Три часа до Земли — как космонавты возвращаются из космоса
Мы читаем про космос и про то, как космонавты и астронавты выполняют свои «командировки». Но при этом не все знают, как технически происходит возвращение на Землю. И на эту тему у многих возникают вопросы и недопонимание.
Сейчас мы подробно опишем вам весь процесс возвращения космонавтов на нашу планету.
Для тех, кто не подкован в этой теме, коротко объясним: на высоте 400 км над Землей вокруг нашей планеты вращается Международная космическая станция (МКС). На ней живут и проводят свои «командировки» экипажи разных стран. Спустя несколько месяцев на орбите для них наступает момент возвращения на Землю. Мы расскажем о нем на примере космического корабля «Союз».
Прибывают на МКС космонавты и астронавты на космических кораблях, которые стыкуются со станцией. Корабли всё то время, что пилоты несут вахту на МКС, остаются «припаркованными». На них же затем и происходит возвращение на Землю.
Подготовка к возвращению
Спуск на Землю на космическом корабле «Союз» занимает около трех часов. Перед отстыковкой космонавты проходят серьезную недельную подготовку, в том числе на тренажерах, изучают инструкции и необходимые данные. И не менее важными подготовительными мероприятиями занимаются в это время на Земле.
Для «Союза» штатным полигоном (местом для приземления) всегда служит Казахстан. Земные службы выбирают зону посадки, проверяют её на отсутствие опасностей и помех и отправляют координаты космонавтам.
Совершив последние необходимые мероприятия, подготовив корабль к отстыковке и получив от командования разрешение на полет, пилоты прощаются с остающимися на станции и закрывают люк «Союза», отделяющий его от МКС.
Надев скафандры, экипаж перемещается из бытового отсека в капсулу, в которой они будут находиться до приземления.
Получив разрешение, космонавты приступают к расстыковке.
Спустя несколько минут «Союз» отплывает от МКС на необходимое расстояние. Командование с Земли передает необходимые данные в бортовой компьютер корабля для его спуска. Пилоты постоянно ведут связь с Землей, сверяя информацию.
Когда запускается тормозной двигатель, ход движения космического аппарата изменяется и он входит в верхние слои атмосферы. Оболочка нашей планеты действует как естественный тормоз и помогает «Союзу» снизить скорость.
Во время прохождения плотных слоев атмосферы на высоте около 140 км и примерно за полчаса до посадки «Союз» разделяется на три части: бытовую и приборно-агрегатную, а также спускаемый аппарат. В последнем как раз и находятся астронавты, и эта часть единственная, которая вернется на Землю. Остальные — сгорят и разрушатся в атмосфере. Чтобы также не сгорела спускаемая капсула, она имеет специальное покрытие и теплозащитный экран.
Когда аппарат достигает высоты приблизительно 10,5 км над Землей, его скорость уже изменилась с 28000 до 800 км/ч. Для дальнейшего торможения и снижения скорости у капсулы выпускается тормозной парашют, а чуть позже, на высоте около 8,5 км, уже и основной, площадью 1000 кв. м. После этого скорость спускаемого аппарата снижается до 22 км/ч.
Примерно на 5,5 км до нашей планеты от капсулы отстреливается теплозащитный экран, происходит сброс кислорода и топлива, чтобы снизить вероятность взрыва в момент столкновения с землей.
Наземные службы внимательно следят за снижением космического корабля. Как только «Союз» коснется земли, они стягиваются к нему и помогают пилотам выбраться из капсулы.
Когда корабль находится в 70 см от Земли, происходит срабатывание шести двигателей мягкой посадки, которые были спрятаны под теплозащитным экраном. Это помогает снизить скорость космического аппарата примерно до 5 км/ч. Амортизация кресел пилотов также помогает снизить нагрузку, которую ощущают космонавты при посадке.
