Наименее стойкой оказалась модель из алюминия. Она обгорела за 5 секунд на 30,5 мм. Наиболее стойкими оказались графит и текстолит. Конус из графита за 45 секунд обгорел всего на 7 мм. Текстолитовая модель в течение 10–15 секунд обуглилась, а затем приобрела почти такие же свойства, как и графит.
Располагая этим графиком, инженеры определили величину обгорания исследованных материалов за одинаковое время применительно не только к моделям, но и к большим конструкциям. Если принять это время равным 5 секундам, то получаются следующие любопытные величины. За 5 секунд обгорание графита равно 1,4 кг с каждого квадратного метра, нейлона-4,2 кг, текстолита — 5,6 кг, меди — 70 кг, нержавеющей стали — 77 кг, алюминия-84 кг. Приведенные данные показывают, что выгоднее всего носовую часть корабля покрывать не металлами, а углеродистыми материалами — графитом, нейлоном и им подобными материалами.
Высокая стойкость углеродистых материалов объясняется тем, что они имеют более высокую температуру плавления, чем металлы. Конечно, эти материалы имеют и недостатки. Так, графит весьма, хрупок, при очень быстром нагреве он может растрескаться. Другие углеродистые материалы при высоких температурах быстро обугливаются и теряют прочность. Например, из бакелита и нейлона не удастся изготовить силовые элементы корабля, подвергающиеся нагреву. Для этого придется опять обратиться к жаропрочным сплавам.
Тугоплавких металлов в век космической техники потребуется много. Вот почему металлурги ряда стран усиленно разрабатывают наиболее эффективные методы производства жаропрочных сплавов.
В одном из журналов [30] недавно был описан проект строящегося «космического цеха» для прокатки листов из молибдена, титана и других металлов. «Космический цех» длиной 24 м, шириной 12 м и высотой 6 м будет наполнен не обычным воздухом, а инертным газом — аргоном. Нагрев и обработка металлов в аргоне не сопровождается их окислением: благородный газ аргон не взаимодействует с металлами. В цехе, изолированном от атмосферы, будут установлены прокатный стан, молот, оборудование для сварки и плавки металлов.
Для работы в этом цехе человеку придется надевать специальный скафандр. Кислород, необходимый для дыхания, будет поступать по шлангу из баллона.
Чтобы изучить поведение сильно разогретых металлов в условиях разреженной атмосферы, строят вакуумные лаборатории, в которых человек будет работать также в защитном скафандре (рис. 15).
Рис. 15.Век исследования космических далей, в который вступило человечество в октябре 1957 года, — век бурного развития новых наук, новых областей знаний. Стремительный прогресс многих отраслей техники и промышленности ускоряет проектирование и создание летательных аппаратов, способных не только преодолеть оковы земного притяжения, но и вернуться через «атмосферный барьер» на Землю. Всестороннее исследование и широкое применение новых методов испытания космической техники, несомненно, приблизило тот день. когда человек отправился в исследовательский полет вокруг Земли и затем благополучно возвратился на родную планету.
КОРАБЛЬ ВОЗВРАЩАЕТСЯ
(Вместо заключения)
Непрекращающуюся борьбу ученых за раскрытие новых тайн природы справедливо сравнивают со штурмом прочно обороняемого многоэтажного здания. Авангард прорывается на новый этаж, а следующие за ним подразделения развивают успех. Значительно труднее по сильно укрепленному узкому проходу прорваться на следующий этаж, чем занять на нем все остальные комнаты.
Когда наши ученые запустили на орбиту вокруг Земли первый в истории искусственный спутник, советская наука взяла неприступный прежде этаж великого здания непознанного. Затем наступил период быстрого роста веса спутников и увеличения апогея орбит. Это — развитие успеха вширь.
Новым успехом в штурме твердынь науки было взятие второй космической скорости, которая позволила летательным аппаратам преодолеть никем еще до этого не преодоленную силу притяжения Земли, достичь Луны, выйти на орбиту Солнца.
