Полет космического корабля «Союз ТМА-08М», доставившего на Международную космическую станцию (МКС) очередной экипаж, заслужил гораздо меньше внимания мировой прессы, в отличие от очередных раскопок марсохода Curiosity, но, полагаю, в профессиональной среде его достижение оценено по достоинству.
Новость заключается в том, что «Союз» добрался до МКС всего за 6 часов вместо обычных 48. Это называется короткой схемой орбитального полета – в противовес привычной длинной. И чтобы такое стало возможным, потребовались значительные усилия российских специалистов. Потому что в космосе по орбите углы не срезают, просто так там куда надо не повернешь, и каждое действие может привести к совершенно неожиданным последствиям.
Там, наверху, вообще все забавно – с нашей (земной) точки зрения. Чтобы лететь медленнее, кораблю надо на орбите получить ускорительный импульс, а вот чтобы он летел относительно Земли быстрее, его как раз нужно притормозить. Правда, этот парадокс легко объясним: вспоминаешь, что по законам физики скорость тела относительно планеты тем меньше, чем оно удаленнее от Земли.
Но если бы все ограничивалось только этим парадоксом! Приходится учитывать при маневрах на орбите кучу всяких нюансов. Начнем с того, что спутник Земли не может лететь так, как ему вздумается, вихляя из стороны в сторону; он движется в одной плоскости, проходящей через центр Земли (а значит, через центр массы планеты). Если ракета стартует на экваторе, то она и полетит по орбите в плоскости экватора, а специалисты скажут, что наклонение орбиты – 0 градусов.
А вот если ракета стартует в Антарктиде на полюсе, то летать ее спутник будет «в вертикальном направлении» над обоими полюсами, и тогда наклонение будет 90 градусов.
Здесь мы подходим к важному правилу – энергетически выгоднее всего запуск на орбиту, чье наклонение будет соответствовать широте космодрома. Таким образом, старт ракеты на широте Байконура в идеальном варианте обеспечивал бы спутнику наклонение орбиты 46 градусов, а ракета, стартовавшая с мыса Канаверал, забросит свой груз на орбиту с наклонением всего 28 градусов. Эти спутники могут летать с разной скоростью, на разной высоте и по орбитам с разными наклонениями.
На практике, правда, из-за необходимости выбора оптимальной траектории падения частей ракеты-носителя «Союзы» выводятся сразу с наклонением 51,6 градуса. Это же наклонение было выбрано и для МКС – именно потому, что значительная ее часть строилась с помощью российских ракет-носителей, что облегчает задачу.
Но есть еще одна важная деталь. Существует понятие «долготы восходящего узла». Это когда наклоненная орбита переходит из Южного полушария в Северное через плоскость экватора. Из-за вращения Земли (и времени старта) этот узел будет строго определенным. Если запустить спутники с одного космодрома и с одной скоростью, но выбрать неправильное время, они будут иметь разные восходящие узлы, и так и будут летать – каждый сам по себе: один, к примеру, летит от Индийского океана к Филиппинам, а другой поднимается над Атлантикой от Бразилии к Африке.
Если кому-то кажется, что я что-то тут усложнил, могу порекомендовать желающим потренироваться в космических орбитальных маневрах и изучить более подробно технологию этого процесса по широкодоступной инструкции Джареда Смита к симулятору космических полетов Orbiter 2010. Ценителей академически точных знаний отошлю к книге академика Б. В. Раушенбаха «Управление движением космических аппаратов» и пожелаю не впасть в ступор в самом начале чтения.
Все это рассказано для того, что бы проиллюстрировать сложность орбитального управления полетом. Разумеется, на орбите можно скорректировать ее параметры, но в течение многих лет при всем старании изначальные параметры выхода у космических кораблей были не очень точными. Вариантов тут два: либо сразу делать мощные и решительные маневры, расходуя при этом бесценное топливо, либо все делать помаленьку, малыми импульсами, тратя время. До сих пор российские обитаемые корабли шли по второму – «длинному» – пути, равному 48 часам, с каждым витком они приближались к своей цели. Но вот свершилось – точность запуска и орбитальных маневров позволяют добраться до цели – МКС – всего за 6 часов. Точное выведение, быстрый маневр, и вот: «Пиццу горячую заказывали?»
Но в чем спешка? Космонавты говорят, что желательно быстрее добраться до станции и скорее приступить к работе, как, например, вот в этом отрывке беседы – Георгий Гречко в программе Севы Новгородцева на ВВС. В своем интервью космонавт Павел Виноградов, который как раз сейчас и полетел по «короткой схеме» на МКС, отметил, что влияние невесомости в полном объеме начинает проявляться как раз через 4–5 часов после выхода на орбиту, а переживать эти неприятности лучше в условиях большой станции. Действительно, достаточно тесные капсулы «Союза» – не самое лучшее место с точки зрения личной гигиены.
С одной стороны, представьте себе, что вы едете к цели в маленьком микроавтобусе 6 часов или же двое суток. Вы лежите в тесных ложементах, в которых особо не пошевелишься. Аварийно-спасательные скафандры отнюдь не оборудованы полноценными системами ассенизации, хотя есть медицинские препараты, которые замедляют пищеварительную деятельность человека (например, всем известный лоперамид), да и памперсы сейчас обладают высокой гидрофильной способностью. И мало того – туалет есть и в бытовом отсеке самого «Союза», куда можно слетать после выхода на орбиту. И все же, все же – гораздо удобнее спокойно долететь до туалета на большой космической станции, чем изгаляться в маленьком объеме (5 кубических метров) орбитального корабля.
Другая проблема, о которой говорил Гречко, – это тошнота. Она может привести к рвоте именно в первые часы адаптации к космическому пространству. Опять же – на МКС с этим справиться легче. Но и по многим другим соображениям гораздо лучше экипажу оказаться не в маленькой капсуле, а в просторных, с панорамными окнами помещениях МКС. Потому что на орбите время испытаний возможностей человека уже прошло, наступило время работы, имеющей вполне коммерческое выражение. Быстрая доставка на МКС нужна различным биопрепаратам, экспериментальным животным, ряду веществ и приборов. И поэтому космонавты полетят на орбиту быстрее.
Это экономия средств и на Земле – ведь каждый час активной работы наземных служб, ведущих «Союз» к МКС, обходится недешево. Правда, большая нагрузка приходится на самих космонавтов – скучать почти 30 часов, как раньше, теперь не получится. Именно поэтому нынешний экипаж проходил специальную подготовку именно к «быстрой езде» на орбите.
И что радует – если у космонавтов не получится прилететь быстро, промахнутся, так сказать, то у них останется в запасе старый вариант – долететь медленно, за 48 часов. Но теперь это уже будет считаться «сбоем программы».
Источник: slon.ru