Срабатывание мягких двигателей при посадке
Один из космонавтов вспоминает:
«Мягкая посадка не такая уж и мягкая. Я воспринял её как лобовое столкновение грузовика и маленькой машинки. И, конечно же, я был в машинке»
После приземления в первую очередь земные службы сразу отделяют соединяющие нити парашюта от «Союза», в противном случае при ветреной погоде капсулу может потащить за куполом. Затем пилотам помогают выбраться из капсулы.
Пилоты в капсуле «Союза»
Вот и завершилось возвращение из космоса.
Как проходила отстыковка и спуск капсулы, а также любопытные комментарии астронавтов, которые в ней побывали, вы можете посмотреть на видео ниже.
Источник
Какие бывают туры в Космос
Бархатный чёрный купол ночного неба, словно театральный занавес, отделяет обычную жизнь от чуда. Здесь — круговерть земных дел, шум, скорость, тиканье часов и мир ощущений. Там — Ничто и Всё, абсолютная пустота и бурлящий субстрат, в котором зарождаются галактики, отсутствие времени, запахов и звуков. И нет ничего удивительного в том, что человечество готово отдать немалые деньги, чтобы в буквальном смысле слова оторваться от Земли. Ведь путешествие в космическое пространство предлагает ну просто диаметрально противоположные впечатления тем, к которым мы привыкли в физическом мире. Но, несмотря на всю обширность космоса, вариантов приобщения к бесконечному совсем не много. В первую очередь из-за того, что преодолеть земное тяготение при современном развитии научной мысли можно лишь одним способом — хорошенько разогнавшись и сохраняя скорость достаточно долгое время, чтобы вырваться из крепких объятий Земли. Во-вторых, опять же по милости специалистов от науки, в космосе, что называется, особо не разгуляешься: изволь находиться на борту орбитальной станции (в более чем стеснённых условиях — вот уж действительно, на Земле таких не найдёшь!) или вовсе — 5-6 минут в невесомости и добро пожаловать «домой». Как бы там ни было, новая отрасль туризма обещает стать перспективной: с 2001 года проведено 8 коммерческих стартов на Международную космическую станцию, а число записавшихся на заявленные, но пока не осуществлённые суборбитальные полёты, перевалило за 600. Но обо всём по порядку. Итак, какие же бывают туры в Космос.
Вариант № 1 — Экспедиция на МКС
Первый и пока единственный действующий вариант туров в Космос. Фактически, турист становится космонавтом — требования к состоянию здоровья, прохождение испытаний, тренировки и правила поведения один в один совпадают с тем, через что проходят работающие на орбите космонавты. Разница лишь в том, что турист оплачивает путешествие из своего кармана и имеет право бездельничать на МКС. Именно таким образом осуществили свои «звёздные» полёты все семь космических туристов — первый, Деннис Тито, отправился в космос в 2001 г, последний (или, говоря языком суеверных покорителей неба, крайний) — Ги Лалиберте — в 2009.
И вот наступает день, когда птенец готов вывалиться из гнезда и встать на крыло. Последние несколько суток перед стартом космический турист проводит на Байконуре, чтобы одним погожим утром облачиться в скафандр, втиснуться в корабль «Союз» в компании ещё двух профессиональных космонавтов и отбыть на скорости 7,9 км/сек к вышним мирам. Кстати, с собой турист по условиям программы имеет право взять любые грузы, необходимые ему для выполнения личной программы — научной или развлекательной — это уж кто как решит. Примерно шесть часов спустя в дверь «Союза» постучат снаружи — и скорее всего это будет команда МКС, радостно встречающая гостей с Земли. Не менее 6 суток космический турист проведёт на орбите, паря, аки ангел небесный, а затем вернётся на родную планету вместе с предыдущим экипажем станции. Приземление произойдёт в спускаемом модуле того же «Союза» где-нибудь на просторах казахской степи. «Встреча в аэропорту представителями принимающей стороны», ясное дело, включена в стоимость тура, как и послеполётная реабилитация.
