Коллектив авторов - Маленькие рассказы о большом космосе
В общих чертах «Космосы» выглядят так. Их корпус похож на среднеазиатскую дыню, которая внутри разделена на три отсека. В них располагаются научные приборы, обслуживающая аппаратура и источники питания. Снаружи на корпус крепятся различные датчики. «Космосы» разведывают радиационную опасность, исследуют космическое излучение и радиационные пояса, изучают ионосферу. «Космос-5», например, зарегистрировал последствия американского высотного ядерного взрыва, в результате которого возник искусственный радиационный пояс.
Много нового узнали мы об атмосфере, о влиянии на нее солнечной активности. Интересно, что средняя плотность атмосферы с 1958 по 1964 год на высоте 300 километров уменьшилась в 3,5 раза. «Космосы» помогают предсказывать погоду, искать полезные ископаемые, позволяют уточнить форму Земли.
Внимание, метеоры!
Если бы существовал музей метеорной опасности, наверное, главным экспонатом там была бы… Луна. Бесчисленные кратеры и цирки, оспинками изъевшие лик Луны, по мнению многих ученых, не что иное, как следы бомбардировки метеорами. А диаметр этих «оспинок» достигает сотен километров.
Гигантская природная праща — силы тяготения — раскручивает метеоры до громадных скоростей (10–70 километров в секунду). Именно эти скорости превращают их в грозные снаряды. Встреча космического лайнера с куском железа размером со спичечный коробок окончится катастрофой.
Основная доля «твердой составляющей» межпланетной среды — микрометеоры — мельчайшие частицы, образующиеся при распаде комет и столкновениях астероидов. В дальних космических рейсах — скажем, к Марсу, Венере — эти «аборигены» Космоса очень опасны. Придется с ними считаться и при создании долгоживущих научных станций — спутников. Расчеты показывают, что уже примерно в течение десяти дней в каждый квадратный метр поверхности спутника или корабля обязательно ударит частица весом в миллионную долю грамма. Такая пылинка способна пробить стенку корабля и вызвать разгерметизацию кабины.
Конструктор космических аппаратов обязан знать все последствия метеорной бомбардировки. Поэтому космические материалы и конструкции еще на Земле подвергают метеорной атаке.
Метеорные частицы состоят из обыкновенных земных материалов, и, для того чтобы их «смоделировать», достаточно взять, например, железную дробинку. Но истинным метеором она станет только в том случае, если ее разогнать до космической скорости. В лабораториях разгоняют пылинки и дробинки до 10–15 километров в секунду. Делать это можно разными способами: взрывать специальные «многоступенчатые» заряды; применять хитроумные «газовые пушки», выстреливающие «метеор» в вакуум. Вся мощь арсенала современной науки брошена на борьбу с метеорной опасностью.
И ракеты потеют
Внизу, на Земле, была тропическая жара, а летчика пробирал адский холод. Толстая одежда полярника, обогрев кабины не помогали. Лишь ток, бегущий по вплетенным в костюм проволочкам, позволял размышлять и работать.
На высоте холодно…
Малькольм Скотт Карпентер понял, что система терморегулирования космического корабля несовершенна. На первом витке температура в скафандре повысилась почти до 30 градусов. Ее удалось снизить через полтора часа путем увеличения расхода воды в системе охлаждения. За время полета Карпентер потерял 3 килограмма веса.
На высоте страшная жара…
Герман Титов видел, что снаружи светится разноцветными огнями раскаленный воздух, обтекающий «Восток-2». В кабине же было как в комнате — плюс 22. «Знаю, ничего опасного не произойдет, — говорил космонавт. — Тепловая защита корабля надежна и неоднократно проверена в полетах».
На высоте нормально…
Тепловая защита. В жаркие дни жители Средней Азии неплохо себя чувствуют в шубах и папахах: тело защищено от вторжения свирепого Солнца — от 50, 60, 70 градусов. Шубу против тепла надевают и летательные аппараты. Сначала самолеты обшили себя покровом из титанового сплава — стал не страшен нагрев до 370 градусов (при скорости до 3600 километров в час!). Алюминиевая обшивка при такой температуре потеряла бы 4/5 прочности.
