Возвращение из космоса - [2]

Чтобы летательный аппарат был способен постепенно уменьшить космическую скорость до «обычной» (околозвуковой) скорости, он должен либо иметь на борту тормозные ракеты, создающие обратную тягу, либо распускать огромные парашюты, способные выдерживать высокие температуры торможения и большие аэродинамические нагрузки.

Но тормозные ракеты требуют много топлива, а жаропрочные парашюты-зонты пришлось бы делать из тяжелых металлических тканей и стальных балок [1]. Что выгоднее с точки зрения веса и габаритов? Ответ на этот вопрос далеко не простой.

При входе в плотные слои атмосферы космическое тело разогревается до температур, при которых все известные на Земле вещества переходят в газообразное состояние, т. е. испаряются. Но, оказывается, сам процесс испарения твердых тел можно использовать для защиты спутника от сгорания.

Возможность постройки возвращаемых спутников во многом определяется успехами в разработке новых материалов космической техники, способных сохранять свою прочность при разогреве, не взаимодействовать с кислородом верхних слоев атмосферы, а значит, и не разрушаться от коррозии, защищать экипаж и приборы от космического и рентгеновского излучений.

Чтобы изучить свойства новых материалов, необходимо всесторонне испытать их в условиях, близких к космическим. А для этого приходится создавать «космос» на Земле.

Небольшая книжка, которая у тебя в руках, читатель, расскажет об этих сложных задачах.

* По цифре в скобках читатель может найти в конце брошюры сведения о книге или журнале, в которых этот вопрос рассматривается более подробно.

ГОЛУБОЙ ОКЕАН

Если в жаркий летний полдень выйти в поле и посмотреть вдаль к горизонту, можно увидеть, как бурлит дно воздушного океана. Отражаясь от дороги, от вспаханной земли, от нагретых солнцем строений, дрожит волнующееся голубое марево. Это поднимается к небу нагретый воздух.

Над горизонтом в эти часы встают белые кучевые облака. Они громоздятся все выше, приобретая причудливую форму, час от часу увеличиваясь в размерах. Вот их уже становится так много, что в своем движении по голубому небу они закрывают солнце.

По листьям деревьев пробегает ветерок. Вначале он еще слаб, ленив и не приносит прохлады. Но вдруг на пыльном проселке поднимается маленький вихрь. Вот он качнул гриву травы и буйно разметал сухие былинки, схватил клубок пыли на дороге и помчался к опушке леса. С каждой минутой порывы ветра становятся сильнее. Над вашей головой медленно разрастается серая громада грозовой тучи. Входит в глубокий вираж парящий ястреб и со скольжением уходит к лесу.

В эти часы при полете самолета на малых и средних высотах сильно болтает. Даже тяжелый скоростной самолет, летящий вблизи грозовой наковальни, временами проваливается на сотни метров вниз, затем тут же подбрасывается вверх, резко кренится на бок.

Воздушный океан волнуется, взбудораженный неравномерным нагревом солнца. Волнение со дна его распространяется на всю толщину нижнего придонного слоя, называемого тропосферой. Этот слой имеет важное значение для всего живого на земле. Над полюсами он имеет толщину около 8 км, а над экватором — 16 км [2]. Тропосфера содержит 90 % всей массы атмосферы. В ней разыгрываются «сражения» между теплыми и холодными массами воздуха, в ней «создается» погода.

Плотный слой воздуха сохраняет от испарения воду морей и океанов. Не будь воздушной оболочки, вся вода испарилась бы и наша планета в конце концов превратилась бы в выжженную пустыню. Тропосферные ветры переносят в виде облаков на большие расстояния массы воды и питают сушу благодатными дождями. Толща воздушного океана смягчает солнечное облучение поверхности нашей планеты, которое несет не только тепло, но и смертельные лучи. Без воздуха на поверхности земли днем кипела бы вода, а ночью из-за беспрепятственной отдачи тепла в пространство температура снижалась бы до минус 10 °C.

Выше тропосферы — до высоты 80 км над уровнем моря-простирается слоистая оболочка — стратосфера (рис. 1). Ее все настойчивее штурмуют крылатые летательные аппараты.

На высотах 30–40 км стратосфера содержит озон, который в крупных дозах очень ядовит для человека [3]. Озон-нестойкая разновидность кислорода. Он образуется в результате поглощения воздухом ультрафиолетовых лучей солнца. Таким образом, кислород стратосферы служит как бы защитным зонтом Земли, не пропускающим значительную часть опасной ультрафиолетовой радиации.

Выше 40 км воздух настолько разрежен, что атмосфера уже не задерживает космические и ультрафиолетовые лучи. Здесь не сгорают от трения о воздух метеорные тела, прилетающие из космического пространства. Поэтому, если летательный аппарат поднимается выше 40 км, он попадает в область метеорных дождей.

Встреча в пути с крупными метеорами при полете в верхней атмосфере, конечно, маловероятна. Но, как показали наблюдения за искусственными спутниками Земли, столкновения с мелкими частицами, влетающими в атмосферу с космическими скоростями, вполне вероятны [3].

Следующий, третий, «этаж» атмосферы ученые называют ионосферой. Она простирается выше 80 км и называется та. к потому, что ультрафиолетовые лучи спектра вызывают в этом слое разрушение молекул воздуха.