Версия для печати

---

Посадка на космодром (Беляев П.)

 

«Авиация и космонавтика (журнал №5 за 1968 г.)

Смогут ли космические корабли спускаться на космодром, как это делают сейчас самолеты? Если смогут, то каким путем это может быть достигнуто?

На эти вопросы читателей журнала отвечает летчик- космонавт СССР полковник П. Беляев.

Давайте немного помечтаем!

Весенний день 19.. года. Перед зданием космовокзала оживленные группы людей. У многих цветы. Это друзья и родственники членов советской станции на Марсе, которые после многомесячных исследований возвращаются на Родину.

Обстановка та же, что и при встрече полярных исследователей, возвращающихся из Антарктиды или с очередной станции Северный полюс. Только на этот раз все ждут не морской лайнер — белоснежную «Обь» — и не серебристокрылый четырехмоторный ИЛ, а космолет — межпланетный космический корабль.

И вот в бездонной голубизне неба появляется сверкающая точка. Она все ближе и ближе. Уже можно различить стабилизирующий парашют н под ним корабль.

Спуск происходит с достаточно большой скоростью. Когда до земли остается несколько десятков метров, на корабле включается система мягкой посадки. Ракетные двигатели, направленные отвесно к земле, издают вой и внезапно обрывают его на высокой ноте. Нескольких секунд работы этих двигателей достаточно, чтобы корабль замедлил движение и плавно опустился на гидравлические опоры.

Рассеивается поднятая при посадке пыль. К кораблю устремляются автомашины, чтобы доставить к космовокзалу прибывших…

Будет ли соответствовать действительности нарисованная картина? В основе, видимо, да. Мы можем оказаться неточны лишь в деталях. Весьма веро ятно, что люди, прилетевшие на корабле, не сядут тут же вместе с друзьями в машины н не отправятся по домам. Очевидно, они смогут это сделать лишь после определенного карантина и тщательного освидетельствования медиками и биологами. Но, на наш взгляд, мы окажемся правы в главном: именно так будут прибывать из межпланетных рейсов космические корабли. Их не придется разыскивать в степях и океанах. Они будут спускаться на космодромы, неподалеку от места старта. По силам ли науке и технике в будущем реализация такой задачи? Нам кажется, вполне по силам.

Первые космические корабли, и наши и американские, осуществляли неуправляемый баллистический спуск. Происходило это следующим образом. В расчетной точке орбиты после ориентации корабля на строго определенное время включалась тормозная двигательная установка. Она сообщала кораблю тормозной импульс, величина которого заранее рассчитывалась для того, чтобы снизить орбитальную скорость до нужной величины. Новая скорость корабля в определенном смысле являлась оптимальной, так как при снижении орбитальной скорости больше заданной корабль входит в плотные слои атмосферы под большими углами. В результате он тормозится быстро. А значит, быстро растут перегрузки. Их величина может оказаться непереносимой для космонавтов.

Если же тормозной импульс будет мал н орбитальная скорость снизится недостаточно, корабль войдет в атмосферу Земли под небольшим углом. В этом случае он может совершить даже несколько витков вокруг Земли. Перегрузки при этом будут небольшими, но тогда сложно предвидеть место посадки корабля. Кроме того, корабль будет испытывать продолжительное тепловое воздействие, что, конечно, не желательно.

Таким образом, место посадки космического корабля, осуществляющего спуск по баллистической траектории, определяется точкой орбиты, в которой происходит включение тормозной двигательной установки, и величиной сообщенного кораблю тормозного импульса. Поэтому с особой тщательностью измерялись параметры орбиты, определялось время включения тормозной двигательной установки.

При высоте круговой околоземной орбиты в 200 км скорость космического корабля составляет 7,79 км/сек. Нетрудно рассчитать величину промаха, если тормозная установка будет включена с ошибкой всего в несколько секунд.

