Наиболее загадочным спутником Урана предстал Умбриэль. В самом деле, соседние Ариэль и Титания буквально испещрены шрамами метеоритного и тектонического происхождения, а на светло-пепельном лике этой луны, представляющей собой отличную космическую мишень диаметром 1100 км, планетологам не удалось обнаружить ни признаков геологической активности, ни даже следов столкновений с метеоритами. На ровном, «тщательно ухоженном» диске отчетливо видно лишь странное, фантастической яркости кольцо. Отчего же эта луна так прекрасно сохранилась? Благоприятные космические условия или косметические ухищрения… инопланетной технологии?
Но — досужие догадки в сторону. Для того чтобы получить лучшую из сделанных «Вояджером-2» цветных фотографий поверхности Ариэля, специалистам пришлось прибегнуть к компоновке этого изображения, используя отдельные фотографии южного полушария Ариэля, сделанные через зеленый, голубой и фиолетовый фильтры с расстояния в 170 тыс. км. Большая часть видимой поверхности, на которой различимы детали до 3 км, густо покрыта кратерами и пересечена трещинами, а также неровными долинами и рвами. Некоторые из наиболее крупных долин частично заполнены сравнительно молодыми образованиями, на которых кратеров не столь много. Ярко освещенные области представляют собой в основном края небольших кратеров. Большинство кратеров неразличимы из-за их малости, хотя один из них, диаметром около 30 км, хорошо виден в средней части снимка. Подобные молодые образования на Ариэле формировались, вероятно, в течение длительного геологического (читай — ариэлогического) периода. Несмотря на то что диаметр этой луны Урана составляет всего 1200 км, она, по мнению планетологов, претерпела в прошлом значительные геологические преобразования.
Выполнив научную программу, «Вояджер-2» прибег к навигационному маневру, предложенному Ф. Цандером еще в 20-е годы и позволяющему сократить расход топлива и время перелета.
Реактивным двигателем траектория зонда была скорректирована так, что, подобно трамплину, мощное гравитационное поле Урана отбросило его в сторону Нептуна. Таким образом, изменив направление полета, «Вояджер-2» 24 августа 1989 года должен пролететь в 7500 км от облачного слоя еще одной планеты загадок. А что далее? По образному выражению американского астрофизика К. Сагана, этот межпланетный зонд ждет межзвездное будущее.
«Буранный полустанок» на пути во вселенную
В начале 1968 года космонавты — выпускники Военно-воздушной академии им. Н Е, Жуковского защищали необычный — комплексный — диплом. Сводным коллективом, в который вошли Г Титов, А. Николаев, А. Леонов, П. Попович, В. Быковский и другие, верховодил Ю. Гагарин. По предложению С. П. Королева ему предоставили полномочия Главного конструктора.
Эта дипломная работа, необычная способом своего написания, куда более удивительна темой. Речь шла о разработке аэрокосмического аппарата, космолета. По нынешнему — космического челнока… Для оживления фантазии Леонов выдал тогда и иллюстрированное приложение «в двух картинах». На первой в полном соответствии с проектом он изобразил самолет, с гиперзвуковой скоростью летящий на фоне черного неба. На другой — радостный миг посадки…
…Радостный миг посадки. Шасси космического корабля «Буран», буквально раскаленного после головокружительного «слалома» в плотной земной атмосфере, нежно и в то же время академически точно касается бетонки, С сухим орудийным треском вспыхивает шелк парашютных салютов. Робот-пилот ударяет по тормозам, «Буран» послушно останавливается где-то посередине полосы. Первый 205-минутный космический полет завершен.
Попытаемся ответить на вопрос; как же удалось создать этот гибрид искусственного спутника Земли и самолета, что способен в течение получаса сбросить скорость с 28 тыс. км/ч до 340?..
«Буран» действует в паре только с «Энергией» (обратное неверно: в отличие от «Шаттла» она способна вывозить на орбиту и «Буран», и любой другой груз массой выше ста тонн. Для справки: «Шаттл» на такое просто-напросто не способен, его возможности гораздо скромнее — 29,5 т, потому что его вторая ступень с основным ЖРД расположена на самом корабле. В этой особенности компоновки двигателей нашей универсальной многоразовой ракеты-носителя — все дело).
Напомним: центральный блок «Энергии» диаметром 8 и длиной 60 м несет на себе самолет-спутник, а также четыре боковых блока первой ступени. Каждый из них оканчивается самым мощным в мире четырехкамерным ЖРД с тягой по 800 т, работающим на кислороде и углеводородном горючем, суммарная тяга всех двигателей достигает 3600 т. К моменту обрыва от Земли мощность, развиваемая стартовыми двигателями, достигает 170 млн. л. с. Это вдесятеро больше, чем у самого мощного (до недавнего времени) отечественного носителя «Протон» и почти в 1,3 раза больше, чем у самой мощной американской ракеты «Сатурн-V».
