Пилотируемая астралонаффтика

20 февраля 1962 года, как утверждает википедия, Джон Гершель Гленн-младший стал первым астронавтом США, совершившим орбитальный космический полёт на корабле Меркурий-Атлас-6. До него ещё два астронавта совершили суборбитальные полёты, тоже на «Меркуриях», только ракета-носитель была другая, послабее — Редстоун (фактически допиленная Фау-2).

Давайте рассмотрим этот корабль для американских астронавтов (далее сокращённо «астрабль») поближе:


МА-6 экспонируется в Смитсоновском Музее Авиации и Космонавтики, Вашингтон.

Как думаете, почему его закрыли прозрачными листами, а советский космический корабль «Восток-1», на котором первый космонавт Юрий Гагарин совершил первый орбитальный полёт 12 апреля 1961 года, экспонируется без защиты?

Спускаемый аппарат космического корабля «Восток» в музее корпорации РКК «Энергия»
 

Ответ можно найти в различных работах критиков НАСА, я лишь попытался собрать необходимые и достаточные факты в одной публикации, добавив свои пять копеек.

----------

Вначале цифры. Первая космическая скорость для низких орбит — примерно 7800 метров в секунду (М=23 — в 23 раза превосходит скорость звука).

Суборбитальный полёт — полёт летательного аппарата по баллистической траектории со скоростью, меньшей первой космической, то есть недостаточной для вывода на орбиту искусственного спутника Земли.

Насколько меньшей? Нижних принципиальных ограничений нет, зависит от ракеты-носителя, которая выталкивает аппарат вверх и отделяется, далее идёт подъём по инерции. Спуск происходит в свободном падении, вначале с аэродинамическим торможением, а с увеличением плотности атмосферы — на парашюте.


Диаграмма полёта Меркурий-Редстоун-3, первого пилотируемого суборбитального полёта США

Параметры полёта Меркурий-Редстоун-3 следующие: апогей 186.4 км, пройденное расстояние 483 км, скорость в момент выключения двигателей ракеты 2295 м/с (относительно центра Земли, проверил расчётами, иначе не сходится баланс скорость-высота-дальность). Нас интересует скорость относительно точки на поверхности (т.е. относительно воздуха) при спуске, она будет меньше (Земля «убегает» со скоростью 450 м/с на экваторе) и составит примерно 2000 м/с (М=6) при входе в стратосферу (50 км). Много это или мало?


Lockheed SR-71 Blackbird

Этот самолёт разгоняется до М=3.2 на высоте 26 км, его корпус сделан из титана, чёрный цвет — результат окисления при нагреве до 400 градусов от трения о воздух. Да, обшивка «Меркурия» тоже тёмная, следовательно какой-никакой нагрев, по-видимому, имел место быть (но не факт, т.к. при указанных НАСА параметрах траектории стратосфера пролетается за пару десятков секунд).

-

Промежуточный вывод: беглое сравнение астрабля «Меркурий» с рекордным «Чёрным Дроздом» допускает (с некоторыми натяжками) теоретическую возможность кратковременного суборбитального полёта первого, с озвученными НАСА параметрами. Хотя если копнуть поглубже, реальная вероятность этого пилотируемого полёта стремится к нулю.

----------

Вспоминаем космический корабль «Восток». Он входит в атмосферу очень полого, ведь в течении нескольких минут нужно погасить первую космическую скорость до приемлемого для раскрытия парашюта значения, с 8-10 кратными перегрузками, не потеряв при этом высоту. Из курса физики известно, что при повышении скорости тела в 2 раза, сопротивление воздуха увеличивается примерно в 4 раза. Если «Чёрный Дрозд» в стратосфере нагревается до 400 градусов при М=3, попробуйте посчитать, какая температура будет на поверхности «Востока» при М=23 ?

Прикинули? Ну а теперь внимательно сравниваем:

Почувствуй разницу между кораблями, вернувшимися с орбиты Земли на первой космической

«Восток»: толстые цельные стенки, толстый иллюминатор в мощной раме, остатки абляционной защиты — настоящий космический корабль, побывавший на орбите Земли, перенёсший предельные тепловые и механические нагрузки при торможении в атмосфере, защитивший от них человека.

«Меркурий»: тонкие гофрированные листы на заклёпках и винтах (!), тонкое квадратное окошко, отсутствие следов абляционной защиты — типичный астрабль, штурмовавший высоты астрала.

Ниже — более поздний "Джемини", технология сборки корпуса та же — винты с кузовными шайбами, которыми тонкая ребристая обшивка слюнилась к тонким же кронштейнам, дверки, открывающиеся наружу, опять же никаких следов абляционной защиты:


Астрономический бред американских маркетологов

Всё познаётся в сравнении. Мог ли астронаффт Джон Гершель Гленн-младший совершить такой же орбитальный полёт на своём астрабле, какой совершили Гагарин, Титов и другие советские космонавты на космическом корабле «Восток»?