Но даже титановое или бериллиевое одеяние не задержит нагрев, возникающий при полете современных летательных аппаратов. На помощь спешат керметы, как называют новые материалы, рожденные союзом керамики и металла. Они не боятся нагрева.
Увы, космическим кораблям, особенно при возвращении их на Землю, и этого мало. Конструкторам приходится идти на новые ухищрения: защитную обмазку и потеющую обшивку.
Защитная обмазка — это шуба многослойная: керамическое покрытие, оплавляющееся и обгорающее при входе в плотные слои атмосферы.
Иначе выглядит другой вид термической брони — потеющая обшивка: металлокерамические пористые материалы: через поры выдавливается вода. Под действием высоких температур вода закипает, образовавшийся пар уносится прочь, отводя с собой значительную часть тепла. В общем почти то же, что происходит с нашей кожей в жаркий денек…
Их рацион
Вначале было дерево. И огонь первобытных костров. И неровный жар каминов. И слабое усилие парового котла.
А потом был уголь. И маленькие солнца вспыхивали под потолками. И стальная паутина железных дорог опутывала Землю.
И еще была нефть. С ней появились двигатель внутреннего сгорания и реактивный двигатель. И машины, пожирающие километры, и самолеты, сократившие расстояния.
Энергия, запасенная в ископаемом топливе и освобожденная человеком, несла ему независимость и власть над силами природы. Топливо помогало человеку преображать Землю, завоевывать пространство и время.
Но только на Земле. Только у себя. Не дальше порога земного притяжения.
А взоры людей устремлялись вверх. К чужим мирам. В неизведанное. Так рождалась мечта. Она двигала людьми, но не могла двигать ракеты. Нужно было новое топливо. Мощное, чтобы преодолеть земное притяжение. Энергоемкое, чтобы ракета была как можно легче. Плотное, чтобы в баках помещалось его как можно больше.
Мечта двигала людьми. В лабораториях ученые воплощали ее в реальность. Они рассчитывали и проверяли тысячи вариантов. Постепенно круг поисков сужался. В кольце изысканий остались четыре группы:
Топлива, выделяющие энергию при окислении.
Эндотермические вещества, выделяющие энергию при распаде на элементы или группы атомов.
Свободные радикалы — химически активные «осколки» молекул.
Наконец, ядерные топлива.
Первая группа самая большая. И самая старая. Но химия внесла в нее много нового.
Обычное топливо, сжигаемое на Земле, окисляется кислородом воздуха. А ракета, летящая в космическом пространстве, не может рассчитывать на даровое окисление. И часть баков ракеты заполняют специальные химические вещества — окислители.
Некоторые из них — со стажем. Кислород, сжиженный для уменьшения объема. Азотная кислота выгодно отличается от других окислителей: в смеси с четырехокисью азота способна долгое время храниться, не меняя своего химического состава. Поэтому окислителями на основе азотной кислоты можно заполнять ракеты, постоянно готовые к запуску. Например, зенитные.
Некоторые выступают в окислительном амплуа впервые. Озон «солиднее» кислорода на один атом. Фтор — очень сильный окислитель. Второй по силе — три-фторид хлора. Он настолько активен, что легко поджигает даже стеклянную вату, из которой обычно делают огнепреградительные средства. Перекись водорода — знакомое всем по домашней аптечке кровоостанавливающее и дезинфицирующее вещество. Еще во время второй мировой войны она использовалась немцами в реактивных истребителях-перехватчиках «мессершмитт-163».
Однако новизна есть и в том, что окисляется. В самих горючих. Помимо керосина, спирта, примененного немцами в ФАУ-2, жидкого водорода — наиболее теплотворного химического элемента, но, к сожалению, «вспыльчивого», ракетная техника осваивает новые классы химических соединений. Те, которые раньше в качестве горючих не применялись.
Вот некоторые из них. Диметилгидразин, у которого два атома водорода поменялись на две метиловые группы. Гидразин-гидрат — сосед перекиси водорода по «мессершмитту-163». Бораны — соединения водорода с бором — третьего по теплотворности элемента. Наконец, как это ни покажется странным, металлы. Точнее — взвеси порошкообразных металлов, лучше всего магния, в углеводородах, например в керосине. Это очень скромные по своим окислительным аппетитам виды топлива. Они расходуют на сгорание в четыре-пять раз меньше кислорода, чем керосин.
