Научно-популярно о космосе и астрономии

Предыдущий пост Поделиться Следующий пост
Прыжок с орбиты
lozga
01.jpg
Метеорит попал в космический корабль, и у экипажа начался очень плохой день. Были повреждены двигатели, или теплозащитный щит, или еще какая-нибудь важная деталь, и корабль потерял возможность вернуться с орбиты самостоятельно. Что делать? Такие вопросы приходили в голову инженерам в начале космической эры. Тем более, что в то время была очень сильно переоценена плотность метеоритов в пространстве, и замолчавший спутник по умолчанию считался уничтоженным метеоритным попаданием. Каким-то образом нужно было спасать людей. Но чтобы вернуться с орбиты, нужен отдельный двигатель, нужен запасной теплозащитный щит, чтобы выдержать нагрев от торможения в атмосфере, нужен отдельный парашют. Все это должно быть небольшим и легким, потому что в космических кораблях каждый грамм и кубический сантиметр на вес золота. А теплозащитный щит еще и должен был быть определенной формы. Поэтому проекты минималистичных спасательных средств были надувными.

MOOSE


В начале 60-х компания General Electric разрабатывала проект MOOSE. Аббревиатура изначально расшифровывалась как Man Out Of Space Easiest - Самый Легкий Способ Вернуть Человека Из Космоса, и, возможно, была пародией на MISS - Man In Space Soonest (Быстрейший Способ Отправить Человека В Космос), пилотируемую программу ВВС США 1958 года. Затем проекту придумали более "серьезное" название - Manned Orbital Operations Safety Equipment (Спасательное Оборудование Для Работы На Орбите). А еще "moose" - это по-английски "лось". В небольшой контейнер, размером с чемодан и массой 90 кг (по другим данным 130 кг), инженеры сумели поместить маленький двигатель для торможения с орбиты, баллоны с пеной, которая должна была стать заполнителем и амортизатором, складную форму с теплозащитой, парашют, радио и набор для выживания.

02.jpg

В случае серьезных проблем с кораблем, астронавт должен был выбраться наружу, затормозить с ракетным двигателем в руках, залезть в складной контейнер и задуть свободное пространство пеной. Пена придавала форму аэрооболочке с теплозащитой, аэрооболочка по принципу "ваньки-встаньки" поддерживала правильное положение в атмосфере, на высоте 9 км автоматически вводился парашют, а при касании поверхности пена служила еще и амортизатором удара.

03.jpg

Проект прошел частичные испытания - элемент теплозащиты летал на "Меркурии", добровольцы упаковывались в пену, манекены в полноразмерных макетах сбрасывались с небольшой высоты, чтобы проверить удар о землю. Успешный прыжок с парашютом Джозефа Киттингера с высоты в 31 километр, хоть и не был связан с программой, добавил уверенности в реализуемость проекта. MOOSE мог стать штатным средством спасения для минишаттлов X-20, которые, как предполагалось, могли встретиться не только с метеоритами, но и с необходимостью досматривать/похищать/уничтожать возможно заминированные советские спутники, или даже участвовать в космических перестрелках. Но программа X-20 была остановлена, и ни NASA, ни ВВС США дальнейшего интереса к MOOSE не проявили. Проект тихо положили на полку в конце 60-х, хотя наработки по нему, наверняка, использовались той же компанией для проекта "Спасательная шлюпка General Electric" (GE Life Raft ) 1966 года, где экипаж состоял из 3 человек, а аэрооболочка была жесткой.

04.jpg

Paracone


В 1963 году другая компания, Douglas, предложила свой вариант, весьма похожий технологически, но выгодно отличавшийся встроенностью в катапультируемое кресло и заменой парашюта на большой "бадминтонный волан".

05.jpg
После катапультирования, спереди тормозной двигатель

06.jpg
Развернутый "волан"

Большая площадь и маленькая масса надувного конуса теоретически позволяли вместо абляционных тепловых щитов использовать тугоплавкие материалы (сплав Rene-41, как и на X-20), а на небольшой высоте конус тормозился бы до примерно 40 км/ч. Удар о землю должна была принимать на себя сминающаяся нижняя часть конуса. Масса системы ожидалась сравнимой с MOOSE.

07.jpg

SAVER


Еще один интересный инженерный вариант предложила компания Rockwell. Здесь вместо конуса предлагалось надувать огромный воздушный шар, материал которого должен был выдержать торможение в атмосфере.