Теперь проследим за развитием событий после взлета «Энергии». Примерно на 50-километровой высоте отстреливаются боковые блоки первой ступени. Отработав свое, они падают в заданном районе. Поскольку ракетные двигатели, а главное — электронная начинка блоков могут быть использованы не один, а несколько раз (в этом и заключается одна из сторон концепции многоразовости), их в будущем намечено снабдить системой спасения. Специальное устройство аэродинамического торможения замедлит их движение в атмосфере, вследствие чего они приземлятся в пределах территории нашей страны.
На высоте примерно 150 км от центрального блока отделяется и сам корабль. Его скорость к этому времени достигнет 6 км/с. «Энергия» в данном случае не выводит полезную нагрузку непосредственно на орбиту ИСЗ, иначе возвращение ее на Землю было бы затруднено. На опорную круговую орбиту космический челнок добирается с помощью собственных маршевых двигателей.
Чтобы стать искусственным спутником Земли, ему необходимо «добрать» недостающие 2 км/с. Поэтому еще дважды, в общей сложности на 100 с, запускается объединенная двигательная установка корабля. Наконец, освободившись от пут земного тяготения, «Буран» совершает свой первый виток в безвоздушном пространстве.
Этот летательный аппарат в одно и тоже время похож и на «располневший» сверхзвуковой истребитель, и на «похудевший» «Руслан». Треугольное крыло двойной стреловидности, элероны и другие органы управления, типичные для сверхскоростных машин, — все это свидетельство причастности к «сверхзвуковой» самолетной элите.
Главное в «Буране» — его способность транспортировать на орбиту грузы, причем немалые. В его довольно-таки объемистом корпусе, разделенном на три отсека — носовой, средний и хвостовой, — главное место занимает средний грузовой отсек шириной 4,6 и длиной 18,3 м (такой же и у «Шаттла»). Сюда ведет люк с открывающимися створками — они занимают большую часть длины фюзеляжа, здесь легко поместится базовый модуль станции «Мир», спутник связи или какой-либо иной груз массой до 30 т. В носовом отсеке размещена герметичная кабина для будущих экипажей, ее объем 73 м — (Пока еще идут испытания многочисленных систем, здесь царствует электронный мозг робота-пилота.)
В хвостовой части корабля смонтированы двигатели, предназначенные для маневрирования на орбите. Кроме того, и в носовой, и в хвостовой частях фюзеляжа установлены блоки сопел управляющих газодинамических двигателей — они включаются при маневре в разреженных слоях атмосферы.
Пожалуй, за всю историю авиации и космонавтики аэродинамикам, прочнистам, материаловедам да и другим специалистам не приходилось решать столь сложных, подчас противоречивых задач. С одной стороны, конструкция космолета должна быть легкой, с безупречным аэродинамическим профилем, с другой — она не должна терять трудоспособности в самых тяжелых температурных и прочих условиях, должна легко переносить вибрацию и удары, ледяной холод космоса и плазменный жар аэродинамического торможения. При спуске в плотных слоях атмосферы температура «наветренных» кромок крыльев, фюзеляжа, двигателей подскакивает до 1500–1600 °C, что выше точки плавления традиционных материалов. Впрочем, последних в конструкции «Бурана», пожалуй, и не сыскать. Даже металлу века — алюминию и его сплавам пришли на смену более прочные и стойкие титановые, бериллиевые, ниобиевые сплавы, а также неметаллические и композиционные материалы с различными наполнителями. Разумеется, прежде чем попасть на борт «Бурана», они всесторонне испытывались и в лабораторных. и в космических условиях. Как и в случае со «Спейс Шаттлом», предметом особых забот конструкторов «Бурана» стало создание надежного теплозащитного покрытия. Ведь область гиперзвуковых полетов (речь идет о скоростях свыше 5 м, то есть впятеро превышающих скорость звука) до последнего времени оставалась «терра…», а лучше сказать «аура инкогнита» для наисовременнейших образцов авиационной техники. Как бы ни бушевали плазменные смерчи на плоскостях спускающегося с орбиты аппарата, температура силовой оболочки корпуса не должна превысить 150 °C, иначе — потеря необходимых прочностных качеств. Мощный тепловой удар принимала на себя и успешно гасила теплозащита «Бурана», Девять тонн — такова масса высокотемпературной «кольчуги». Составлена она из почти 39 тысяч элементов, отличающихся друг от друга размерами и тепло-физическими свойствами. Корпус облицован плитками, в основе которых — тончайшее кварцевое волокно и гибкие элементы высокотемпературной органики, Носовой кок, передние кромки киля, крыльев, где тепловые напряжения наиболее сильны, защищены покрытием из специального, созданного на основе углерода, конструкционного материала.
