Ошибки мировой космонавтики

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

Заходит Паскаль в бар, а в баре уже сто тысяч паскалей.

Анекдот

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.

Давление – это физическая величина, характеризующая воздействие силы на единицу площади. Так как описанные ранее объекты в космосе в большинстве своем имеют практически точечный размер, ни о какой площади речь идти не может. Сила зависит от массы, и потому маленькие частицы космоса не могут иметь большую силу. Атмосфера берет числом: чем больше плотность и количество частиц, тем большее они оказывают давление. Еще до эры космонавтики во время полетов на аэростатах инженеры знали, что чем дальше мы находимся от Земли, тем меньше будут давление и содержание кислорода. А за пределами плотных слоев атмосферы делать без скафандров нечего. Более того, если бы проблема заключалась лишь в отсутствии кислорода для дыхания, то ее можно было бы решить кислородной маской. Внутри человека давление есть, да еще и не одно. Когда кровь воздействует на сосуды, говорят об артериальном и венозном давлении, когда воздух воздействует на легкие, говорят об альвеолярном давлении, плевральном давлении. В глазах есть особая жидкость, которая оказывает глазное давление, и т. д. Обычно давление атмосферы совпадает с давлением внутри организма, а если погода меняется, могут возникать головные боли, вызванные несоответствием внутреннего и наружного давлений. А в космосе этот эффект будет еще сильнее. Конечно, человек не взорвется, но сосуды могут лопнуть.