*2546. Космонавтика

[Огонек]

На орбите искусственного спутника
Земли была создана и функционировала
первая в мире экспериментальная
космическая
станция, целый поезд с общей
«жилой площадью» восемнадцать
кубических метров!
Это — огромное достижение нашей
науки и техники, которое
трудно переоценить. «Звездоплавание
нельзя и сравнивать с летанием
в воздухе,— говорил еще
Циолковский.— Последнее — игрушка
в сравнении с первым...»
В свободном космическом пространстве
действуют совсем иные
законы, чем в пределах земной атмосферы.
В чем их секреты?
Наш корреспондент Виктор Поповкин
попросил доктора технических
наук, заслуженного деятеля
науки и техники РСФСР профессора
Г. И. ПОКРОВСКОГО прокомментировать
последнее космическое
событие.
— В чем основные трудности стыковки в
космосе) Я имею в виду сам момент организации
стыковки...
— Представьте, что вы идете по улице и видите
человека, которого вам нужно догнать.
Здесь все просто: вы увеличиваете скорость и
с объективной неотвратимостью, насколько
позволяют ваши собственные силы, догоняете.
Но так ли обстоит дело во время движения
на околоземной орбите?
Трудности в стыковке возникают оттого, что
пилотирование кораблей, маневрирование в
космическом пространстве подчиняются совершенно
иным закономерностям. Вы не можете
«просто» догнать корабль или обогнать его в
космосе. И это связано не с «физическими возможностями
» двигателей, а с действием законов
механики в необычных условиях, в неинерциальной
системе координат.
— Но если два корабля выведены на одну
орбиту и движутся в направлении один за другим,
чтобы начать стыковку, нужно просто одному
из них увеличить скорость и нагнать второй...
— Из этого ничего не получитея1 Если вы
просто увеличите скорость, пытаясь нагнать
корабль на околоземной орбите, вы неизбежно
переходите на более высокую, отдаленную от
Земли орбиту. А поднимаясь, вы теряете энергию
и скорость — она становится меньше, чем
вы нарастили ее вначале. Значит, чтобы обогнать
корабль на орбите, используя заноны механики,
вы, как ни парадоксально это покажется,
должны затормозить корабль! Тогда вы переводите
этим корабль на более низкую орбиту,
а на ней самопроизвольно происходит увеличение
скорости. Догнав впереди идущий корабль
за счет более быстрого движения по
нижней орбите, вы обгоняете его — и теперь-то
увеличиваете скорость! Корабль переходит на
более высокую орбиту, которую расчетным путем
вы можете совместить с основной, скорость
его падает, и теперь он начинает «отставать
», но уже впереди идущего корабля. Таким
образом вы можете осуществить встречу
на орбите.
— Можно ли объяснить это поподробней)
— На Земле у нас действует сила тяжести.
Мы обладаем резервом энергии, который мы
черпаем в поле силы тяжести. Например, поднимая
и опуская тяжелый молот, мы то накачиваем,
занимаем у Земли эту энергию, то расходуем,
отдаем ее.
В космосе этого резерва энергии нет: сила
инерции во время движения корабля по орбите
компенсирует силу тяжести. Мы начинаем
занимать и отдавать энергию в поле центробежных
сил. Напряженность его растет по мере
удаления от оси вращения. Силовые линии
этого поля направлены по радиусам, исходящим
от оси вращения, в нашем случае от Прогулка по Москве. Евгений Хрунов, Алексей Елисеев, Светлана Хрунова,
Владимир Шаталов, его дочь Лена и жена Муза, Лариса Елисеева.
Фото А. Моклецова (АПН).
центра Земли. Понятно, что п л отн ос ть э т и х си л
о вы х л и н и й больше по мере п р иб л иж е н и я к
Земле, а зна чи т, казалось бы, больше должна
бы ть и н а п р яж е н н о с ть э то го поля. Так по
кр а й н е й мере обсто ит дело с гр а ви та ц и о н ны м
полем, то есть с полем тя го те н и я Земли (за
пределами ее массы). Но в том-то и с у т ь , что
центробежн ое силовое поле представляется нам
полем с особыми свой ствами: в отли чи е от поля
Земли оно дей с тв уе т на нас в н у тр и вращ
ающей ся системы.
Всякое вращающееся тело — даже если вы
будете р а с к р у ч и в а т ь о бы кн о ве н ны й мяч на вере
вке — несет на себе силовое поле центробежны
х сил. Центробежные силы р а с ту т по мере
удаления от оси вращен ия. Чтобы вр ащ ающ а яся
система, на пример, корабль на орбите, оставалась
не изменной, то есть чтобы корабль не
ун о си л о по сп и ра л и от Земли, н уж н о нейтрализовать,
ура вн о ве си ть ц е н тр о б еж н ую силу.
Эту п р и в я з к у осуществляе т сила тяж е с ти , сила
тя го те н и я Земли. Увеличивая с ко р о с ть корабля,
вы к а к бы ра с тя ги вае те э т у п р и в я з к у , но
вместе с тем теряете с ко р о с ть : вы переходите
на б о л ьш ую о р би ту , и даже сохр анен ие л и н е й ной
с ко р о с ти означает здесь ум еньш ени е у гл о вой.
