Каролина Зулкарнаева

Игорь Афанасьев

Что такое абляция, и как она спасает жизни

При возвращении с орбиты спускаемый аппарат с космонавтами должен пройти сквозь атмосферу, погружаясь в плазму и подвергаясь сильнейшему аэродинамическому воздействию при чудовищной скорости порядка 27 000 км/ч. 

Без достаточной защиты сгорит и разрушится любая металлическая конструкция, все равно, из чего ты ее ни делай — хоть из алюминия, хоть из вольфрама. Защита корабля должна играть роль хорошего жаростойкого теплоизолятора (т.е. одновременно не гореть и обладать малой способностью к теплопередаче).

абляционная теплозащита

 (от латинского ablatio — удаление, отнятие). Она работает, используя ряд физико-химических процессов. Во время спуска при интенсивном воздействии потока воздуха в материале теплозащиты формируется три слоя. Наружный обгорает и разрушается, сгоревшие частицы уходят под воздействием набегающего потока, унося с собой тепловую энергию. Это «жертвенный» слой теплозащиты, однако значительная часть энергии рассеивается в виде инфракрасного излучения ударной волны и раскаленных частиц.

Непосредственно под слоем, подверженным эрозионному уносу, происходит процесс разложения высокомолекулярных полимеров (пиролиз): смола и стеклоткань распадаются на низкомолекулярные газы и обугленный остаток (кокс). Продукты распада образуют «воздушную подушку», которая препятствует эрозионному уносу вещества с поверхности теплозащиты. Слой, прилегающий к конструкции, имеет низкую теплопроводность и играет роль теплоизоляции стенки.

Корабль — не шашлык, обгорает неравномерно

Изначально вся теплозащита, покрывающая спускаемый аппарат «Союза», гладкая и имеет ржаво-коричневый цвет. В той части, которая стоит перпендикулярно набегающему потоку, защита должна быть массивнее (в донном экране она чуть ли не в пять раз толще, чем на боковых стенках). Однако с помощью специальных методов центр масс спускаемого аппарата смещают так, чтобы обеспечить несимметричное обтекание: союзовская «фара» входит в атмосферу днищем вперед, но часть боковой стенки тоже оказывается подвержена воздействию набегающего потока.

Для спуска «Союза» с орбиты в широком диапазоне начальных условий — как с использованием аэродинамического качества, так и без него (при баллистическом спуске) — применяется система управления движением в атмосфере. Она основана на методе программного разворота спускаемого аппарата по углу крена (при постоянном угле атаки), что в процессе полета обеспечивает изменение эффективной силы — проекции подъемной силы на вертикальную плоскость. При этом для управления нужны сравнительно небольшие моменты — их обеспечивают микродвигатели системы управления спуском, работающие на перекиси водорода. Слив остатков этого компонента из баков спускаемого аппарата часто виден в телерепортаже — вскоре после начала парашютирования, когда отстреливается лобовой щит, вокруг корабля возникает белое облако  уходящей перекиси.

Из-за этой асимметрии после спуска можно видеть, что в большей степени обугливается самый низ (донный экран отстреливается после ввода парашютов, обнажая двигатели мягкой посадки) и часть боковой поверхности, между днищем и крышкой парашютного отсека. Здесь оранжево-ржавая теплозащита превращается в обуглено-черную.

photo_2024-07-09_16-51-06.jpg

Москвичи страдают от экстремальной жары, завидуя космонавтам: те работают в комфорте благодаря функционированию системы терморегулирования, удерживающей температуру в отсеках МКС в пределах 18 — 26°С. Однако не стоит забывать, что без этой системы экипаж спекся бы на солнечной стороне орбиты, где внешние элементы конструкции нагреваются почти до 120°C. А при возвращении на Землю спускаемый аппарат с космонавтами буквально горит, раскаляясь до 2300°С.

Космическая жара: как космонавты защищены от сверхвысоких температур

Михаил Котов

«Музей космонавтики Звездного городка»

Первой нашей остановкой стал этот очень интересный музей, 

основанный в 1967 году самим Юрием Гагариным

. Он начался с подарков, которые принес сам первый космонавт. Он рассудил, что принадлежат эти подарки не ему, а всем гражданам СССР, а потому нужно сделать место, чтобы на них могли смотреть. Для этого и был основан музей прямо в Доме Офицеров, а затем Доме Культуры Звездного городка.

Кроме подарков Гагарину тут много интересных экспонатов и даже воссозданный кабинет Юрия Алексеевича, все предметы в котором подлинные. Сюда приходят экипажи космонавтов, отправляющиеся в очередной полет, и оставляют записи в журнале посетителей.

Увы, но в ближайшие три года в этот музей не попасть. В Доме Культуры Звездного городка затеяли большой ремонт и музей не будет работать до 2028 года.