Только в качестве смертника. Вот что произошло с шаттлом «Колумбия» из-за одной повреждённой термоизоляционной плитки крыла:


Космический челнок "Колумбия" рассыпается на части в плотных слоях атмосферы

Похожая картина была бы на завершающей стадии всех полётов астронаффтов на орбиту Земли в астраблях «Меркурий» и «Джемини»...

----------

Свидетели Аполлония в этом месте должны задать вопрос: а где же расчёты, доказывающие ваше утверждение? Тут вот какое дело... Если первокласснику показать тригонометрическую формулу, или интеграл, он сразу всё поймёт? Нет, конечно. В лучшем случае скажет "непонятно...", в худшем рассмеётся и убежит гулять. А если первоклассник ещё и "свидетель"?

Тогда чаще всего фраза будет "у вас тут хрень какая-то понаписана...". И пришлёт ссылку на документацию НАСА, или на "независимые" исследования какого-нибудь западного теоретика, или на отечественный учебник, где чёрным по белому приведены офигительные параметры американских "Меркуриев" и "Джемини" (обратите внимание, что оба астрабля внешне имеют одну грушевидную форму, но разнесены в разные колонки, к заметно отличающимся от них аппаратам):


Для тех, кто верит авторитетам, всё классифицировано и запротоколировано, думать не надо

Поэтому давайте не будем лезть в дебри высоких технологий, обойдёмся школьным минимумом, здравым смыслом и практикой. Практика нам показывает, что на протяжении почти 60 лет космонавты СССР-России и многих других стран, возвращаются с орбиты на спускаемых аппаратах "Восток", "Восход" и "Союз", отличительной чертой которых является прочный сферический (или близкий к нему) корпус и толстый слой абляционной защиты.

А где же теперь Меркурии-Джемини с черепицей из никель-кобальтового сплава толщиной 0,4 - 0,8 мм и со слоем теплоизоляции под ней? Нет таких. Причём очень давно. Получается, американская астронаффтика пошла неверным путём и потом пришлось сворачивать на дорожку, проторенную Советским Союзом: Абляционные материалы применялись для лобовых теплозащитных экранов всех СА, а также на боковой поверхности СА всех отечественных КК и американского КК «Аполлон». Отсюда.

Кстати, из таблицы прямо следует, что и "Союз", и "Джемини" относятся к одному классу спускаемых аппаратов, использующих управляемое "скольжение" в атмосфере, для уменьшения перегрузок и повышения точности посадки. "Союз" имеет на боковых поверхностях абляционную защиту, и она заметно обгорает:

Союз, вернувшийся с орбиты

Бывает, что не обгорает - если не был на орбите:

Спускаемая капсула корабля «Союз МС-10»

А это "Джемини", с "орбиты", даже надпись на боку уцелела:

Хэйлохи, мы оттуда! Да-да-да!

Glupye russkye абляционными материалами всё защищают, чтобы корабль не нагревался до опасной для людей температуры, а грамотные инженеры НАСА изобрели супер-жесть-антигрилль. Боковое скольжение есть, дополнительной защиты корпуса от перегрева нет, все бодрые и ручкой машут (да-да-да, вот и фото есть, значит так и было, истинно говорю вам).

Позволю себе вольное сравнение. Предположим, что по конструкции, условно, советские Востоки-Союзы и американские Шаттлы можно отнести к цельнометаллическим самолётам. Тогда американские астрабли Меркурий-Джемени соответствуют этажеркам начала 20 века, собранным из реек и обтянутых тканью. В лучшем случае — фанерным монопланам сороковых. Кто-нибудь видел реактивный самолёт с перкалевой обшивкой?

Нет таких, ну разве что первые, сильно дозвуковые опытные образцы типа советских БИ. Предел скорости для деревянных самолётов — чуть выше М=0.6, например поршневой Як-3. Все сверхзвуковые машины сугубо металлические (преимущественно алюминиевые, но самые рекордные сделаны из титана и стали — Lockheed SR-71, МИГ-31). Следуя этой логике, рассчитанный на суборбитальный ("дозвуковой") полёт "фанерный" "Меркурий" сможет выдержать на порядки более высокие ("сверхзвуковые") нагрузки только в фэнтезийных сказках а-ля отчёты НАСА.

