Ошибки мировой космонавтики

© Яровитчук А.Г., 2024

© Стебалина А.С., 2024

© ООО «Издательство АСТ», 2024

От авторов

Ошибаются все. Ошибки неизменно сопровождают процессы познания, творчества, созидания.

Каждому из нас лучше всего запоминается собственный опыт. Однако учиться стоит не только на своих ошибках. Опыт других людей порой помогает по-новому взглянуть на личные успехи и неудачи. Казалось бы, при чем здесь космонавтика? Но ведь эта область науки основана на соединении смелых новаторских идей, инженерного гения и жажды познания. В масштабах человеческой истории она совсем молода, а больше всего ошибок допускают именно первопроходцы. Описанные на страницах этой книги реальные случаи могут многому научить, ведь чем бы мы ни занимались, в первую очередь мы остаемся людьми, а люди могут ошибаться.

Космические программы СССР, продолженные Россией, а также разработки США, Японии, Европы дали миру огромное количество новых знаний и открыли невиданные горизонты. Грандиозный триумф невозможен без большой кропотливой работы, а значит – вероятных ошибок и неизбежного поиска путей их преодоления. Мы не ставим перед собой цель принизить чьи-либо заслуги. Наша книга прежде всего о том, как извлечь урок из ошибок, как не сдаться и продолжить идти к намеченной цели. Мы хотим показать космонавтику с менее эффектной и привлекательной, более непарадной, будничной стороны и надеемся, что собранные нами истории не только послужат уроком читателю, но и дадут вдохновение для новых идей и увлечений. Мы хотим показать, что космос не такой уж недосягаемый, и если приложить усилия, то многое, даже кажущееся поначалу фантастическим, становится возможным.

Глава 1

Орбиты, инерция и гравитация

Тише едешь – дальше будешь.

В космосе нет ничего необычного. Законы природы на то и законы, что выполняются везде. Однако происходящее с космонавтом или спутником на орбите будет отличаться от того, к чему мы привыкли на Земле.

Первое – в космосе правит инерция. Тело будет двигаться с постоянной скоростью, пока на него не подействуют другие силы. На Земле этот принцип тоже работает, но мы обычно его не замечаем. Если мы что-то бросили, разогнали или сдвинули, оно будет потихоньку останавливаться, замедляться. На Земле на нас постоянно действует множество сил: трение о воздух, о землю, сила тяжести, сила реакции опоры, сила упругости и так далее. В космосе подобных явлений гораздо меньше, и поэтому инерцию прекрасно видно. Даже если совсем немного воздействовать на космонавта, например, легким касанием, он начнет двигаться и может улететь на любое расстояние, хоть на миллион, хоть на миллиард километров, пока его что-то не остановит. Причем инерция работает как снаружи, так и внутри космического корабля.

Сколько космонавты упускали предметов в космосе – не сосчитать. Началось все с обычного карандаша, которым Юрий Гагарин должен был вести записи в бортовом журнале. Первый космонавт планеты сделал вывод, что на орбите все нужно крепить. Сейчас у каждого космического приспособления есть способы фиксации – липучки, карабины, винты.

Но все еще есть трудности с крошащимися и жидкими материалами. Показательным примером стал полет американского астронавта № 6 Гордона Купера на корабле «Меркурий-Атлас-9». При попытке приготовить еду он случайно разлил бо́льшую часть отведенной на это воды. Капельки разлетелись по кораблю. Первое время все было спокойно, но через пятнадцать часов друг за другом стали отказывать приборы. Вероятно, до них постепенно добиралась вода и вызывала короткое замыкание. Сначала в невесомости сработал датчик перегрузки, затем сломался механизм охлаждения скафандра, что могло привести к перегреву астронавта, потом началась избыточная подача кислорода и рост давления, далее закоротило систему ориентации корабля. Астронавт оставался на удивление спокойным и, несмотря на реальную угрозу жизни, выполнил все предписания и вернулся на Землю. Позднее технологию подачи воды усовершенствовали: стали использовать специальные пакеты с клапанами и знаменитые тюбики. Также были добавлены насосы и сушильные системы, которые должны были собирать случайно разлетевшуюся воду.

