Возвращение из космоса

По мере уменьшения высоты давление встречного потока будет расти. Чтобы сохранить жесткость конструкции, придется постепенно увеличивать внутреннее давление в аппарате, подавая сжатый воздух из баллонов. С высоты 60 км надувной аппарат будет снижаться по спирали, причем скорость при спуске не превысит 100 м/сек.

Возвращение из космоса на таком аппарате кажется очень простым. Однако построить надувной аппарат будет нелегко. Основная трудность состоит в том, что во время гашения скорости поверхность аппарата может разогреться до температуры выше 80 °C, при которой любой известный эластичный материал сгорает.

В последние годы специалисты ряда стран пытаются создать углеродисто-металлический упругий материал, способный выдерживать высокий нагрев. Возможно, это будет проволочная ткань из никелевого сплава, покрытая каучукоподобным материалом.

Баллистическая капсула

Даже при поверхностном ознакомлении с устройством металлических планеров и надувных аппаратов становится ясно, какие сложные проблемы предстоит решить ученым, чтобы гарантировать будущим космонавтам благополучное возвращение на Землю.

Первый космический полет человек совершил, облетев родную планету по эллиптической орбите. Орбита может быть и круговой. Являются ли крылатый планер и надувной космический аппарат единственными аппаратами, способными возвратить человека из космоса?

Возвратиться с эллиптической или круговой орбиты 1 на земную поверхность можно и при помощи так называемой баллистической капсулы.

_{Рис. 5. Баллистическая капсула:}

_{1 — стопор тормозных парашютов; 2 и 3 — корпус капсулы;}

_{4 — тормозные парашюты; 5 и 8 — теплозащитная плита;}

_{6 — тормозные ракеты; 7 — приборы}

В центре капсулы согласно проекту [10] располагается металлическая кабина для космонавта похожая на большую телевизионную трубку. В утолщенной части капсулы предусмотрен контейнер для тормозных ракет, а в противоположном носовом отсеке разместятся парашюты (рис. 5).

В кабине с регулируемым микроклиматом перед космонавтом установят панорамные приборы, телевизионный экран, пульт управления. В ней будут запас пищи и воды, удобное поворачивающееся кресло, а также средства радиосвязи с Землей. Стартовый вес баллистической капсулы должен достигать 1300 кг, вес капсулы при движении по орбите (орбитальный вес) — 1010 кг, а при входе в атмосферу -870 кг [11]. Около половины орбитального веса составит вес системы спасения и теплозащитной плиты из окиси бериллия или стеклопластика. Корпус капсулы построят из жаропрочного сплава с двойными стенками. Между ними расположится теплоизоляционный материал.

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.

_{Рис. 6. Спутник с аэродинамическим тормозом}

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.