Запуск искусственных тел в космос стал делом привычным. Один за другим уходили за пределы атмосферы огромные космические лаборатории. Уходили и, к сожалению, не всегда возвращались. Первые спутники сгорали в плотных слоях атмосферы, когда их орбиты приближались к Земле. Ведь запущенное даже в разреженную среду — в преддверие космоса — небесное тело не может бесконечно долго находиться на первоначальной орбите. В результате сопротивления среды орбита все больше приближается к Земле.
Летательный аппарат, посланный с нашей планеты, должен вернуться снова на нее. Только тогда ученые будут располагать самыми полными, а значит, и наиболее ценными данными, необходимыми для научных выводов. Только после овладения методами возвращения летательных аппаратов из космоса стал возможным полет человека в межпланетные дали.
До 20 августа 1960 года мировая наука не располагала практическим примером возвращения из космоса летательного аппарата. Эта проблема была не менее грандиозной по своей значимости, не менее сложной по исполнению, чем, например, облет Луны межпланетной станцией и передача на Землю изображений невидимого полушария нашего естественного спутника.
Вот почему взволновавшая весь мир весть о благополучном возвращении из космоса корабля с живыми существами на борту расценивалась всем человечеством как завоевание нового этажа в великом здании мировой науки.
Каким же образом совершал посадку космический корабль, который нес на борту Стрелку и Белку?
Прежде всего нужно было достаточно плавно уменьшить скорость корабля от космической до обычной посадочной.
Космический корабль, летящий по круговой орбите вокруг Земли на высоте чуть больше 300 км [31], за каждую секунду пролетал почти 8000 м. В момент же приземления контейнер с четвероногими разведчиками имел скорость всего 6–8 м/сек. Следовательно, скорость удалось снизить больше чем в тысячу раз!
Выведенный мощной ракетой на круговую орбиту корабль отделился от последней ступени ракеты, и тут же была включена система ориентации. Продольная ось корабля установилась по направлению полета, поперечная-перпендикулярно плоскости орбиты, а вертикальная ось-по местной вертикали [32].
На первых же этапах движения корабля важно было узнать реальные значения скорости полета, точно определить истинную орбиту. Наблюдения за кораблем велись с наземных станций. Информация по линиям связи автоматически передавалась в вычислительные центры, где обрабатывалась на электронно-счетных машинах. В результате были получены точные данные об орбите, а это позволило ученым составить достоверный прогноз движения корабля и заранее рассчитать— время подачи команды на спуск.
Точность всех данных имела решающее значение. Ведь ошибка в определении скорости корабля на один метр в секунду, т. е. всего на одну сотую процента, могла привести к отклонению точки приземления почти на 50 км. Еще большее отклонение могла дать погрешность в определении направления движения. Ошибка в одну угловую минуту привела бы к отклонению точки приземления почти на 60 км.
Рис. 16.По такой орбите возвращался на Землю второй космический корабль
Управление космическим кораблем велось из координационно-вычислительного центра по заранее намеченной программе. На 18-м обороте из центра была подана команда на спуск с расчетом на приземление в заданном районе. По сигналу с земли включилась тормозная двигательная установка и скорость корабля стала постепенно уменьшаться. Под действием земного притяжения корабль сошел с круговой орбиты (рис. 16).
Огибая Землю, корабль все больше погружался в атмосферу. Из-за торможения перегрузка в кабине в определенный момент достигла десятикратной. Стенки корабля от трения о воздух начали раскаляться. Однако специальная тепловая защита корабля предохранила его от сгорания [32].
Пролетев с момента начала торможения 11000 км, космический корабль оказался в плотных слоях атмосферы-на высоте 7000 м. В этот момент по команде бортовых барометрических реле была сброшена крышка катапультного люка, после чего контейнер с животными и с кабиной корабля катапультировался. Можно было, конечно, и не катапультировать контейнер: небольшая скорость приземления корабля — 10 м/сек — могла оказаться безопасной для космических путешественников, однако для большей надежности использовалась и резервная система приземления.
Кабина корабля и контейнер приземлились всего в 10 км от расчетной точки-на ровном лугу, окруженном пашнями. Свидетелями этого исторического события стали работавшие неподалеку колхозники. Они окружили необычного «гостя» из Вселенной и с интересом его разглядывали.
