Максимальное ускорение развивается на первом этапе, когда работают все четыре ускорителя первой стадии. Это позволяет развить мощность в 9 миллионов лошадиных сил и обеспечить более быстрый разгон, чем у болида Формулы-1.
По мере сгорания топлива ракета становилась легче, но ускорение все равно растет, перевалив за значение 4 g.
Это было удивительное чувство – меня все сильнее вжимало в кресло, мышцы живота напряглись; я сосредоточился на правильной технике дыхания, которую отрабатывал несколько месяцев на тренировках в центрифуге… и одновременно старался удержаться от радостного смеха.
После первого сброса произошел сильный толчок, а затем быстрое замедление. Возникло ощущение, что нас толкнули и теперь мы падаем. Вскоре скорость вновь начала расти, хотя и намного спокойнее, чем на первой стадии. Именно на второй стадии я показал в камеру большой палец. Одной из обязанностей командира в ходе взлета является включение камер, чтобы центральное командование могло видеть всех членов экипажа в разные моменты времени. Когда Юрий включил камеры, ускорение было только 1,5g, поэтому было легко поднять руку и помахать.
Еще один толчок, и произошел сброс второй ступени; остался последний, третий сегмент с топливом, и наш КК на его вершине. Мне показалось, что третий этап был самой волнующей частью. Хотя ускорение не было столь же агрессивным, как на первом этапе, ракета, уже поднявшись в космос, в этой точке была в почти горизонтальном положении. Чувство чистой скорости было ошеломляющим, и я, помню, думал: «Как долго это может продолжаться?» После сброса третьей ступени вновь последовал толчок, а затем стало устрашающе тихо, и вдруг предметы внутри корабля начали парить – мы вышли на орбиту.
В: Когда заканчивается и начинается космос?
О: Официально принято считать, что граница между «небом», или атмосферой Земли, и космосом находится на высоте 100 км. Эта граница называется «линией Кармана» (названа в честь Теодора фон Кармана, венгерско-американского инженера и физика). Но все не так просто. Нашу атмосферу трудно измерить, потому что она становится все тоньше по мере увеличения высоты.
Расстояние в 100 км фактически помещает нас в термосферу, которая простирается от 80 км до 500-1000 км. Таким образом, МКС, вращающаяся вокруг Земли на высоте около 400 км, находится именно в термосфере. Это, конечно, космос, но там все еще есть молекулы газов, составляющих воздух. Тем не менее этот «воздух» настолько разрежен, что одна молекула должна пролететь около одного километра, прежде чем случайно встретиться с другой молекулой (насколько эта молекула одинока, можно понять, зная, что сейчас в ваших легких сейчас находится около 3×1022 молекул газа, или 30 000 000 000 000 000 000 000 000 молекул). И все же действия этой крайне разреженной атмосферы достаточно, чтобы создать небольшое сопротивление, которое приводит к тому, что орбита МКС снижается в среднем на два километра каждый месяц. Вот почему МКС должна периодически перестраиваться, иначе она упадет на Землю. Другие спутники, такие, например, как космический телескоп «Хаббл», орбита которого пролегает на высоте около 560 км, также находятся под действием этого сопротивления и медленно опускаются к Земле.
МКС также перемещается в ионосфере, которая включает в себя термосферу и распространяется далее, вплоть до экзосферы. Ионосфера представляет собой слой атмосферы, ионизированный солнечной и космической радиацией; атомы, лишенные электронов, оставляют за собой оболочку из энергетически свободных электронов и положительных ионов, которая окружает Землю. Для нас хорошо то, что ионизированные газы отражают радиоволны в диапазоне; это делает возможным передачу радиосигналов коротковолнового диапазона на значительные расстояния (в качестве альтернативы вы могли бы, конечно, просто использовать Skype, Face Time, Snapchat…).
