта разница в сопротивлении становится еще больше, так как атмосферный хвост удлиняется. Для Валерия Быковского ученые запланировали экспериментов на десять дней. Его полет на корабле «Восток-5» должен был стать рекордным. Однако перед самым стартом Мстислав Келдыш сообщил о возрастании солнечной активности и предупредил о росте уровня радиации. Старт был отложен, но через четыре дня, когда ситуация нормализовалась, космонавт полетел. Тут-то и обнаружилось, что орбита «Востока-5» быстро снижается. Сопротивление атмосферы было слишком большим и росло с каждой минутой. Корабль плавно возвращался на Землю. Первоначальную длительность полета снизили до восьми суток, а потом и вовсе до пяти дней. Руководители полета испугались, что корабль может неконтролируемо упасть в труднодоступном регионе, откуда космонавта будет сложно спасти, или на территории другой страны, где будут раскрыты секреты советской космической технологии. В итоге Быковский не пролетал и половины намеченного срока. Хотя рекорд все-таки был установлен и для одиночного полета держится до сих пор, он мог быть более внушительным.

Другая история произошла со станцией «Салют-7». В 1986 году состоялся последний пилотируемый полет к ней. В экипаж корабля «Союз Т-15» входили Леонид Кизим и Владимир Соловьёв, которые забрали бо́льшую часть съемного оборудования и перевезли его на новую станцию «Мир».

Сам «Салют-7» они законсервировали. На Земле руководители программы решили оставить станцию на орбите и подняли ее на большую высоту, чтобы она могла там долго находиться. В будущем ученые планировали изучать работоспособность автоматических систем, а в еще более далеком будущем к ней мог быть совершен полет многоразового корабля «Буран». Еще 8–10 лет станция должна была приносить научную пользу. Однако из-за выросшей солнечной активности уже через два года топливо для поддержания орбиты и противодействия атмосфере на борту закончилось. Проект «Энергия-Буран» после 1988 года своего продолжения не получил и, соответственно, помочь станции не мог. «Салют-7» неуправляемо стал падать на Землю. Это многих испугало. Хотя на борту не было опасных (например радиоактивных) материалов, к станции был пристыкован транспортный корабль снабжения (ТКС) «Космос-1686». Этот аппарат был способен выдержать полет в атмосфере и не сгореть, вследствие чего вполне мог бы рухнуть кому-нибудь на голову. К счастью, этого не произошло.

Правительство СССР заранее выразило готовность возместить возможный ущерб. Ситуация разрешилась благополучно. Станция в 1991 году вошла в плотные слои атмосферы и развалилась на части, которые упали в малонаселенных регионах Чили и Аргентины. Никто не пострадал, даже наоборот. Местные жители находили кусочки аппарата и присваивали их себе. Известно, что один фермер использовал материалы от советской космической техники для создания камина в своем доме, а другой сделал из обломков станции курятник. СССР к тому времени испытывал проблемы другого рода и был не против таких действий.

Впоследствии, когда руководители космической программы объявили об окончании работы станции «Мир», то аппарат целенаправленно и управляемо был сведен с орбиты. Он упал в самом удаленном от жилых районов месте планеты – неподалеку от так называемой точки Немо в южной части Тихого океана. Сейчас это место называют кладбищем космических кораблей.

Американский шаттл «Индевор» в миссии STS-99 имел на своем борту огромную антенну, которая являлась частью радиолокатора. Основной задачей корабля было составление точной карты поверхности нашей планеты. Работа 60-метровой фермы планировалась на низкой и при этом сильно наклоненной орбите. Но сопротивление атмосферы было сильным, и антенна тормозила аппарат. Шаттлу приходилось каждый день поднимать свою орбиту, чтобы не рухнуть на Землю. Но так как двигатель выдавал тягу меньше расчетной, оказалось, что топлива на борту для постоянных маневров недостаточно. Инженеры на Земле стали придумывать, как сэкономить топливо. Озвучивались разные идеи, даже парадоксальные. Одна из них заключалась в том, что астронавт Герхард Тиле мог бы своими мышцами поворачивать станцию вместо двигателей. Когда на борту космического корабля кто-то занимается спортом на тренажере, соединенном с корпусом, можно увидеть, что вся конструкция двигается. В невесомости усилие, создаваемое руками или ногами при использовании спортивного снаряда, передается всему кораблю. Также предлагали отходы космонавтов, например струю урины, превратить в топливо и выбрасывать в космос для реализации реактивного движения. Эти забавные предложения так и не понадобилось воплощать в жизнь. Астронавты и без этого решили проблему, исправив двигатель и увеличив его тягу.

С современной Международной космической станцией периодически возникают подобные проблемы. МКС огромна – 108×74 метра. Ее размеры сопоставимы с размерами футбольного поля. На станцию сильно воздействует атмосфера, а ее орбиту приходится поднимать несколько раз в год. Это успешно делали и делают прилетающие периодически грузовые корабли.

Со спутниками такую операцию не провернуть. У них есть только то топливо, что было заправлено в них перед стартом. Поэтому если ученые не рассчитают воздействие атмосферы, спутник может со временем потеряться навсегда. Один из самых дорогих таких просчетов случился со спутниками связи Starlink. В 2022 году было запущено 40 аппаратов этой серии. Сначала они вышли на низкую опорную орбиту, а затем должны были улететь от Земли подальше, на целевую орбиту, но этого сделать не успели – выросла солнечная активность. Буквально за пару дней «Старлинки» потеряли скорость и стали падать на Землю. Чтобы исправить ситуацию, операторы дали спутникам команду развернуться узкой гранью по направлению движения, чтобы уменьшить сопротивление. Но это только на пару часов отсрочило неизбежное. Такое большое число аппаратов еще ни разу не сходило с орбиты разом. Зрелище падения было похоже на звездопад, а в прессе данное событие окрестили спутниковым дождем. Все аппараты сгорели в плотных слоях атмосферы.

Глава 5

Давление

В этой главе речь пойдет о давлении.

Это основополагающая физическая величина для космонавтики. Давление должно быть в топливных баках, в двигателях, в скафандрах, и его практически не бывает в открытом космическом пространстве.

Говорят, что в космосе вакуум. Что это значит? В прошлой главе говорилось, что в космосе много чего есть, а значит, вакуум – это не пустота. Он имеет низкое давление, значительно ниже атмосферного. Все имеющиеся определения довольно размыты и оставляют большое поле для фантазий, поэтому на всякий случай введем более конкретное понятие вакуума. Это пространство, где вероятность столкновения одной частицы с другой меньше вероятности пролета одной частицы мимо другой без соприкосновений.