Из Звездного городка мы отправились под городок Киржач во Владимирской области на место гибели Юрия Гагарина и летчика Владимира Серегина, разбившихся 27 марта 1968 года в авиакатастрофе при выполнении тренировочного полета на самолете МиГ-15УТИ. Отличные дороги, примерно полтора часа езды от Москвы, и вы на месте.

Мемориал на месте гибели Ю.А. Гагарина и В.С. Серёгина

Мемориал находится в 2,5 км к юго-западу от деревни Новосёлово Киржачского района Владимирской области. Основная часть — это аллея, где сейчас ведется ремонт, и 

памятник в виде крыла самолета

 или стилизованной лопасти винта, установленный на месте гибели. Там же вы можете увидеть березы, срезанные падающим истребителем.

На красивом постаменте неподалеку, напоминающем взлетную полосу, год назад установили самолет 

. Рядом стоит небольшая часовня. Идеальный порядок, только оглушительно поют птицы.

Если проехать еще 500 метров, то можно выехать к 

церкви Андрея Первозванного

, которая находилась неподалеку от места авиакатастрофы в дореволюционный период. Космонавт Алексей Леонов восстановил ее на собственные средства и даже расписал несколько икон, которые находятся внутри. Рядом с церковью стоит самолет МиГ-15УТИ, такой же, как и тот, на котором разбился Гагарин. Территория очень ухожена, много лавочек, детская площадка. К сожалению, в церковь мы не попали, в этот день она была закрыта.

Еще через час с лишним мы доехали до музея, о котором знают только самые продвинутые любители космонавтики. В городе Пересвет Московской области вот уже более 70 лет работает «

Научно-исследовательский центр ракетно-космической промышленности»

 (ранее — НИИ химического машиностроения, НИИхиммаш). Это головной испытательный центр для стендовой отработки жидкостных ракетных двигателей, двигательных установок, а также по испытаниям космических аппаратов в термобарокамерах в условиях имитации космоса. Большая часть новой космической техники перед тем, как использоваться проверяется в Пересвете.

И вот у такого предприятия есть свой музей имени Сергея Павловича Королева, спрятавшийся прямо посреди города. Попасть сюда можно только с организованной группой, запись заранее, но все это стоит потраченного времени.

Музей С.П. Королева в Пересвете

Это просто удивительное место. Так много самых разных и интересных экспонатов, собранных вместе под одной крышей. Да, это не профессиональный музей с выверенной экспозицией, но этим он и хорош. Не очень большой внутри, он от пола до потолка заполнен самыми разными вещами, от макетов до фотографий и настоящих документов.

К слову, музей не случайно носит имя Сергея Павловича Королева. Он жил в этом здании во время испытаний, и подборка вещей того времени напоминает об этом. А сколько здесь всего можно взять в руки! Хотите подержать в руках 

 ракет-носителей Р-7, те самые березовые палочки — приезжайте сюда и ваша мечта осуществится.

Много экспонатов посвящено работе «Научно-исследовательского центра ракетно-космической промышленности». Тут есть и видео испытаний двигателей, и огромный макет стенда, и даже удивительный самодельный автоматический макет испытаний, запустить который можно тем самым «ключом на старт». 

Отдельно хочется отметить уличную экспозицию. Тут тоже есть на что посмотреть даже искушенным посетителям космических музеев.

А дальше мы дождались в Сергиевом посаде нашего четвертого члена экспедиции, который только вернулся из командировки. После чего уже ночью рванули в Переславль-Залесский, где у нас была забронирована гостиница. Еще час поездки среди темных полей, на которые из лесов выползал туман, и мы оказались на месте ночевки.

Продолжение следует: в новых материалах расскажем об оставшихся двух днях поездки.

0K4A6911.jpg

Идея такого путешествия зрела во мне уже очень давно. Хотелось собрать друзей и отправиться по космическим местам вокруг Москвы, чтобы не так далеко от столицы, уложиться за пять дней и посмотреть как можно больше. Изначально я собирался начинать путешествие в Калуге, в музее Циолковского, там, где, собственно, и начался русский космос. Затем планировал направиться в Клушино, где родился Гагарин, а закончить под Киржачом, где Юрий Алексеевич разбился. В этом была определенная логика прохождения: от мыслей через рождение к смерти. Но, увы, жизнь диктует свои правила, а потому начинать нам пришлось из Звездного городка. Потратить почти целый день на то, чтобы добраться до Калуги никак не хотелось, а потому мы перевернули план вверх ногами и начали с конца. Вот что удалось увидеть в первый день поездки.