Вариант № 2 — Суборбитальный полёт
Пока не осуществлённый вариант космических туров, суборбитальный полёт позволяет, что называется, заглянуть за ширму космоса. Преимущества перед экспедицией на МКС — сравнительно низкая стоимость, менее жёсткие требования к состоянию здоровья, малое время путешествия и большая частота запусков — как минимум один в сутки. Недостаток же, пожалуй, всего один — испытать фантастические ощущения от космоса, увы, можно в течение лишь нескольких минут.
Суборбитальный полёт фактически представляет собой поездку на специальном летательном аппарате — космолёте, гибриде самолёта с космическим кораблём. С первым его роднит внешний вид, со вторым — начинка, а именно, ракетные двигатели, способные обеспечить достаточную силу тяги для вывода корабля в нижнюю часть земной орбиты. Формально космос начинается в 100 км от поверхности Земли — именно на эту высоту и доставляет туристов космолёт. Сила земного притяжения здесь чрезвычайно мала, но это ещё не орбита, на которой можно было бы закрепиться — для этого у космолёта недостаточно тяги (тем более, что двигатели выключаются примерно на высоте 80 км и весь последующий полёт проходит в тишине). Гравитация Земли постепенно берёт своё — и корабль с туристами на борту начинает неумолимо стремиться к планете. «Борьба» инженерной мысли и законов притяжения длится около 6-7 минут, в течение которых космические туристы могут испытать все радости нахождения в звёздных высях: невесомость, сумасшедшей красоты виды и в буквальном смысле неземная тишина.
Вариант № 3 — Предкосмос, или полёт в стратосферу
Формально подойдя к вопросу, полёты на максимальной высоте 23-25 км нельзя считать космическими, так как условная граница космоса — так называемая линия Кармана — проходит на высоте 100 км над уровнем моря, то есть в 4 раза выше. Тем не менее, высотные полёты имеют своих почитателей — стоят относительно недорого, отправиться можно хоть завтра, впечатления же дарят поистине замечательные. И пусть нырнуть в звёздную черноту не удастся, но увидеть облака где-то далеко под собой и скруглённый к полюсам горизонт вполне реально.
Высотные полёты проводятся на отечественных истребителях МиГ-29 и МиГ-31, пространно говорить о которых нет нужды — всем и так известно, что это самые быстрые, надёжные и не имеющие конкурентов детища российского боевого самолётостроения. В кабине самолёта для туриста предназначено место второго пилота — позади первого. Тем не менее, обзор ничто не затрудняет — «фонарь» кабины прозрачный во всех направлениях. Перед туристом также расположены всевозможные приборы — высотомер, показатели перегрузки, скорости и т. д. После краткого инструктажа на земле, выбора высотного костюма и шлема и облачения в амуницию пилот и турист занимают свои места и даётся команда на взлёт. По отзывам летавших, уже на этом этапе ощущаешь, что происходит нечто необыкновенное: едешь в стеклянном куполе с панорамным обзором на пятиметровой высоте. После взлёта истребитель в мгновение ока оказывается над облаками: кажется, что только-только из-под шасси ушла земля — и вот уже внизу расстилается бесконечная белая перина. Несколько минут уйдёт на то, чтобы достичь стратосферы, и на высоте более 22 км самолёт будет рассекать «предкосмос» на сверхзвуковой скорости порядка 2500 км/ч. Будет всё: и фигуры высшего пилотажа, и головокружительные скорости, и остановка двигателя на сумасшедшей высоте, и проходы, почти чиркнув, вдоль взлётно-посадочной полосы, и вновь облака. Полёт длится около часа, и по его окончании туристу выдаётся соответствующий сертификат.
