Возвращение из космоса - [7]
Капсула отделится от корпуса ракеты на высоте 180 км и при помощи небольших ракет повернется утолщенной частью вперед по полету. Для чего это делается?
При входе капсулы в атмосферу вся энергия движения превращается в тепло. Интенсивность нагрева настолько велика, что лишь небольшая часть тепла успевает излучиться обратно в атмосферу.
После третьего оборота вокруг Земли капсула с человеком попадет в заданный район орбиты, откуда начнется этап входа в атмосферу. По команде с Земли последовательно сработают три тормозные ракеты, которые снизят скорость капсулы, в результате чего она изменит орбиту и, облетая Землю по эллипсу, у которого ближайшая к центру Земли точка лежит на земной поверхности, войдет в плотные слои воздуха.
При входе в атмосферу окись бериллия или стекло-пластик начнет возгоняться [11] и тепло будет отводиться в атмосферу. В период наибольшего нагрева капсулы температура воздуха в кабине на несколько минут поднимется до 65 °C. В остальное время она будет не выше 35 °C.
Скорость капсулы на высоте 18 км снизится до 300 м/сек. В этот момент раскроется малый металлический парашют, а на высоте 3000 м — большой. Дальнейший путь к Земле после раскрытия большого парашюта не представит больших технических трудностей. Парашют уменьшит скорость снижения капсулы и достаточно плавно опустит ее на поверхность земли или воды.
Казалось бы, баллистическая капсула — самый надежный аппарат для возвращения из космоса. Однако и она не без недостатков. Нелегко испытать надежность раскрытия металлических парашютов. Ведь они должны срабатывать на высотах полета, где давление атмосферы во много раз меньше земного, и при очень больших скоростях полета. Кроме того, парашют, состоящий из множества металлических пластинок или из проволочной сетки, не так просто поместить в небольшом отсеке баллистической капсулы. Нельзя ли систему спасения сделать более надежной?
Спутник с аэродинамическим тормозом
Можно создать еще один аппарат, пригодный для плавного снижения скорости возвращаемого спутника, — аппарат с аэродинамическим тормозом [12]. Спутник с тормозным устройством будет установлен в носовой части последней ступени ракеты. После отделения от нее спутник со сложенным аэродинамическим тормозом и закрытым сверху обтекателем будет похож на нераспустившийся бутон розы (рис. 6). Этот металлический «цветок» весом более тонны будет нести в кабине одного космонавта.
По своей конструкции аэродинамический тормоз будет похож на обычный зонтик. Однако вместо тонких спиц в нем установят стальные ребра-так называемые шпангоуты. Вес их составит более половины общего веса спутника. Шпангоуты обтянуты. тонкой, но прочной тканью из нержавеющей жароупорной стали. Тормоз должен раскрываться при помощи пневматического механизма.
Выведенный на орбиту, наивысшая точка которой лежит на высоте около 200 км, спутник при нераскрытом тормозе сможет существовать два дня. Перед входом в плотные слои атмосферы аэродинамический тормоз плавно раскроется, и спутник станет похож на распустившийся цветок. В таком положении его лобовое сопротивление увеличится в двадцать раз, и он через два часа войдет в плотные слои атмосферы.
Система управления тормозом несложна. До начала снижения положение спутника в пространстве будет определяться лишь временем полета. В период спуска величина торможения будет непрерывно измеряться специальным прибором-акселерометром и сравниваться с заданным значением. Разность между измеренными и нужными значениями будет поступать в виде напряжения электрического тока в сервомеханизм, управляющий раскрытием тормоза.
Наибольшая температура нагрева поверхности спутника согласно проекту не превысит 815 °C, а температура аэродинамического тормоза при двухсторонней излучающей поверхности-65 °C. Максимальный нагрев наступит на высоте 82 км, где нагрузка при торможении станет четырехкратной. На высоте около 70 км человек почувствует уже 8-кратную перегрузку, а температура поверхности спутника снизится до 61 °C. Полное раскрытие тормоза наступит на высоте около 60 км.
В нижних «этажах» атмосферы скорость спутника уменьшится до 15,2 м/сек. Поскольку такая скорость приземления еще опасна, в конструкции предусматриваются специальные гидравлические амортизаторы [12], подобные тем, какие ныне устанавливают для безопасного приземления тяжелых самолетов.
Казалось бы, космический аппарат с подобным зонтиком всем хорош. Но и у него есть недочеты. Чтобы тормоз выдержал огромный напор воздуха при входе в плотные слои атмосферы, стальные ребра придется делать очень массивными. От этого утяжелится вся конструкция спутника.
Как облегчить тормозное устройство и сделать его меньше по размерам?
Космонавт… на вертолете
В поисках ответа на этот вопрос специалисты [13] вспомнили о вертолете. Этот аппарат, как известно, надежно служит человеку при полетах в нижних слоях атмосферы. Вращающиеся лопасти огромного несущего винта позволяют вертолету опускаться на Землю с любой малой скоростью. Но самое замечательное в том, что несущий винт вертолета верно служит даже и тогда, когда на высоте отказывает двигатель. Летчику достаточно установить лопасти винта в определенное положение, и все обходится благополучно. Сначала, конечно, вертолет быстро пойдет вниз, но набегающий воздух раскручивает несущий винт, и вертолет, опираясь вращающимися лопастями о воздух, плавно спускается на землю.