Какие космические музеи надо посетить: история одного автопутешествия

В советской и российской космонавтике ситуации, когда запуск отменялся
буквально за несколько минут до старта, очень редки. На ум приходит
первый запуск с космодрома «Восточный», в апреле 2016 года. Предполагалось, что
27 апреля с новейшего российского космодрома в присутствии президента России
будет произведен первый запуск: ракета «Союз-2.1а» должна была вывести на
орбиту космические аппараты «Ломоносов», «Аист-2Д» и SamSat-218 («СамСат-218»).
Автоматика отменила его за полторы минуты до старта, и пришлось переносить на
резервную дату 28 апреля, когда он и был удачно выполнен без проблем и
технических происшествий.

Как впоследствии стало известно, запуск с Восточного был отменен из-за «недостатков
работы одного из кабелей». О причинах первым рассказал тогдашний руководитель
«Роскосмоса» Игорь Комаров: «Вчера была автоматическая отмена автоматики
наземной системы управления. Она прервала программу полета на короткий срок.
Проблема в том, что по одному из параметров не прошло подтверждение нормальной
работы систем. Мы убедились, что системы работают нормально. По всей видимости,
недостаток работы одного из кабелей, были заменены кабели».

Но это непилотируемый запуск, к их переносам в отрасли относятся гораздо проще. С
пилотируемыми такая ситуация раньше не происходила. Можно лишь вспомнить
буквально пару случаев, когда пуск уже заправленной ракеты-носителя
передвигали на резервный день. Но это не отмена запуска, когда экипаж находится в корабле.

В чем минус подобной ситуации? Во-первых, конечно же хочется, чтобы запуски
происходили, как по нотам. Увы, но реальность такова, что
время от времени какие-то проблемы и отказы все равно будут. Это техника и
люди, по-другому, просто не получится. Поэтому всегда лучше предупредить
потенциально аварийную ситуацию, нежели пытаться разбираться с ее последствиями
– повреждениями стартового стола или в худшем случае неудачным стартом
ракеты-носителя.&nbsp;Автоматика для того и существует, чтобы предупреждать аварии. 

Кроме этого, изменение даты старта практически всегда приводит к изменению
баллистических условий запуска. Изменяется фазовый угол, а значит приходится с
привычной уже сверхкороткой схемы, переходить на классическую двухсуточную. Это
снова дополнительная нагрузка на космонавтов и необходимость быстро
перестраиваться.
С другой стороны, это часть работы, а безопасность все равно важнее. Экипаж
корабля понимает это больше других.

Но если для российской космонавтики как переносы стартов из-за погоды, так и автоматическая
отмена старта, вещи достаточно редкие, то, к примеру, для американской SpaceX, это
в порядке вещей. Задержки и переносы по причине погоды для американской
космонавтики&nbsp;—&nbsp;это вообще норма.&nbsp;

Что же
касается пилотируемых запусков, то вот один из последних примеров — запуск Crew-6 к МКС в феврале 2023 года. 
Во время трансляции запуска 27 февраля примерно за 5 минут ведущие упомянули о
проблеме со смесью для системы зажигания двигателей примерно за пять минут до
ожидаемого времени старта (ее загрузка согласно циклограмме запуска начинается
за 9 минут 45 секунд до старта, за 3 минуты 40 секунд начинается автоматическая
подготовка системы зажигания, а за 3 секунды - само зажигание). Специалисты
компании не смогли решить техническую проблему, прямо во время подготовки и в результате,
за 2 минуты 12 секунд до запуска стартовый таймер был остановлен после
команды — «HOLD! HOLD! HOLD!».

Как впоследствии сообщила NASA: «Возникла проблема с наземной инфраструктурой,
не позволяющая подтвердить данные о полной загрузке смеси для зажигания
двигателей первой ступени Falcon 9». В результате запуск пилотируемого
космического корабля Crew Dragon с экипажем в котором был российский космонавт Андрей
Федяев пришлось отложить до 2 марта 2023 года.

Что по итогу? Произошедшее на космодроме Байконур с космическим кораблем «Союз
МС-25» редкое, но совсем не уникальное происшествие. И уж тем более в этом нет
ничего ужасного, как это подавалось в некоторых блогах. Да, ситуация неприятная
и требует дополнительных проверок и работ, чтобы исключить подобное в
дальнейшем. С другой стороны, важнее всего, что потенциально опасную ситуацию
удалось предупредить.&nbsp;

9.webp

21 марта 2024 года на космодроме Байконур во время подготовки к старту ракеты носителя «Союз-2.1а» с космическим кораблем «Союз МС-25» произошла автоматическая отмена пуска. Причиной стала просадка напряжения химического источника тока. Экипажу пришлось покинуть корабль, а ракету начали готовить к старту на резервную дату 23 марта 2024 года. Часто ли случаются подобные события и как перенос запуска повлиял на полет экипажа?

Каролина Зулкарнаева

Все колонки автора

Наши колумнисты

Вас может заинтересовать