Вариант № 4 — Полёт «0-гравитация»
Самый щадящий вариант приобщения к просторам Вселенной — параболический полёт на родных «Илах» или иностранных «Боингах», переоборудованных под радости невесомости и свободного падения. Собственно, к космосу такое путешествие имеет только одно отношение — отсутствие земной гравитации. В остальном же, это скорее обычный полёт на гражданском самолёте — те же высоты, тот же вид из окна. Вся фишка в его траектории, схожей с движением поезда на американских горках. В графическом изображении её можно представить в виде параболы (для тех, кто подзабыл школьный курс геометрии — высокая и узкая арка). Самолёт с туристами на борту круто взмывает вверх, набирает достаточную высоту и так же резво устремляется вниз, чуть зависнув в верхней точке параболы. Тело моментально «легчает» и тут же становится невесомым — как если бы вы тронулись вниз в кабине скоростного лифта. В реальности самолёт с ускорением падает на землю, а туристы просто свободно перемещаются внутри его корпуса. Такая искусственная невесомость длится не более 30 секунд — планета приближается стремительно, а самолёт ещё нужно успеть вывести из пике. Дальше — заход на посадку и ничем не примечательное приземление на аэродроме.
Тем, кто пока не располагает достаточными средствами для путешествия в Космос, посоветуем не расстраиваться: почувствовать себя космонавтом можно и за гораздо меньшие деньги. Обратите внимание на нашу страничку Как приобщиться к Космосу и не вылететь в трубу.
Источник
# факты | Как космонавты передвигаются в открытом космосе?
Многие видели фильм «Гравитация» и многие были впечатлены, но как хотел режиссер фильма, главное в фильме «эмоции и сюжет», а не технические моменты. Как космонавты перемещаются на орбите в открытом космосе? Неужели ползает, цепляясь за обшивку летательного аппарата, обмотанный бечевой вокруг пояса?
Представьте: космонавт медленно ползет по поверхности космической станции, приближаясь к месту неисправности. Но вдруг обнаруживает, что цепочка, соединяющая его со шлюзом, коротковата — не хватает пары метров. Подумав минутку, он отстегивает от пояса карабин, чтобы прикрепить его к ближайшей скобе. Но случайно рванувшись за вылетевшим из рук инструментом (и такое бывает, теряют инструменты), космонавт перестает быть одним целым со станцией и раскручиваясь, летит куда-то в сторону альфы Центавра. Всё?
Нет, космонавт даже и не думает паниковать. Достав пару устройств, похожих на пистолеты, космонавт целится куда-то во мрак и спускает крючки. Из сопел «пистолетов» вырывается сжатый воздух и в полном соответствии с третьим законом Ньютона реактивная сила возвращает скафандр с нашим земляком на станцию. Умело используя реактивную силу, космонавт все-таки добирается до места ремонта, ради которого и выбрался за борт.
Первое устройство, с помощью которого космонавты могли передвигаться в космосе, создали американцы. HHMU было похоже на ручное оружие, простое, но жутко неудобное, поэтому дальнейшая его разработка была приостановлена.
Реактивный пистолет HHMU
Реактивный пистолет для перемещения.
Примерно так выглядела картина работы в безвоздушном пространстве для первых людей в космосе. В рамках американской программа «Джемини» первое устройство для свободных маневров в космосе было именно «реактивным пистолетом». HMNU (Hand-Helded Maneuvring Unit, или «ручное устройство маневрирования») работало на основе сжатого кислорода, и всякий раз, когда астронавт корабля «Джемини-4» Эдвард Уайт выходил в космос, он брал его с собой. Разумеется, с таким пистолетом до Луны не долетишь, но он все же давал куда более прочную надежду, чем страховочный фал связи с кораблем. Однако минимум одна рука астронавта была занята, и это было не очень хорошо.
Советское устройство 21 КС
Подобное перемещение имело ряд недочетов.
- Ранец с запасом сжатого газа и системой управления
- Сопла бокового смещения
- Отгибаемые подлокотники с рукоятками управления
Пятьдесят лет назад всем казалось, что космос без пяти минут освоен и вот-вот мы начнем строить колонии на Луне. Но чтобы строить дивный новый мир на орбите, безусловно, требовались устройства для индивидуального передвижения. Реактивные пистолеты быстро отошли на задний план, поскольку «целиться» приходилось в пустоту, а выстрелы не всегда попадали в «яблочко». Безвоздушный строитель должен четко и надежно ориентироваться в пространстве, попадать именно в ту точку, в которую хочет, иметь большую автономность и выбор действий для комфортной работы.
