Коллектив авторов - Маленькие рассказы о большом космосе

Создать надежную систему ориентации космического корабля очень трудно. Маятниковые устройства, например, в условиях невесомости непригодны. На Земле они надежно указывают направление местной вертикали. Но маятник, подвешенный на корабле-спутнике в произвольном положении, так и останется в этом положении и не укажет направления к центру Земли. Ненадежны и обычные гироскопы. При продолжительной работе они «уходят», то есть отклоняются от первоначально заданного направления.

Особенно ответственный момент — включение тормозной двигательной установки при возвращении корабля-спутника на Землю. Малейшая неточность в выполнении расчетной программы — и спутник или начнет снижаться чересчур круто, а значит, будет чересчур высок нагрев его корпуса в плотных слоях атмосферы, или же вместо снижения он поднимается на более высокую орбиту, а запас топлива для торможения будет израсходован. Чтобы этого не случилось, автоматика должна обеспечить точную ориентацию корабля.

В полетах советских космонавтов одна из осей корабля-спутника ориентировалась на Солнце. Сигналы оптических и гироскопических датчиков преобразовывались в электронном блоке в команды системе управления. Корабль автоматически разворачивался и удерживался в нужном положении с большей точностью. Включение системы ориентации и тормозной двигательной установки производилось по сигналам электронным программным устройством.

В кабине космонавта находится удивительный прибор — небольшой глобус. На нем космонавт видит в любое время положение корабля относительно Земли. Он также необходим и для выбора момента включения тормозного двигателя с целью посадки в заданном районе в случае применения для спуска на Землю ручной системы управления.

В общем не заблудится!

На Земле, чтобы не заблудиться, нужно выяснить, где север или юг. А вот в Космосе нужно еще знать, где «верх» и «низ». Ведь там нет силы тяжести, и, летая вниз головой, вы даже этого не почувствуете.

Космические расстояния огромны. «Попасть» в планету ракетой так же трудно, как из ружья — в горошину с километрового расстояния. В полете необходимо очень точно ориентировать корабль, например двигателями или антеннами к Солнцу.

На помощь приходят чувствительные гироскопические приборы. Сердце им заменяет быстро вращающийся маховичок в кардановом подвесе. Кардан устроен так, что корпус прибора можно поворачивать как угодно, не влияя на маховичок. Быстро вращаясь, он обладает одним замечательным свойством: ось вращения его стремится сохранить постоянное положение в пространстве. Нечто подобное происходит с детской юлой: попробуй свали ее, когда она вращается! Вращающийся волчок строптив: он активно сопротивляется резким толчкам, поворачивающим ось.

Гироскопы-волчки бывают весом от нескольких граммов до нескольких тонн (например, для устранения качки кораблей). Есть и естественные волчки — земной шар и… электрон!

Космонавту трудно управлять ракетой при больших скоростях. Как и летчику, если на помощь не приходит автопилот. Это сложный прибор, чутко отзывающийся на всякое отклонение от заданного направления полета. Воздушная яма — и самолет пошел вниз либо уклонился в сторону. «Органы чувств» автопилота немедленно заметят это и пошлют сигналы-команды рулям. Рули отклоняются, и машина возвратится в прежнее положение. Автопилот освобождает летчика от необходимости непрерывно следить за курсом и высотой, а механизм — от нагрузок при ручном управлении.

Один из основных гироскопических приборов — гирокомпас. Он состоит из гироскопа, ось которого благодаря особым устройствам остается параллельной географическому меридиану Земли. Стрелка связана с подвесом гироскопа. Следя за нею, летчик ведет машину по заданному курсу. Гирокомпас можно ориентировать, например, относительно Солнца.

Гироскопы — очень точные приборы. Так, гироскоп, плавающий в жидкости на поплавке, может определить угловую скорость, с какой Земля вращается вокруг Солнца.

Массивный вращающийся маховик-гироскоп обладает и еще одним качеством: разогнанный до очень больших оборотов, он может служить аккумулятором энергии.

Может ли человек стать искусственным спутником? Сам, с помощью только собственных ног? Не спешите говорить «нет». Может. Спутником какого-нибудь астероида, например Гермеса, может стать даже ребенок. Нужно лишь взобраться на местный Эверест и просто шагнуть с вершины. Помахав на прощание рукой, мальчуган может отправиться в кругосветное путешествие. Правда, на Гермесе склонность к странствиям опасна. Вот уж где действительно нельзя оставлять детей без присмотра: оттолкнулся немного сильнее — и уже не вернулся назад! Слишком слабо притяжение астероида.

Зато землянам сложнее совершать такие путешествия: цепи тяготения гораздо прочнее. На Гермесе парнишке хватит скорости 70 сантиметров в секунду, чтобы очутиться в невесомости, а на Земле нужно 7,9 километра в секунду — в 10 тысяч раз больше, чтобы только уравнять притяжение. Ноги тут уже не помогут. Приходится строить ракеты. Только они способны вывести на орбиту спутник. Он несется с первой космической скоростью. За полтора часа вокруг света. Кораблям Магеллана понадобилось три года.

Но скорость спутника — только первая ступень в Космос. Чтобы совсем вырваться из цепких рук земного притяжения, нужна вторая космическая скорость: 11,2 километра в секунду — на меньшее Земля не согласна. И, даже вырвавшись из объятий земных, мы попадаем в другие… Автоматическая станция, запущенная в сторону Луны 2 января 1959 года, приобрела вторую космическую скорость и стала… пленницей Солнца. Чтобы убежать от Солнца, требуется… 16,6 километра в секунду. Так что у космического «автомобиля» должно быть три скорости. Первая — на спутник. Вторая — к планетам. Третья — к звездам. И каждый космонавт назубок помнит эти три скорости: 7,9; 11,2; 16,6.

Почти сто лет назад Жюль Верн послал своих героев на Луну. Но когда вагон-снаряд, пущенный из пушки, достиг невидимой с Земли стороны Луны, тут даже мастер фантазии решил, что самое лучшее — скрыть загадочное полушарие в глубоком мраке от глаз путешественников. «Астрономы полагают, — говорится в романе „Вокруг Луны“, — что невидимое полушарие Луны по своему устройству совершенно сходно с видимым… Но что, если атмосфера существует именно на той стороне? Что, если воздух и вода породили жизнь на этих материках? Что, если там еще существует растительность? Что, если благодаря всем этим условиям там живет и человек? Сколько интересных вопросов можно было бы разрешить, если бы хоть одним глазком взглянуть на невидимое полушарие! Сколько загадок было бы разгадано на основании подобных наблюдений! И какое было бы наслаждение хоть мельком полюбоваться миром, доселе скрытым от человеческих взоров!..»