Ошибки мировой космонавтики
Когда первый экипаж прилетел на станцию, температура внутри составляла +55 °C. Чтобы устранить проблему, астронавты Чарлз Конрад, Джозеф Кервин и Пол Вейц установили своего рода солнечный зонтик. Специальную позолоченную и хорошо отражающую свет ткань натянули на четырех спицах и закрепили на месте оторвавшегося экрана. С солнечной батареей было сложнее, так как не было поручней, чтобы добраться до места ее крепления. Астронавтам помогла смекалка, ловкость и… длинная палка. Они смогли распрямить нераскрывшийся сегмент. После починки станция успешно работала девять месяцев.
Станция «Скайлэб». Позолоченный экран с правой стороны. NASA
Забавным стал случай с последним экипажем на «Скайлэбе». Стала протекать система охлаждения. Для обнаружения места утечки Уильям Поуг подключил запасной бак с хладагентом под давлением. В месте, где была трещина, должны были проявиться следы. Но давление не поднималось 6 часов. Оказалось, подсоединенное к системе охлаждения устройство для обнаружения утечки само протекало.
Еще несколько проблем с давлением было в первом полете шаттла «Дискавери». Полет шел успешно, но когда астронавты стали готовиться к возвращению на Землю, появились трудности. Началось все со сбрасывания лишних запасов технической воды. Дело в том, что, оказавшись в вакууме, жидкости при низком давлении испаряются. Температура кипения с понижением давления уменьшается. Это хорошо видно в горах. Например, на вершине горы Эльбрус вода кипит уже при 65 °C. Чем меньше давление, тем меньше требуется и температура для испарения. В космосе вода практически мгновенно испаряется и уносит запас тепла. Расширение газа H2O приводит к снижению температуры и охлаждению жидкости ниже температуры плавления. Вода практически сразу после испарения превращается в лед. На этом основан принцип охлаждения скафандров космонавтов.
В случае с «Дискавери» замерзание жидкости произошло у сливного отверстия. Образовалась сосулька длиной 70 см. Она могла отколоться и пробить корпус шаттла. Чтобы ее сбить, астронавтам нужно было выйти в открытый космос. Для ускорения привыкания организма к работе в скафандре экипаж снизил давление во всем шаттле. Главным экспериментом на борту была работа электрофоретической установки, в которой в условиях невесомости получали сверхчистые биологически активные вещества. Из-за низкого давления произведенный белок начал сворачиваться, и выделилось содержимое клеток – эндотоксины, которые испортили 20 % материала. При этом ту сосульку, из-за которой начался сыр-бор, астронавты в итоге сбили манипулятором, и выходить в открытый космос не потребовалось. На этом проблемы не закончились. Давление в корабле стали увеличивать, но содержание кислорода падало. Оказался неплотно закрыт один из клапанов. Шаттл посадку все-таки совершил, но обнаружилась еще одна неочевидная проблема с давлением. Правая стойка шасси дала сбой, и «Дискавери» на взлетно-посадочной полосе повело вправо. Причиной стало низкое давление в системе гидроамортизации. Давления внутри стойки шасси не хватало, чтобы выдержать массу шаттла. К счастью, к серьезным проблемам эта ошибка не привела.
Недавняя авария, связанная с давлением в баках, произошла с ракетой-носителем Falcon 9 от компании Space Х. Ее подготавливали для выведения спутника «Амос-6». В процессе работ произошел взрыв бака с гелием, который использовался для наддува бака с жидким кислородом второй ступени еще во время заправки ракеты. Этот инертный газ помогает создать давление, которое выталкивает окислитель в двигатель. Причем гелий сжат в своем хранилище до 250 атмосфер. Чтобы стенки выдержали, инженеры сделали их двухслойными – первый слой из алюминия, второй из углепластика. Несмотря на прочность, после аварии в цельных баках специалисты нашли вмятины. Между слоями появились пустоты, куда стал попадать кислород из соседнего бака. В этот раз гелий закачивался переохлажденным за несколько дней до старта. Считалось, что, во-первых, к моменту пуска вспомогательный газ нагреется, а во-вторых, пока он холодный, его плотность выше. При заправке температура гелия оказалась ниже температуры замерзания кислорода, и последний в полостях между слоями бака становился твердым. Затем окислитель нагревался на воздухе и мог воспламениться с резким увеличением давления. Спутник «Амос-6» был потерян еще до старта. После аварии конструкцию баков ракеты-носителя улучшили, а также стали заливать более теплый гелий.