«Реактивная подкова»
УПМК и его части
- Первое советское устройство перемещения и маневрирования космонавта (УПМК), выполненное в форме подковы с твердотопливными двигателями, так и не было испытано в космосе.
- Батарея твердотопливных двигателей УПМК
Уже в начале второй половины 20 века стало известно, что человек проще управляется с линейной скоростью и передвижением, чем вращательными движениями. Поэтому система автономного перемещения в пространстве должна быть частично автоматизированной и ограничивать угловые скорости и ускорения. Выяснили, что космонавт не должен вращаться быстрее, чем со скоростью 40-50 градусов в секунду. К тому же, было бы неплохо, если система сама определяет координаты или хотя бы ориентацию относительно цели и места возврата. Связь с кораблем или Землей должна быть непрерывной, и все это великолепие — в течение нескольких автономных часов. Но представьте: 60-е годы, чтобы позволить космонавту столько бонусов, понадобился бы агрегат в сотни, если не тысячи килограммов. Конструкторам пришлось искать компромисс между ручным и автоматическим управлением. Да-да, полуавтоматика.
А вот советское устройство перемещения и маневрирования космонавта (УПМК), которым пользовались корабли «Восход», а позднее и военные станции «Алмаз», обещало очень многое. «Подкова» как бы обнимала скафандр с астронавтом. Перемещение обеспечивали два блока: разгонный и тормозной, каждый из 42 пороховых двигателей, каждый из которых разгонял космонавта на 20 см/с. Облететь стометровую МКС с такой скоростью можно было за 10 минут. Медленное движение было невыгодным, быстрое — опасным и тоже невыгодным. Система управлялась джойстиком на подлокотнике, а автоматика, ура, ограничивала скорость разворота.
Весило УПМК 90 кг, а аккумуляторы позволяли работать в открытом космосе до четырех часов в автономном режиме. Если бы космонавта унесло в космос, он мог бы разогнаться и лететь в одном направлении со скоростью 32 м/с. В космонавтике этот параметр называется характеристической скоростью устройства.
К сожалению, испытать УПМК в открытом космосе советским космонавтам не удалось.
Реактивный ранец
Так можно перемещаться и на Земле, и в космосе.
Предыдущие варианты установок для перемещения использовали в основном твердое ракетное топливо. Но ради повышения характеристической скорости и улучшения маневренности пытались использовать и жидкое.
AMU (Astronaut Maneuvering Unit) — первый американский реактивный ранец — использовал в качестве топлива 90-процентную перекись водорода. Весила штуковина 75 кг, из которых 20 занимали системы жизнеобеспечения, а 11 — топливо. Характеристическая скорость AMU превышала аналогичный параметр советской модели почти в два раза — 76 м/с. На орбите AMU крепилось на приборно-агрегатном отсеке корабля снаружи. Как выглядела работа астронавта в открытом космосе?
Все самые свежие новости из мира высоких технологий вы также можете найти в Google News.
Будучи в скафандре, космонавт выходил из гермокабины, при помощи поручней добирался до устройства и напяливал его как ранец. После этого можно отрываться от аппарата и начинать маневры. В общей сложности астронавт и AMU весили 185 килограммов. Движение в космосе обеспечивали 16 небольших ракетных двигателей. Как прошли испытания AMU?
Тестирование системы пришлось на июнь 1966 года во время полета корабля «Джемини-9А». Но все прошло на редкость ужасно. Юджин Сернан с превеликим усердием дошел до установки, залез в нее, но внезапно обнаружил, что ничего не видит. Пока астронавт добирался по открытому космосу до AMU, его шлем залило потом. А рукой его не вытереть. К тому же, Сернан не смог манипулировать джойстиком AMU — рука не дотянулась, а когда дотянулась, он сломал рукоятку. В общем, пришлось вернуться в корабль.