Но даже если строго выдержать все указанные условия, то и тогда возможно отклонение точки спуска корабля от расчетной. Дело в том, что плотность верхней атмосферы подвержена большим изменениям. Это прежде всего объясняется неравномерностью поступления солнечной энергии в течение суток. В результате колебаний дневных и ночных температур плотность атмосферы изменяется в 1,5—2 раза на высотах около 200 км и в 5 — 8 раз на высотах 500 — 600 км.

Поэтому в расчете на возможную неточность посадки назначают район, удобны для поиска и быстрого обнаружения спустившегося космического корабля.

До сих пор местом приземления советских космических кораблей «Восток» и «Восход» были в основном степные районы Казахстана и Заволжья. Американские космонавты спускались в воды Атлантического океана.

Отвечу попутно на вопрос о том, почему все советские корабли спускаются на сушу, а все американские на воду. Объясняется это различной скоростью снижения. Американские корабли-спутники «Меркурий» и «Джемини» имели парашютную систему спуска, обеспечивающую приводнение со скоростью 9 м/сек. Посадка на сушу с такой скоростью небезопасна. Американцы предпринимали попытки обеспечить мягкую посадку кораблей на сушу с использованием тормозных двигателей, а также надувного крыла и шасси, однако из этого у них пока ничего не вышло. Советские же корабли «Восход» были снабжены системой мягкой посадки. Скорость их спуска в момент соприкосновения с землей снижалась почти до нуля.

Как осуществляется управляемый спуск космического корабля с орбиты? В принципе тут может быть реализовано несколько решений. Можно снабдить корабль аэродинамическими рулями — своего рода крыльями, которые бы выдвигались после того, как будет погашена орбитальная скорость. О другом способе рассказывал недавно в журнале Константин Петрович Феоктистов.

Если форма спускаемого аппарата отличается от сферической и он напоминает, к примеру, обратный конус, то такой аппарат обладает аэродинамическим качеством, и управляемый спуск его может быть осуществлен путем изменения угла атаки.

А как изменять угол атаки? Наиболее простым решением тут может быть создание определенной балансировки спускаемого аппарата. Если центр тяжести аппарата сместить на какое-то расстояние от его продольной оси, то при спуске он будет иметь постоянный угол атаки. Если же теперь поворачивать аппарат вокруг продольной оси с помощью двигателей системы ориентации, то этот угол атаки будет изменяться, в результате чего изменится подъемная сила. Таким образом появляется возможность управлять траекторией спуска.

А кто же должен управлять: человек пли автомат? Считают, что управление возможно трех видов: ручное, полуавтоматическое и автоматическое. Пока трудно сказать, какое из них лучше. Но человеку, видимо, трудно управлять кораблем на этом этапе полета, потому что следить за показаниями приборов и осуществлять какие-то действия ему пришлось бы в условиях значительных перегрузок. Однако это ие исключает возможности применения ручного управления.

Какой аппаратурой надо снабдить корабль для решения этой задачи? Очевидно, на его борту надо иметь счетнорешающее устройство, в которое бы вводились данные о точке орбиты, где должна быть включена тормозная двигательная установка, и точке на Земле, где должен опуститься корабль, а также программа, в соответствии с которой рассчитывались бы маневры корабля.

При ручном управлении это устройство будет выдавать данные для маневров на пульт. Руководствуясь ими, космонавт и будет управлять спуском корабля. При автоматическом управлении данные счетно-решающего устройства будут вводиться в командное устройство, откуда команды, выработанные на их основе, поступят непосредственно на исполнительные органы. При этом космонавт будет контролировать работу аппаратуры.

Еще большими возможностями в выборе места посадки, а также в точности приземления будут располагать ракетопланы. Оки, видимо, будут напоминать самолеты н обладать многими нх качествами.

Повышение точности спуска космических аппаратов, бесспорно, важная проблема космонавтики, и она рано или поздно будет решена.

Полковник Беляев П., летчик-космонавт СССР, Герой Советского Союза

«Авиация и космонавтика (журнал №5 за 1968 г.)

 

---