Спасительный «волан»
Спасительный «волан»
Специалисты не однажды пытались заменить парашютный купол каким-либо иным приспособлением. Однако многочисленные приспособления оказывались малопригодными практически. Но вот, похоже, ныне кое-что начинает получаться.
Способствовали тому космические полеты. Ведь подняться в космос — лишь половина дела. Здесь, как и в горах, подняться вверх проще, чем затем благополучно спуститься. Поэтому и в СССР и в США — ведущих космических державах мира — издавна вкладывались огромные средства в разработку технологии эвакуации астронавтов и дорогостоящего научного оборудования с орбиты.
Первоначально для спуска с орбиты применялись (и применяются поныне) баллистические капсулы «Радуга», «Бор-5» и другие. Суть такого спуска заключается в следующем. Груз закладывается в прочный контейнер, который сбрасывается с борта спутника или орбитальной станции с таким расчетом, чтобы он летел вниз, подобно камню. На заключительной стадии скорость падения может быть уменьшена с помощью тормозных парашютов. Но в основном расчет на то, что капсула сама притормозит за счет трения о воздух в плотных слоях атмосферы. А также на то, что и она сама и помещенный в нее груз достаточно прочны, а потому выдержат жесткое приземление. Понятное дело, таким образом десантировать с орбиты, скажем, людей нельзя. Кроме того, к недостаткам такого способа можно отнести малую вместимость капсул и невозможность достаточно точно направлять их спуск в заданный район.
Поэтому в пилотируемых полетах спуск осуществляется с помощью спускаемых аппаратов, которые имеют аэродинамическую поверхность, позволяющую более-менее управлять спуском при входе в плотные слои атмосферы. На заключительном этапе раскрывается парашютная система. И наконец, жесткий толчок о землю смягчается с помощью твердотопливных ракетных двигателей, включающихся в самую последнюю секунду спуска.
Однако и здесь есть свои недостатки. Парашютный спуск тоже плохо управляем, требует тщательного слежения за состоянием куполов, не всегда надежен. Так, скажем, гибель космонавта-испытателя В. М. Комарова отчасти можно отнести и на счет парашютной системы.
Появление космических кораблей многоразового использования, казалось, решило проблему доставки и возвращения грузов в принципе. Но и тут все оказалось не так просто. Дело в том, что запуск одного «шаттла» — сверхдорогое удовольствие. Одно «шоу» на мысе Канаверал стоит примерно 500 млн долларов. Поэтому специалисты и поныне продолжают поиски альтернативных технологий доставки грузов с орбиты.
Одна из них — использование надувных конструкций. Ее еще в середине 80-х годов XX века предложили специалисты Научно-исследовательского центра имени Г. Н. Бабакина. За два десятилетия в результате многолетних экспериментов здесь был разработан аппарат «Демонстратор-2».
По словам одного из разработчиков этой конструкции, начальника сектора проектного отдела НИЦ Олега Власенко, в рабочем положении «Демонстратор» напоминает перевернутый зонт или большой волан для игры в бадминтон. При вхождении в плотные слои атмосферы пластиковые «спицы» этого «зонта» наполняются газообразным азотом, и он раскрывается. В сложенном виде аппарат помещается в защитную капсулу, где и хранится до момента использования.
Схема использования устройства такова. После отделения контейнера от спутника, космического корабля или орбитальной станции одноразовый тормозной двигатель должен дать импульс, чтобы направить контейнер на заданную траекторию спуска.
При входе в верхние слои атмосферы капсула с «Демонстратором» сбрасывает защитный кожух. Благодаря рациональной форме капсулы, на этом этапе происходит так называемая закрутка устройства вокруг продольной оси со скоростью 70 град/сек. Таким образом «Демонстратор» летит как пуля, не кувыркаясь, и входит в атмосферу под расчетным углом.
Затем надувное тормозное устройство отделяется от капсулы и начинает собственно процесс торможения. Первый каскад наполняется азотом и раскрывается центральная часть «волана». При вхождении в плотные слои атмосферы перед лобовым участком устройства образуется ударная волна, набегающий поток воздуха нагревается до нескольких тысяч градусов. Поэтому специалисты снабдили «колпачок» волана жестким теплозащитным покрытием и металлическим экраном.
Остальные части тормозного устройства сохраняются благодаря гибкой тепловой защите, состоящей из термостойкого покрытия и теплоизолирующего слоя. Такая защита от высокотемпературных потоков позволяет поддерживать температуру внутри самого аппарата на уровне 25–30 градусов по Цельсию. Служебная и научная аппаратура, расположенная внутри приборного контейнера и предназначенная для исследований и для управления полетом, остается неповрежденной.
Второй надувной каскад наполняется азотом при входе в более низкие слои атмосферы, на высоте 15 километров. «Волна» как бы распушает свои «перья». Благодаря этому скорость падения к моменту посадки снижается до 15–17 м/с.
Так, побеждая атмосферные силы и используя энергию сопротивления атмосферы, «космический парашют» приземляется в обозначенном месте. Для обнаружения аппарата после его приземления используются радиомаяки комплекса бортового оборудования, сигнал которых можно поймать с помощью радиокомплексов, установленных на борту поисковых вертолетов.
Одним из достоинств новой технологии является ее относительная дешевизна. Для доставки надувного тормозного устройства на космическую станцию планируется использовать транспортно-грузовой корабль «Прогресс». Он придаст надувному тормозному устройству импульс торможения, затем в определенный момент отстыкуется и будет «затоплен». Производство «Прогрессов» является серийным процессом, что снижает издержки. Кроме того, у «Демонстратора» лучшее соотношение веса полезной нагрузки и веса аппарата. Сегодня на используемых средствах оно составляет 1:4, на «Демонстраторе» его можно довести до 1:1. Размеры надувного тормозного устройства подходят для размещения его на борту космических станций и транспортных кораблей. Диаметр устройства в сложенном виде равен 1 м.
По словам Олега Власенко, новая технология может иметь достаточно широкое применение. Аппарат с надувным тормозным устройством помимо того, что сможет решить проблему доставки грузов на землю с Международной космической станции, может использоваться и для исследования других планет. Кстати, эта идея фигурировала и в рамках программы «Марс-96», где надувному тормозному устройству отводилась задача доставки научной аппаратуры на поверхность Красной планеты. К тому же решится вопрос с возвращением на землю выработавших свой технический ресурс орбитальных спутников, что даст возможность использовать их вторично после переоборудования или капитального ремонта.
Данный текст является ознакомительным фрагментом.