Всё о космических путешествиях за 60 минут - Пол Парсонс
В 1973 году оборудование, оставшееся после программы «Аполлон», использовали для запуска космической станции Sky/ab и для доставки экипажей на орбитальную станцию и обратно. Два года спустя произошла историческая стыковка американского и советского кораблей «Аполлон» и «Союз», что ознаменовало новый период разрядки между двумя бывшими соперниками.
СССР также самостоятельно запустил ряд космических станций, начиная с тех, что отправились в космос в рамках программы «Салют» в 1970-х годах. В 1986 году к работе приступила научно-исследовательская орбитальная станция «Мир», с которой связано много космических рекордов, действующих до сих пор. Космические станции представляли собой нечто вроде лаборатории, где можно изучать долгосрочные последствия космических путешествий для человеческого организма, а также плацдарма для исследований Солнечной системы.
С этой целью в 1981 году стартовала американская программа «Спейс шаттл», в рамках которой должна была осуществляться транспортировка грузов и людей на околоземную орбиту и обратно. Одна из ее главных задач состояла в том, чтобы облегчить строительство новой космической станции – совместного проекта разных стран. До сих пор все космические корабли были одноразовыми, однако шаттл можно было использовать несколько раз, и, вместо того чтобы приводняться в море, он садился на взлетно-посадочную полосу, как самолет.
Первые части МКС были выведены на орбиту в 1998 году. Для строительства станции потребовалось более 40 сборочных рейсов шаттла, а также российских ракет-носителей «Протон». Достигающая 109 метров по самой длинной оси МКС весит 420 тонн и предоставляет космонавтам внутренний жилой объем в 915 м3.
Исследование космоса – это особая сила природы, с которой не может конкурировать никакая другая сила в обществе.
Нил Деграсс Тайсон (2012)
После завершения строительства МКС, в 2011 году, шаттлы вывели из эксплуатации. Таким образом, в течение почти 10 лет США не имели возможности запускать людей в космос: американские астронавты отправлялись на МКС с помощью российских кораблей «Союз». Однако сейчас NASA разрабатывает новую ракету большой грузоподъемности Space Launch System, или SLS, первый запуск которой запланирован на 2021 год. На ней в рамках программы «Артемида» корабль «Орион» отправится на лунную орбиту, чтобы протестировать различные системы и подготовить новую высадку астронавтов на Луне в 2024 году.
В игру вступают также коммерческие проекты. Американская компания SpaceX заключила контракт на выполнение автоматических миссий по дозаправке МКС с 2012 года. В настоящее время SpaceX, а также Blue Origin и другие компании работают над концепциями пилотируемых транспортных средств, которые будут доставлять людей на Луну, Марс и дальше. Правда, сначала нужно будет купить билет – и по весьма высокой цене. Космические путешествия не только удовлетворяют нашу постоянную потребность в исследованиях, но и способствуют развитию науки и в конечном итоге могут оказаться необходимыми для выживания нашего вида. Сегодня мы стоим на пороге захватывающей новой эры в освоении человеком космоса.
02. Как покинуть планету
Земля – это колыбель разума, но нельзя вечно жить в колыбели.
Константин Циолковский (1911)
Космическое пространство во всех смыслах кажется очень далеким – это удивительное царство, максимально удаленное от нашей скучной обыденности здесь, на Земле. И все же на самом деле оно поразительно близко. Граница между нами и космическим пространством, известная как линия Кармана, получила свое название в честь американского ученого венгерского происхождения Теодора фон Кармана, который первым предложил обозначить ее. Она находится на высоте всего 100 км, что равняется расстоянию, к примеру, от Москвы до Серпухова – это приблизительно в часе езды на машине.
Очевидно, что в ближайшее время вы не сможете отправиться в космос. И вам будет трудно добраться до него даже на современном самолете. Проблема заключается в силе, называемой гравитацией: она заставляет все объекты во Вселенной, обладающие массой, притягиваться друг к другу. Во многих отношениях это очень удобно – удерживаться на поверхности планеты и иметь возможность жить, не уплывая в пустоту. Но это также значительно усложняет полеты в космос, по сравнению с поездкой на автомобиле, поскольку поднимать предметы, противодействуя силе тяжести, – чрезвычайно трудно. Доставка 1-тонного автомобиля или 30-тонного космического аппарата на высоту 100 км требует невероятного количества энергии.
Реактивные самолеты – одни из лучших летающих машин, которые у нас есть, но даже они не справляются с задачей достичь космического пространства. Они летают на максимальной высоте около 10 км и способны противостоять гравитации с помощью подъемной силы – силы, создаваемой воздушным потоком над их крыльями особой формы. Поднимитесь выше, и воздух станет настолько разреженным, что подъемной силы будет уже недостаточно, чтобы удерживать самолет.
Ракеты, сделавшие возможным космический полет, являются достижением, которое, более чем любая другая технологическая победа двадцатого века, основано на научной фантастике.
Айзек Азимов (1976)
Есть и еще одна проблема. Сгорание – это химическая реакция, в ходе которой при взаимодействии топлива с кислородом выделяется энергия. Если накрыть горящую свечу стаканом, вскоре она погаснет, исчерпав весь доступный кислород. То же самое произойдет с реактивным двигателем самолета. Поскольку воздух на большой высоте разрежается, вокруг самолета становится все меньше и меньше кислорода. Неважно, какой запас топлива есть на борту – без кислорода оно не сможет гореть.
Решение состоит в том, чтобы просто взять кислород с собой, и это именно то, что сделали создатели ракет (слово «ракета» происходит от итальянского rocchetta, что значит «маленькое веретено»). Последние способны генерировать достаточное количество тяги, чтобы отправиться не только за пределы атмосферы Земли, но и сквозь Солнечную систему и даже дальше.
Огненные стрелы
Ракеты были изобретены в Китае около XI века. По сути они напоминали фейерверки и работали на порохе, случайно изобретенном китайскими алхимиками. Его получали, смешивая уголь, серу и селитру (нитрат калия). Селитра – мощный окислитель, она выделяет кислород при нагревании, заставляя уголь и серу сгорать с большой скоростью. Первые китайские ракеты, «огненные стрелы», использовались в битвах армиями империи Сун[6], а позднее, в XIII веке, – монголами в ходе их завоевательных походов.
В конце XVIII века эту технологию переняла майсурская[7] армия, которая с помощью ракет с прикрепленными к ним грозными клинками защищалась от британских войск во время агрессивной колонизации региона британской Ост-Индской
