Журнал «Юный техник» - Юный техник, 2000 № 04
И парашюты, и крылья, в том числе надувные, нужны для того, чтобы погасить при посадке скорость космолета. А для этого есть и другие способы.
В марте 1999 года американская компания «Ротари Рокет», которую возглавляет известный специалист по аэрокосмической технике Гарри Хадсон, продемонстрировала опытный образец оригинального 135-тонного двухместного космического корабля многоразового использования.
В отличие от традиционных «Шаттлов» новый корабль, получивший название «Ротон», не имеет узлов, отстреливаемых во время полета. Весьма оригинальна и двигательная установка аппарата. Ее основой служит 7-метровый вращающийся диск, по окружности которого размещено 96 ракетных двигателей, каждый из которых имеет камеру сгорания размером не больше… консервной банки.
Компоненты топлива — керосин и жидкий кислород — поступают в них под действием центробежной силы. Для этого перед взлетом диск с двигателями раскручивают от внешнего привода. Вращение диска в полете поддерживается благодаря тому, что каждое из сопел чуть отклонено в одну сторону. Возникающий гироскопический момент помогает кораблю устойчиво держаться на курсе.
Корпус нового аппарата почти целиком изготовлен из композитного материала на основе углеродных волокон и эпоксидных смол. Благодаря этому он получился очень легким и в то же время прочным.
После того, как экипаж выполнит полетное задание, он начинает готовиться к спуску. Для этого «Ротон» разворачивают задом наперед. Тяговые двигатели становятся теперь тормозными, и корабль постепенно начинает спускаться с орбиты по пологой спирали. Перед входом в плотные слои атмосферы экипаж раскрывает четыре складывающиеся 7-метровые вертолетные лопасти, расположенные на носу (который стал при спуске кормой). По мере того, как нарастает плотность окружающего воздуха, лопасти раскручиваются, тормозя падение аппарата. И он совершает плавный спуск в режиме авторотации (то есть лопасти вращаются свободно, без помощи двигателя).
Впрочем, в будущем Хадсон намерен увеличить длину каждой лопасти до 9,5 метра и установить на их концах небольшие реактивные двигатели. Экипаж аппарата получит возможность не только маневрировать при спуске, но взлетать по-вертолетному. И лишь на высоте около 5 километров астронавты запустят основные ракетные двигатели и поднимутся на орбиту.
В настоящее время опытный образец «Ротона» проходит всесторонние испытания. Прежде всего отрабатываются приемы мягкой посадки. С этой целью «Ротон» уже несколько раз спускался с самолета-носителя на вертолетных лопастях. Кроме того, в августе 1999 года на испытательном полигоне Мохаве, штат Калифорния, летчики включали основные двигатели, совершив 5-минутный полет на высоте около 3 метров.
К середине 2000 года компания «Ротари Рокет» планирует построить еще три «Ротона». Один из них послужит тренажером для подготовки экипажей, а два других готовят к полномасштабным полетам в космос.
Хадсон надеется, что каждый из таких аппаратов сможет совершить до 100 запусков на орбиту без капитального ремонта.
Приземление «Poтона» конструкторы видят таким..
Посадка на «подушку»Слов нет, «Ротон» во многом близок к идеалу. По крайней мере, теоретически. На практике же многих инженеров беспокоит проблема прочности вертолетных лопастей, которым в довершение к традиционным перегрузкам придется испытать на себе еще и тепловой удар при погружении в плотные слои атмосферы. Будут ли они служить достаточно надежно?
Ведь и на обычных вертолетах ротор является наиболее уязвимым, ненадежным элементом всей конструкции…
Кроме того, не станем забывать, близок день, когда космический корабль с космонавтами на борту отправится в полет к другим небесным телам. На Луне атмосферы практически нет, на Марсе она весьма разрежена… Так что ротор годится далеко не всюду.
Наиболее универсальным средством как старта, так и приземления на сегодняшний день остаются реактивные двигатели… Они включаются перед самым приземлением и сводят скорость движения к нулю.
Ну а в дополнение к ним хорошо бы еще добавить некое посадочное устройство типа телескопических ног или, скажем, подушки. Не удивляйтесь, идея подушки тоже заимствована у парашютистов. Некоторые асы в старые добрые времена брали с собой в полет небольшие кожаные подушечки. При спуске они подсовывали их под ремень, чтобы было удобнее сидеть на подвеске. А перед самым приземлением бросали себе под ноги, смягчая толчок приземления.
