Виктор Петров - Искусственный спутник земли

Следует отметить, что все эти явления в космосе, как предполагают, могут протекать в гораздо более резкой форме.

В авиации для предотвращения всех этих явлений высотные самолеты имеют герметизированные кабины, причем выделяемые при дыхании углекислота и водяной пар вентилируются в окружающее самолет пространство, а необходимый для дыхания воздух поступает из атмосферы, подвергаясь предварительному сжатию (компрессии).

Такой способ непригоден для ракет.

Дело в том, что на высотах более 24 км вследствие большой разреженности атмосферы компрессия воздуха чрезвычайно затруднительна.

К тому же если бы и были созданы компрессоры для больших высот, то при их работе температура в кабине могла бы подняться выше 200℃; кроме того, на этих высотах в кабине может накопиться озон в концентрациях, вредных для человека.

Поэтому для полетов выше 24 км нужна кабина, которая была бы полностью изолирована от внешней среды. Ввиду последнего обстоятельства нужное давление в ней можно будет поддерживать только за счет тех запасов газа (преимущественно кислорода), которые будут находиться на борту ракеты в сжатом или в сжиженном состоянии. Выделяемые человеком углекислота и водяные пары будут в этом случае ликвидироваться с помощью химических поглотителей. Считают, что для уменьшения запасов воздуха на борту ракеты можно будет поддерживать общее давление внутри кабины на уровне примерно ½ атмосферы за счет некоторого избытка кислорода, что необходимо для компенсации вредного воздействия, вызываемого пониженным давлением.

Уже имеются индикаторы, которые автоматически указывают содержание кислорода и углекислоты в атмосфере кабины, а также автоматическая аппаратура для поддержания заданного давления и состава атмосферы в кабине.

Естественно, что герметизированная кабина хороша еще и тем, что во время полета экипаж не будет ощущать резко изменяющегося давления атмосферы снаружи кабины.

При проектировании герметизированной кабины необходимо еще учитывать температурный фактор.

Во время полета, особенно в процессе прохождения через плотные слои атмосферы, стены кабины, а следовательно, и воздух самой кабины может значительно нагреваться. Несмотря на то, что отдельные частицы газов в верхнем слое ионосферы имеют температуру свыше 2000℃, они не нагреют ракеты, так как они слишком разрежены. Считают, что на высоте 560 км температура корпуса алюминиевой ракеты будет не более 27℃.

Температура ракеты в космосе будет определяться соотношением поглощенной тепловой энергии солнечных лучей и тепловой энергией, излучаемой самой ракетой. Известно, что черная поверхность сильно поглощает тепловые лучи, а белая и блестящая поверхность хорошо их отражает.

Используя это свойство, еще К. Э. Циолковский предложил [39]одну часть наружной поверхности ракеты окрашивать в черный цвет для усиления поглощения тепловых лучей солнечной радиации, другую же часть наружной поверхности для усиления их отражения сделать блестящей, светлой. Поворачивая ракету (или ИСЗ) относительно Солнца с помощью средств автоматики, можно поддерживать внутри ракеты или ИСЗ нужную температуру. Это очень важно, например, большинство полупроводниковых приборов не смогут работать при температуре свыше плюс 60°.

К этому способу поддержания нужной температуры прибегают и в настоящее время; в частности, он был проверен при запуске стратостата «Эксплорер Ⅱ», гондола которого была окрашена таким способом. Температура в ней в течение 6 часов (днем) на высоте 22 км колебалась от +6,5° до -12℃ [40].

По расчету известного немецкого ученого Г. Оберта [41]температура воздуха кабины космической ракеты (или ИСЗ) может быть регулируема путем обращения к Солнцу большей или меньшей части ее черной или светлой поверхности в пределах +29° до -12℃.

В кабине должны быть предусмотрены различные устройства, обеспечивающие сохранение жизни членов экипажа в случае возможной аварии.

Например, если в стенке кабины ИСЗ образуется пробоина таких размеров, что площадь в 1 кв. см будет приходиться на 1 куб. м объема кабины, то вакуум в ней наступит через 40 секунд после получения пробоины. На случай такой аварии предполагается иметь легкие аварийные астрокостюмы и аварийный запас кислорода, используя который можно было бы на время заделки пробоины поддержать в астрокостюмах необходимое давление.

Предполагается также, что в особо серьезных случаях кабина сможет отделиться от ИСЗ и опуститься на Землю с помощью небольших тормозных ракет, а по достижении атмосферы — с помощью парашютов.

Уже при ракетных полетах производились опыты выбрасывания в герметизированных кабинах обезьян с высоты 160 км, а собак — с высоты 200 км и более.

Проблема дыхания и температурная проблема далеко не единственные, с которыми придется встретиться человеку в космосе.

Всем известно, что при неумеренном загорании в жаркие солнечные дни человек может настолько обгореть, что у него начнет слезать кожа, а иногда могут появиться и более серьезные ожоги тела. Они происходят в результате действия на кожные покровы ультрафиолетовых лучей, содержащихся в солнечном спектре. При этом следует иметь в виду, что существующий на высоте примерно 45 км слой озона сильно поглощает ультрафиолетовые лучи и поэтому воздействие их на человека, находящегося на Земле, значительно ослабляется. Если человек подвергнется их воздействию выше изолирующего слоя озона, то оно окажется чрезвычайно сильным. Однако защита против них в кабине ракеты не представляет особых трудностей: необходимо только, чтобы все стеклянные поверхности кабины, через которые может проникнуть солнечный свет, были изготовлены из состава, не пропускающего ультрафиолетовые и рентгеновские лучи. Стекло такого состава уже создано.

Гораздо бóльшие трудности представляет собою защита от космических лучей. От них не вполне надежной защитой является даже слой свинца толщиной около метра. Тем не менее, ученые расходятся во мнениях в отношении вредности их действия на человеческий организм. Известно, что летчики, совершающие высотные полеты, проводят продолжительное время в среде, где космические излучения во много раз больше, чем на Земле, но до сих пор неизвестны случаи их вредного воздействия на человека. Необходимо отметить, что как природа космических лучей, так и их действие еще настолько мало изучены, что, очевидно, только второму советскому искусственному спутнику Земли удалось внести в этот вопрос какую-то ясность.

Существует еще одно затруднение, с которым придется столкнуться при осуществлении космических полетов и значение которого, между прочим, совсем недавно сильно преувеличивалось. Оно заключается в том, что при быстром нарастании скорости на первом участке полета ракеты, а также при быстром уменьшении скорости при возвращении на Землю экипаж ракеты будет испытывать значительные перегрузки, т. е. человек будет ощущать свой вес увеличенным в несколько раз. Мы уже знаем, почему необходимо такое быстрое нарастание скорости. Сейчас нас будет интересовать только перегрузка, возникающая при этом.