Глава 6
Радио
В космосе никто не услышит твой крик.
Чаще всего люди на Земле общаются с помощью звука. Он представляет собой колебательные движения в виде волны сжатия и разряжения среды. Звуковая волна может распространяться на большое расстояние и нести информацию. Закодировать ее можно изменением частоты колебаний. У человека физиологически это происходит так. Голосовые связки говорящего с помощью мышц вибрируют и толкают воздух. Колебание атомов атмосферы распространяется и доходит до уха собеседника, где под давлением маленькие косточки начинают двигаться и воздействовать на нервы. Мозг слушающего фиксирует это движение и обрабатывает информацию.
Звук в безвоздушном пространстве распространяться не может, так как сжиматься и расширяться там практически нечему. Другое дело – электромагнитные волны. Чаще всего для связи используются волны с не очень большой частотой колебаний. Они называются радиоволнами.
Принцип действия радиосвязи состоит в следующем. Колебания электрического тока в любом проводнике создают в окружающем пространстве волны электрических и магнитных полей. Это действие подобно вибрации связок. Таким полям не нужна среда для распространения, они сами переходят друг в друга. При этом электромагнитные волны распространяются со скоростью света. Когда они достигают антенны приемника, который представляет собой металлический проводник, они возбуждают в нем переменный электрический ток. В антенне есть свободные заряженные частицы – электроны, которые начинают двигаться, увлекаемые электромагнитным полем. Этот процесс аналогичен работе человеческого уха. Колебания тока можно зафиксировать, и по его изменениям расшифровать информацию. Этот наведенный ток очень слаб, но если в приемник подать достаточно тока той же частоты, что и у радиоволны, то можно вызвать резонанс. Подобрав нужную частоту, можно усилить, раскачать колебания в антенне, чтобы они стали заметны и их можно было расшифровать.
Однако далеко не всегда радиоволны могут дойти до Земли без искажения, особенно если учесть, что у нашей планеты есть слой ионосферы, который влияет на сигналы. Кроме того, Солнце, земные молнии и электрические приборы создают множество помех.
Ионосфера – это слой атмосферы Земли, где преобладают заряженные частицы – ионы. Они будут взаимодействовать с электромагнитным излучением, так как имеют электрический заряд. Причем явления могут быть совершенно разные, в зависимости от частоты волны. Сигнал может отражаться, словно свет от зеркала, может преломляться, словно свет в воде, может поглощаться, словно свет в черном предмете, может рассеиваться, переизлучаться, искажаться и т. д. Кстати, свет – тоже электромагнитная волна, и все явления, происходящие с ним, могут случиться и с радиоволнами.
На заре космонавтики из-за искажений связи и ее нечеткости возникали различные казусы. Забавный случай произошел с космонавтом Валерием Быковским на корабле «Восток-5». На Земле приняли от него сообщение о том, что «был космический стук», после чего корабль вышел из зоны приема, и связь пропала. Инженеры, конечно, забеспокоились, что за стук может быть в космосе. Может, вибрация или что-нибудь оторвалось? Как только космонавт снова смог выйти на связь, его сразу стали расспрашивать о «характере стука». Быковский удивился: «Какого стука?». «Космического стука, о котором вы говорили». – «Да не стука, а стула… сту-ла, стул, понимаете? У меня был стул, – расхохотался Быковский и для ясности добавил: – Я покакал. По-ка-кал!» Эта новость была желанной и радостной на Земле, ведь Быковский первым в мире совершил данное действие на орбите.