Экзосфера простирается до умопомрачительной высоты в 10 000 км, а дальше сливается с солнечным ветром. Космос? Да. Но некоторые ученые считают, что космос начинается на высоте 50 км, на вершине стратосферы, ведь 99 % воздуха в нашей атмосфере находится ниже этой черты. Но Международная федерация астронавтики решила, что линия Кармана будет пролегать на высоте 100 км, где атмосфера Земли настолько ничтожна, что обычные самолеты не могут передвигаться достаточно быстро, чтобы создать аэродинамический подъем.
В: Почему ракетам необходимо двигаться так быстро?
О: Одно дело – попасть в космос, но совсем другое – остаться там. Если двигатель ракеты «Союз» перестанет работать на высоте 100 км, то вы, хотя и попадете в космос, надолго там не задержитесь. Это обусловлено тем, что пока еще не развита достаточная скорость, чтобы остаться на орбите. Вместо этого ракета начнет двигаться по суборбитальной траектории и под действием земного притяжения в конце концов упадет на Землю. Разница между орбитальной и суборбитальной траекторией в том, что при движении по орбитальной траектории скорость настолько велика, что падения не произойдет, поскольку сила притяжения Земли, действующая на корабль, компенсируется кривизной земной поверхности. Вообще, на орбите можно оставаться вечно, если не случится воздействия какой-либо внешней силы. Волшебная скорость, необходимая для того, чтобы удержаться, называется первой космической скоростью и составляет 7,9 км/с, или 28 440 км/ч, – это примерно в десять раз выше скорости пули… вот почему ракетам необходимо двигаться столь быстро!
В: Сколько времени требуется для достижения космоса? – Jake@trislowe
О: Что ж, это зависит от ракеты-носителя, а точнее, от соотношения тяги и веса. Конечно, важны и другие факторы (к примеру, лобовое сопротивление, динамическое давление и структурные ограничения), но если в двух словах, то ситуация здесь такая же, как и с обычным автомобилем: мощный двигатель при прочном, легком и аэродинамическом каркасе обеспечит более быстрое достижение пункта назначения. Что касается «Союза», то, если считать, что космос начинается на высоте 100 км, вы доберетесь туда чуть больше чем за три минуты. К этому времени вы уже будете путешествовать в несколько раз быстрее скорости звука. Первый американский астронавт Алан Шепард летел на ракете MercuryRedstone 5 мая 1961 года. Она была разработана на основе армейской баллистической ракеты и, хотя не могла развить необходимой орбитальной скорости, отличалась небольшими размерами и весом, что означало очень быстрое путешествие в космос. Шепард добрался до высоты 188 км примерно через две с половиной минуты, испытав перегрузку в 6,3 g на пути вверх. Должно быть, это был забавный полет!
В: Сколько времени требуется, чтобы выйти на орбиту?
О: Когда мы преодолели эту важную границу (высоту 100 км) и вышли в космос, «Союзу» потребовалось чуть больше времени, чтобы преодолеть еще 230 км. От стартовой площадки до орбиты полет занял 8 минут 48 секунд – это может показаться быстрым путешествием в космос, но, уверяю вас, время тянется долго, когда ты сидишь на головке ускоряющейся пули!
В: Что космонавты делают в ходе запуска – вы управляете космическим кораблем или это осуществляют компьютеры?
О: Во время запуска основной задачей команды является мониторинг всех систем. Весь процесс запуска автоматизирован, и экипаж вмешивается только в случае чрезвычайной ситуации.
Помимо этапов отделения частей ракеты, описанных ранее, во время запуска происходят еще несколько важных событий. Один из них – сброс носового, или головного, обтекателя, который защищает находящийся под ним космический корабль. За отметкой 80 км бóльшая часть атмосферного воздуха остается позади. Сопротивление в этот момент очень мало, а значит, аэродинамический нагрев поверхности КК в результате высокоскоростных столкновений с молекулами воздуха также очень мал. Выполнив свою работу по защите корабля в момент прохождения через нижние слои атмосферы, носовой обтекатель становится мертвым грузом – самое время избавиться от него.