Но на любой орбите, во время у с то й ч и в о го
д виж е н и я корабля по и нер ци и , когд а ур а в н о вешены
силы гр а в и та ц и о н н о го и центроб ежн ого
полей, в норабле создается невесомость.
Кстати, м ож но и на Земле, в атмосфере, создать
это состояни е невесомости. П огаси ть действие
силы тяж е с ти в пределах земной атмосферы
можно, на пример, за счет д виж ени я самолета
по параболической тр а е к то р и и , когда
самолет брошен вни з со с к о р о с тью падения. В
этом случае сила и н е р ци и ком п е н си р уе т си л у
тяж е с ти .
— Должен ли учитывать законы механики
космонавт, которому приходится выходить из
корабля! Что будет, например, с ним, если он
попытается прыгнуть вперед корабля!
— В этом случае его с ко р о с ть окаж ется,
естественно, больше с ко р о с ти корабля. Но
произойдет вот что. За счет увел ичени я скор ос
ти, нак мы уж е говор ил и, космонавт, если он
не будет ко р р е к ти р о в а ть свое д виж ени е «ранцевым
двигателем», перейдет на более вы со к ую
о р би ту .
Если проследить его д виж ени е по новой орбите,
то можно будет заметить следующее.
Сначала космонавт немного о б го н и т с п у т н и к .
После э то го он быстр о поднимется ввер х и
н а чне т резко отста вать от с п у тн и к а . Далее, через
один оборот по орбите, космон авт вновь
п р иб л и зится к прежней орбите, но на зна чи тельном
р а сстоя ни и от корабля. При этом т р а ек
то р и я космонавта образует петлю, и на чнется
дальнейшее отставание космонавта от корабля.
Таким образом, осуществляется замечател
ьны й парадокс в не ин ерци ально й системе
коорд ин ат : носмонавт п ры га е т с норабля вперед
и в ре зуль та те оказывается безнадежно
о т стающ им от корабля!
— Действительно, я уверен, что многие из
нас даже не задумываются, не подозревают о
существовании подобных сюрпризов на орбите!
Ну, а если человек выпрыгнет «на ходу» из
корабля назад! Или вбок от корабля!
— Если бы космонавт п ры гн у л назад, проти
в д виж е н и я, то он оп у с ти л ся бы не сколько
вниз — за счет уменьшени я с ко р о с ти — и далее
стал бы и нтенси вно обгоня ть норабль.
Самый, пож а л уй , сча с тл и вы й исход ожидает
его, если он реш и т вы п ры гн у т ь вбок от ор би та
л ь н о го к ур са корабля — все равно, вверх или
вниз по о тн ош е н ию к Земле. ВО время этого
п ры ж к а он описал бы петлю — соответственно
позади или впереди корабля — и вернулся бы
на свой корабль со с тороны , п р оти воп ол ож ной
той, о ткуд а он начал свое д виж ени е в свободном
простр анстве.
Ясно, что все эти необычные закономерности
в настоящее время пр ио бре тают особо важное,
пр ак ти че с кое значение. И они, кон ечн о же, хо рошо
и з учаю т ся и осваиваются пр и подготовке
к с тр о и те л ь с тв у и монтажным работам в
космосе. И, разумеется, это все известно и и спытыва
ется космонавтами, которы е на н аш и х
глазах вершат по ис ти не фан та сти чески е дела
— свободный выход в космическое п р о с т р
а нство и с ты к о в к у нораблей на орбите!
— Какое значение придают ученые свершившейся
стыковке кораблей на орбите!
— Создание в космическом п р о стр анстве неподалеку
от Земли о р б и та л ь ны х с танц ий — это
уж е требование времени, требование сегод няшнего
дня.
Тр удно пр едставить, чтобы та работа, котор
ую предполагает све рш и ть человен в космосе,
была под силу одиночкам. Уже сегодня космос
требует уси л и й бо л ьш и х кол лективо в людей,
представителей самых р а зны х специальностей.
И без строи те ль ства н р у п ны х с та н ц и й с нормальным
рабочим п р остр анством, со всем комплексом
необходимой а п п а р а туры , со сл ожными
системами дли те льного жизнеобеспечения
и комфорта не обойтись.
Это б уд у т и ор би та льные лаборатории для
ведения р а зн о с то р о н н и х н а у ч ны х исследовани
й , для и зучен ия погоды и ко см и че с ки х
и зл уче н и й (ч то кра й н е затруд не но в наземных
у сл о в и я х из-за на личия атмосферы). Это б уд у т
и околоземные обсерватории и м онтажные мастерски
е. Это будет и база для комфортабельного
отдыха людей и для проведения операций
по спа сению э ки п аж е й меж п л а н е тны х нораблей
во время во зможных ава ри й.
Эти косми чески е с та н ц и и м огу т с л уж и ть и
отпра вной базой для старта более д ал ь н и х ко с мм
и ч е с ки х путеш е с тви й : п о нятно, на с ко л ь ко это
позволит нести большие запасы го рю че го , не
ра сход уя его на преодоление земного п р и т я жен
ия.
Будущее — за косми ческими поездами и орбитальными
с танц иям и. И это будущее н а ч и нается
сегодня!
27