Буквально в следующем после этого случая полете астронавты допусти похожую ошибку. На американском корабле «Джемини-3» почти сразу после старта пилот корабля Джон Янг достал провезенный контрабандой сэндвич и предложил его капитану Вирджилу Гриссому. Тот откусил кусочек, но сразу заметил, что по станции стали разлетаться крошки, которые могли попасть в приборы или в дыхательные пути. Вспомнив предыдущий полет и его проблемы, астронавты спрятали еду. Сегодня, чтобы не было крошек, хлеб пекут маленькими буханочками размером с конфетку, «на один укус». В таком виде не нужно ничего резать и откусывать, поскольку весь «батон» помещается во рту. Второй вариант – использовать лепешки вместо буханок. Они тонкие, и на срезе крошки практически не образуются. Особые неприятности возникают, когда отказывает насос ассенизационного устройства – туалета.

Космический хлеб

Были проблемы и серьезнее. В 1955 году инженеры проводили испытательные полеты баллистической геофизической ракеты Р-1Е на большую высоту. Внутри в специальном контейнере с парашютом находились тележки с собаками Лисой и Бульбой. Вскоре после старта Р-1Е сбилась с курса. Автоматически включились стабилизационные рули, которые должны были выправить траекторию движения. При этом ракета резко изменила положение, а тележки с собаками, по инерции продолжив движение, пробили корпус и вылетели из контейнера.

Р-1 – простая ракета, которая состоит из двигателя, топливных баков и контейнера с оборудованием. Предельная высота полета груза в 150 кг составляет 110–120 км, а скорость – не более 2 км/с. Для более амбициозных задач необходимо использовать дополнительные отделяемые части – ступени. Ступень – это, по сути, отдельная ракета. Когда в ней заканчивается топливо, она отделяется, а следующая начинает работу.

Нижняя ступень при этом пустая и легкая, а верхняя – тяжелая. По инерции первая может догнать вторую и протаранить ее. Нужно точно рассчитать время разъединения и мощность двигателя. Практически у каждого типа многоступенчатой ракеты на начальном этапе эксплуатации был аварийный пуск, где данный сценарий реализовывался. Ошибки могут быть разные. Так, например, при пуске американского «Авангарда» в 1958 году двигатель второй ступени включился слишком поздно, а у частного «Фалкона-1» двигатель первой ступени оказался более мощным, чем предполагалось. У российского «Союза» в 2018 году не сработала система отвода корабля в сторону и т. д.

Даже если при пуске ракеты все прошло успешно, проблемы могут возникнуть у корабля уже в космосе. В безвоздушном пространстве нет других способов затормозить, кроме как использовать двигатель. Если с ним что-то не так, проблемы обеспечены.

Первого космонавта Юрия Гагарина баллистики намечали запустить на очень низкую орбиту, туда, где есть остатки разреженной атмосферы. Если бы вдруг двигатель для посадки отказал, то за счет сопротивления корабль Гагарина мог затормозиться в течение десяти дней и вернуться на Землю сам. Однако была допущена ошибка в расчете длительности работы двигателя при взлете. Юрий Алексеевич оказался дальше от Земли, чем планировалось. На такой высоте по инерции без двигателя он пролетал бы около двух месяцев, а еды и воды у космонавта было только на десять дней. К счастью, все обошлось, двигатель сработал, и космонавт вернулся.

А вот у двух собак Пчелки и Мушки, которых отправили в полет за полгода до Гагарина, все закончилось плохо. Старт прошел успешно, но при посадке двигатель сработал чуть хуже, чем требовалось. Продолжая двигаться по инерции, корабль перелетел территорию СССР. Чтобы новейшие технологии не достались другим странам, на аппарате была предусмотрена на такой случай система самоуничтожения (автоподрыва). Она и сработала в процессе полета.