----------

Итак, первый признак пилотируемого фейка: хлипкость конструкции, летящей с первой космической сквозь атмосферу, с многократными перегрузками, вибрацией, температурой. Свидетели тут же начинают приводить схемы обтекания воздухом, мол астрабли нагреваются только на донышке, а боковые стенки находятся в аэродинамической тени, и т.д. Но вот беда, простым смертным проверить сии утверждения на практике невозможно, остаётся либо верить учебникам, либо подключать здравый смысл (выше мы уже рассмотрели противоречие между "тенью" и скользящим спуском у "Джемини").

Второй признак: казалось бы, столь успешные астрабли, много раз и подолгу побывавшие на орбите, почему-то не получают продолжения своих удачных конструкторских решений. Почти 60 лет назад бравые астронаффты смело бороздили просторы астрала в своих консервных банках, придуманных и склёпанных за считанные годы, а ныне НАСА вот уже второй десяток лет не может запилить хоть какой-нибудь пилотируемый корабль на замену не оправдавшему себя челноку.

Видимо потому, что за гибель живых людей с них строго спросят, а повторить обман сейчас не выйдет — контроль гораздо серьёзнее. Вот и летает передовая техническая нация на русских "Союзах", имеющих непрерывную 60-летнюю родословную.

Третий признак ещё более нагляден: после нескольких суток, проведённых в невесомости и ограниченном объёме, после последующих значительных перегрузок при посадке, разница в самочувствии космонавтов и астронаффтов просто диаметральна. Дабы не увеличивать объём текста отдельной серьёзной темой, просто оставлю ссылку на статью с подробнейшим разбором этого феномена. И ещё одна статья.

Плюс напрямую связанная тема — космический туалет: НАСА только для Шаттла смогло изобрести кое-как работающий образец, до этого астронаффты обходились памперсами и пакетиками, в то время как уже у первого советского космонавта туалет был. Позже НАСА просто заказало его разработку у России для своего модуля на МКС.

-

Вот теперь вывод окончательный: учитывая, что и пилоты "Аполлонов" возвращались "с Луны" бодрыми, отдохнувшими, без запаха фекалий, приходится признать: первый, по-настоящему орбитальный полёт астронавты США совершили ровно через 20 лет после полёта Гагарина, уже на космическом корабле-челноке "Колумбия". И что бы ни говорили анти-конспиролухи, дата 12 апреля для этого полёта была выбрана ох как неслучайно.

----------

Тем, кто всё ещё не догадался, зачем "Меркурий" закатали в бетон прозрачный саркофаг, отвечаю: чтобы посетители в порыве нахлынувших патриотических чувств не помяли ему бока ;-)

====================

Немного расчётов, для пурядку.

Дано: масса аппарата 1350 кг ("Меркурий"), скорость вхождения в атмосферу 7400 м/с (1-я космическая с учётом "убегания" Земли).
Найти: Количество энергии, выделившейся при торможении.
Решение: Кинетическая энергия = масса тела умножить на квадрат его скорости и делить на 2
Подставляем, получаем 37 000 000 000 Дж.

Дано: то же тело.
Найти: сколько нужно потратить энергии, чтобы нагреть его по всему объёму на 600 градусов.
Решение: Количество теплоты = теплоёмкость тела умножить на массу тела и умножить на приращение температуры.
Считаем, что астрабль весь из стали (460 Дж/кг*град), получаем 370 000 000 Дж.

Нетривиальная задачка, правда? Даже если всего 1% выделяемого при торможении тепла поглотится телом, то на землю вернётся свежезапечённое тело, прошу прощения за тавтологию. Да, упрощённо, на уровне школьного курса, как и обещал. Хотите подробнее? Пожалуйста. Там пишут, что при входе в атмосферу на первой космической температура воздуха вокруг корабля повышается на 8000 Кельвинов.

Как этот вопрос решался советскими инженерами, мы знаем, а что же делали американские кудесники? Читаем всё тот же учебник. Излучательные системы основаны на применении внешней тонкой оболочки из высокотемпературного материала, которая, будучи нагретой, излучает в пространство тепло, уравновешивающее поток тепла от аэродинамического нагрева. Максимальная допустимая рабочая температура материала оболочки ограничивает условия применения тепловой защиты по поступающему потоку тепла. Защита такого типа была использована на КК «Меркурий», боковая коническая поверхность которого была покрыта черепицей из никель-кобальтового сплава толщиной 0,4 - 0,8 мм со слоем теплоизоляции под ней.

Вот так вот просто. 8000 градусов вокруг, а мы в танке обсидиановой броне. Не плавится, не горит, излучает только вовне - внутри ведь теплоизоляция, тоже не сгораемая в огне (и не тонущая в воде, как выясняется позже). И всё бы хорошо, можно было поверить этой лапше, но где сейчас излучательные системы? Нет их. Не можем подтвердить практикой. А учитывая другие скользкие моменты, рассмотренные ранее, не можем и теорию принять без оглядки.