Вот и ныне инженеры приходят к мысли, что снизить скорость и мягко посадить космический корабль с помощью ракетного тормозного двигателя технически сложно. Для этого величина тяги двигателя должна плавно изменяться в широком диапазоне.
Роль буфера при посадке могут выполнять гидравлические опоры, подобные стойкам шасси современного вертолета. Именно такая система была опробована при посадке «Орла» на Луну.
Есть еще одно посадочное средство, о котором стоит рассказать подробнее. Это надувные эластичные баллоны, прикрепленные к космическому кораблю. Именно на них он и садится. Такой способ был использован при посадке американского зонда на поверхность Марса.
Перегрузку аппарата при посадке на баллон действительно можно уменьшить до незначительных величин, если высота баллона будет велика, а площадь опоры мала. Но такой баллон неустойчив. Подобно тонкому стержню, он легко может прогнуться и опрокинуться. А короткий баллон с большой площадью опоры плохо гасит перегрузки. Конструкторы должны найти «золотую середину», чтобы баллон был устойчив, а перегрузки незначительны.
Однако это еще не все. Космическому кораблю грозит еще одна опасность: полностью погасив скорость, он может вновь подпрыгнуть как мячик. Нужно очень тщательно подобрать время, когда необходимо разорвать оболочку баллона и выпустить газ.
Несколько слое о форме баллонов. Во многом она зависит от способа посадки космического корабля. Если он опускается строго перпендикулярно поверхности планеты, лучше применить вертикальный цилиндрический баллон с постоянным давлением. Но вполне возможно, что космический корабль садится не строго вертикально, а с боковой скоростью. В этом случае, коснувшись поверхности планеты, вертикальный цилиндр изогнется, а его оболочка может порваться. Надежнее совершать посадку на баллон в виде полусферы. Объем же баллонов может быть сравнительно невелик.
Например, для мягкой посадки лунной кабины весом около трех тонн потребуется баллон с объемом менее трех кубических метров.
Станислав НИКОЛАЕВ, инженер
Художник В.КОЖИН
Тайна летающего льда
Слышал, что в Италии, Испании, Японии и других странах с неба падали глыбы льда. Есть ли хоть какое-то объяснение этому феномену?
Виктор Разоренов,
г. Санкт-Петербург
Это необычное природное явление поставило в тупик многих исследователей. До сих пор к рассказам о гигантских кусках льда, падающих на землю с ясного неба, большинство ученых не относилось всерьез. Однако в начале этого года явление приобрело такой масштаб, что отмахнуться от него стало невозможно. На глазах у сотен очевидцев огромные «ледяные камни» упали посреди поля для игры в гольф вблизи Рима.
Чуть позже в городе Анкона чудом не погиб рабочий, которому ледяная глыба обрушилась почти на голову. Кроме того, сообщения о «летающем льде» поступили из Венеции, Болоньи и некоторых других городов Италии…
Так, скажем, в урок естествознания под открытым небом неожиданно превратились занятия в средней школе в городке Сан-Мартино ди Лупари (Северная Италия). Ученики и учителя выбежали из школы после того, как здание сотряс сильнейший удар. На улице увидели осколки огромной ледяной глыбы, а в металлической кровле школы обнаружили впечатляющую вмятину.
Ледовой бомбардировке подверглись и испанские области Валенсия, Астория и Андалусия, а также небольшой городок Мостолес, расположенный в 20 км от Мадрида. Газетчики вспомнили, что в архивах хранятся десятки свидетельств, рассказывающих о подобных происшествиях.
Например, газета «Труд» несколько лет назад писала об огромной (размером с сарай) глыбе льда, упавшей в Татарии, на территории Азнакаевского лесхоза. В 1996 году несколько ледовых глыб упало возле школы и близлежащих домов в предместье Токио. Причем в течение примерно двух недель ледовые «гостинцы» обнаруживались настолько регулярно, что дирекция школы велела учащимся являться на занятия только в защитных шлемах и касках.
Первое, о чем подумали эксперты, занявшиеся поисками объяснений этого явления, — это то, что падающие глыбы — разновидность града. Однако специалисты по физике атмосферы отвергли подобное объяснение.