Так же перелетели за пределы нашей страны космонавты Владимир Ляхов и Абдул Ахад Моманд при попытке планового приземления на корабле «Союз ТМ-5» в 1988 году. От спускаемого аппарата корабля при подготовке к посадке был отделен бытовой отсек. Эта часть не приспособлена для возвращения на Землю, но именно там располагается всё жизненно необходимое в космическом пространстве: туалет, вода, еда, устройство стыковки и т. д. Затем включился двигатель посадки, но произошло это слишком поздно. Космонавты, увидев неладное, сразу его отключили. Теперь, чтобы приземлиться в нужном месте, требовалось прождать больше суток, пока положение корабля относительно Земли не повторится. Проблема же оказалась в том, что у космонавтов ничего не было для жизни, только воздух, но они справились, проявив хладнокровие и выдержку.

С инерцией связана и забавная история. Ее рассказал в своей книге космонавт Георгий Гречко. Этот случай больше похож на байку, но весьма познавательную. Так вот, под видом лекарства с элеутерококком на борт станции «Салют-6» в достаточно большой фляге был доставлен коньяк. Георгий Гречко и Юрий Романенко нашли его. Алкоголь в космосе строжайшим образом запрещен, так что это была контрабанда. Космонавты потихонечку стали его пить – по паре капель перед сном. Правда, употребить удалось только половину фляги. В невесомости коньяк вспенился. Вытянуть его, как сок из трубочки, уже не получалось. Космонавты вернулись на Землю, так и не опустошив сосуд до конца. На смену прибыли Ковалёнок и Иванченков. Они флягу тоже нашли, но придумали, как ее допить, чем сильно удивили предыдущий экипаж, когда рассказали, как это было сделано. Один из космонавтов медленно подлетал к краю станции, сжимая горлышко губами. Второй резко толкал его в противоположном направлении. Космонавт и фляга начинали двигаться в другую сторону, а коньяк по инерции вылетал прямо в рот. Можно уверенно сказать – инерция правит бал в космосе. Любой маневр, поворот, стыковка, любое, даже незначительное, действие требует учета инерции. Мы ее вспомним еще не раз.

Второе действующее лицо на космическом балу и главный партнер инерции – гравитация. Да, она там есть и никуда не исчезает. Часто можно услышать неверные утверждения, что орбитальные станции не подвержены влиянию гравитации. Они так далеко летают от ее источника, от Земли, что сила всемирного тяготения ослабевает и пропадает. И у этих утверждений есть даже доводы: космонавты легким движением мизинчика перемещают многотонные предметы, и к тому же сами не падают на Землю. Но в реальности гравитация есть, причем там, где летают космонавты, ее сила практически не отличается от той, что действует на людей и предметы на поверхности Земли.

Космонавты не падают из-за скорости. Вернее, они как раз падают все время, постоянно, но благодаря очень быстрому движению от Земли не приближаются к ней. Из-за инерции и многотонные грузы легко перемещаются даже от небольшого толчка. Сами предметы не падают, потому что быстро двигаются, точно так же как космонавты и космические корабли.

Важно, что космические аппараты двигаются по круговым или эллиптическим орбитам. При таком вращении гравитационные силы уравновешиваются центробежными. Если бы мы летели от Земли строго вверх (перпендикулярно) без ускорения (без включенных двигателей), то наша скорость из-за притяжения все время бы падала. Однако чем больше эта скорость была изначально, тем дальше можно было бы пролететь. Сила гравитации зависит и от расстояния. Чем дальше улетим от Земли, тем слабее нас будет притягивать (но все-таки будет). Если изначальная скорость космического объекта очень большая, то он может улететь от Земли и никогда не вернуться. Для этого нужно, чтобы сила притяжения убывала быстрее, чем уменьшалась скорость объекта. На Земле при старте с ее поверхности минимальная скорость для безвозвратного покидания равна 11,2 км/с и называется второй космической.