Только к 80-м годам аппаратура стала миниатюрнее и легче, увеличился резерв массы для дополнительных приборов. Долгожданное масштабное строительство, космический коммунизм так и не наступил. Устройства передвижения космонавтов должны были теперь служить разве что обследованию спутников, а также проверке наружного состояния станции. Для этих задач полной автоматизации процесса уже не понадобилось. Но все же космонавтов ждали перемены.
Средство передвижения космонавта (СПК) 21КС
«Сфоткай, типа в космосе летаю»
В феврале 1990 года космонавты А. Викторенко и А. Серебров получили возможность испытать в космосе устройство СПК 21 КС, поочередно облетев на нем станцию «Мир». Журналисты называли его «космический мотоцикл», но на деле оно оказалось жутко неудобным. Как говорил Серебров, «поскольку руки у космонавта жестко прикреплены к рукояткам, то он толком не мог ничего поделать с грузом, значит для транспортировки СПК использовать невозможно».
21КС (СПК), разработанное в Советском Союзе, могло работать в двух режимах: экономичном и форсированном. Первый режим ограничивал линейные и угловые скорости возле станции или спутника-мишени. Разворот кругом, поскольку угловая скорость была крайне ограничена, длился не менее 20 секунд. Форсированный режим служил для быстрого перемещения на безопасном от станции расстоянии и для экстренного реагирования в случае столкновения. Сжатый воздух, который служил топливом для реактивных сопел, хранился как у дайверов в двух 20-литровых баллонах под давлением 350 атмосфер и выпускался через 32 сопла. Пульты управления располагались на двух консолях — под руками космонавта.
Подписывайтесь на наш канал в Яндекс Дзен. Там можно найти много всего интересного, чего нет даже на нашем сайте.
Первые летные испытания 21КС прошли в феврале 1990 года. Серебров и Викторенко выходили в открытый космос из модуля «Квант-2» и удалялись от станции на 35-45 метров. Да, они использовали страховочную лебедку, но в штатном режиме СПК должен был работать без нее, удаляясь от станции «Мир» на 60 метров и от станции «Буран» на 100. Почему такая разница? В случае неполадок СПК «Буран» мог легко догнать космонавта.
MMU: Manned Maneuvering Unit
Брюс Маккэнделс в MMU
Наши сделали 21КС, подглядев у американцев пилотируемый маневрирующий блок MMU. Будучи по конструкции похож на 21КС, он обладал меньшей характеристической скоростью и весил на 30 кг меньше. В двух алюминиевых баллонах, усиленных кевларом, содержалось 6 кг азота, который и служил топливом для реактивного движения системы. В отличие от советской системы, MMU применялся для решения практических задач.
В 1984-1985 годах американские астронавты при помощи MMU сняли с орбиты несколько телекоммуникационных спутников, которые не дошли до расчетных орбит. Джозеф Аллен и Дейл Гарднер «отловили» Westar VI и Palapa B2. «Челленджер» доставил их на Землю. Но несмотря на успех MMU, катастрофа «Челленджера», которая по словам очевидцев «травмировала нацию» и чуть не привела к закрытию космической программы вообще, поставила крест и на MMU. Кроме того, стоимость пилотируемых полетов оказалась настолько велика, что дешевле было бы запускать новый аппарат, чем отправлять к сломанному человека-ремонтника.
Теперь, чтобы возобновить интерес к разработке пилотируемых средств управления для работы в космосе, нам нужно начать освоение Луны и Марса.
Что применяется в космосе сегодня?
На устройства передвижения пока возлагают немногие задачи. Если космонавт случайно удалился от станции во время выхода в открытый космос, например. УСК (российское устройство спасения космонавта) крепится сзади к скафандру «Орлан-М» и питается от его батарей. С ним можно выйти через люк диаметром 0,8 метра. Американцы используют похожее УСК — SAFER (Simplified Aid for EVA Rescue, или упрощенное устройство для спасения космонавта при внекорабельной деятельности), и применяли его уже не менее чем сто раз во время выхода в открытый космос.
Источник