Первой такую скорость набрала автоматическая межпланетная станция «Луна-1», которую СССР запустил 2 января 1959 года. Ошибки в этом не было. Аппарат и планировали разогнать так, чтобы он улетел от Земли. Правда, ученым хотелось, чтобы он попал в Луну, но произошел промах, корабль улетел и не вернулся. Тут стоит вспомнить, что помимо Земли есть другие объекты с большой гравитацией: планеты, спутники, звезды. Солнце, например, притягивает куда сильнее нашей родной планеты. «Луна-1» в какой-то момент стала первым искусственным спутником Солнца. Необычной была судьба и третьей ступени ракеты-носителя «Сатурн-5». В 2002 году астрономы обнаружили неизвестный объект, который подлетал к Земле. Его приняли за астероид и даже дали ему имя J002E3. Однако анализ показал, что объект сделан из металлических сплавов и имеет гладкую, отполированную, покрытую краской поверхность. Он явно имел искусственное происхождение. Первая мысль, поразившая исследователей, – инопланетяне, но потом стало ясно, что состав краски на объекте совпадает с той, которой покрывали ракеты в США. Вычислив скорость и траекторию движения, ученые поняли, что к Земле вернулась часть носителя из американской пилотируемой лунной программы «Аполлон». В 1971 году в рамках миссии «Аполлон-12» третья ступень ракеты-носителя «Сатурн-5» разогнала корабль до второй космической скорости и отделилась за ненадобностью. Так как ее функция была выполнена, за ней никто не следил, и она улетела от Земли. Став спутником Солнца, ступень летала по орбите, расположенной близко от земной, пока в 2002 году снова не встретила нашу планету. Земля гравитацией уменьшила скорость «астероида» J002E3 и ненадолго сделала его своим спутником. Он вращался вокруг планеты, пока Солнце мощным притяжением снова не разогнало бывшую ступень и не приблизило к себе.

Орбита J002E3.NASA

В этой истории мы упомянули, что космические аппараты вращаются вокруг планеты, а не летают по прямой.

Если аппараты будут двигаться по орбите в виде круга или эллипса, то они смогут не падать на Землю, развивая так называемую первую космическую скорость.

Представим, что некое тело, например камень, летит по прямой, перпендикулярно поверхности планеты, на которой есть сквозное отверстие. У этой планеты нет атмосферы и других причин замедляться. Мы бросили камень вверх со скоростью ниже второй космической. Он будет улетать и постепенно тормозиться, пока его скорость не станет равна нулю. В какой-то момент камень остановится и, влекомый гравитацией, начнет падать. Сначала медленно, потом все быстрее и быстрее. У самой земли камень будет иметь ту же скорость, с которой мы его бросили. В реальной жизни он встретился бы в этот момент с грунтовой поверхностью и разбился, но у нас вымышленный мир с отверстием в планете, куда камень продолжит падать, двигаясь к центру. И вот он пролетел центр и за счет своей вновь набранной огромной скорости начинает от него удаляться и затем тормозиться.

Камень уже с другой стороны планеты поднимется на ту же максимальную высоту, что при подбрасывании в начале. Там его скорость снова станет равна нулю. Камень начнет опять падать и разгоняться. Он быстро пролетит центр планеты, вновь начнет от нее улетать и потом опять тормозиться. И так до бесконечности – падаем и разгоняемся, улетаем и тормозимся. А теперь будем бросать не вверх, а в сторону, параллельно горизонту.

Конец ознакомительного фрагмента.

Текст предоставлен ООО «Литрес».

Прочитайте эту книгу целиком, купив полную легальную версию на Литрес.

Безопасно оплатить книгу можно банковской картой Visa, MasterCard, Maestro, со счета мобильного телефона, с платежного терминала, в салоне МТС или Связной, через PayPal, WebMoney, Яндекс.Деньги, QIWI Кошелек, бонусными картами или другим удобным Вам способом.