08.jpg

Спираль


На минишаттле "Спираль" советские конструкторы пошли другим путем - спасательная капсула была жесткой:

09.jpg

Капсула должна была тормозиться простым твердотопливным двигателем, тормозить в атмосфере с помощью уже освоенной на других аппаратах абляционной теплозащиты, спускаться на парашютах и гасить удар о поверхность сминаемым амортизатором.

Еще проекты


В англоязычном интернете можно найти информацию про советскую капсулу Уманского от 1965 года. По описанию она должна была быть жесткой и могла бы использоваться не только для спасения, но и для работ на орбите. Подобные проекты жестких маневрирующих капсул были и в США, вот например, эскиз MOSES 1975 года:

10.jpg

Неманеврирующую раскладную капсулу, фактически, мешок для человека, предлагали как спасательное средство для Спейс Шаттлов. Этот мешок должен был тянуть за собой астронавт в скафандре, перемещая по одному экипаж терпящего бедствие шаттла на другой шаттл-спасатель.

11.jpg

Волан возвращается


Простота концепции надувного конического тормозного устройства означает, что такие проекты будут появляться снова. Таким способом должны были тормозить в атмосфере Марса пенетраторы зонда "Марс-96". НПО им. Лавочкина проводило испытательные пуски подобных конусов и предложило беспарашютную систему спасения с высоты "Спасатель":

12.jpg

Частично технология надувного парашюта используется в "летающей тарелке" LDSD от NASA, и даже на Geektimes можно найти студенческий диплом с таким "воланом". Но беспилотная космонавтика, как сказал бы Александр Иванович Привалов, это уже совсем другая история.

Плюсы и минусы


То, что что эти проекты не пошли в серию, логично. Опасность метеоритов оказалась гораздо меньше, да и перестрелок в космосе, к счастью, не было. И хорошо, потому что как средство спасения подобные конструкции весьма так себе. Очень сложно вручную выставить правильную ориентацию на торможение такими примитивными средствами и тормозить, держа двигатель в руках ("Гравитация" и "Марсианин" в этом вопросе вас обманывают). Точность посадки получается "примерно вот в этот континент", промах будет на сотни километров. Баллистический спуск - это 9 "же", что очень некомфортно. В общем, проще и эффективнее принимать меры по повышению надежности космических кораблей.

А как бы это выглядело


Тот факт, что никто в реальности не прыгал из космоса, не мешает нам прыгнуть в виртуальности. В Orbiter есть аддон X-20, в котором есть MOOSE. Полетели!

Красавец X-20 с разгонным блоком TransStage в полете

13.jpg

Первая задача - совместить плоскость орбиты с мысом Канаверал, куда мы надеемся приземлиться.

14.jpg

Катапультируемся!

15.jpg

По мнению разработчика аддона двигатель был бы расположен в катапультируемом кресле, и на торможение нужно было бы развернуться ногами вперед. Тормозим так, чтобы максимально точно попасть в цель (у реального пилота таких точных датчиков и двигателей не было бы).

16.jpg

На месте пилота я бы испугался - форма аэрооболочки совсем неправильная.

17.jpg

Ну, правильно, 8 "же", как и предупреждали.

18.jpg

И только тут, на высоте пяти километров, я вспомнил, что на мысе Канаверал очень много крокодилов...

19.jpg

Итоговый промах получился всего 74 км от стартовых площадок. И никаких крокодилов - посадка совсем рядом с туристическим центром.

20.jpg

По тегу Orbiter другие космические приключения с настоящей физикой.

Небольшое объявление: 7 июня в 19:00 в уфимском планетарии будет моя лекция "Небесная механика без единой формулы", после которой вам будет гораздо легче стать виртуальным космическим пилотом. Вход свободный.

attentioneer.jpg


Записи из этого журнала по тегу «orbiter»


промо lozga ноябрь 4, 2014 17:00
Разместить за 20 жетонов
Привет! Добро пожаловать в блог, посвященный популяризации космонавтики, астрономии, и, шире, науки и прогресса человечества. Если вы зашли ко мне впервые, рекомендую почитать длинные серии постов по тегам: Серия "Незаметные сложности космической техники". Рассказы о том, как и почему ракеты и…

  • 1
Если я правильно понимаю ваш намек, то про русский космос рассказывать особо нечего. НАСА и мыс Канаверел наше всё.... Значит правы были американцы, когда показывали в своих фильмах, что именно они спасут мир от космической чумы

Спасибо, я об этом только слышал, но ни разу не видел рисунков самих девайсов. Интересно, насколько это было реально, даже существовавшие капсулы для спуска грузов с орбиты, представляли из себя миниатюрные космические корабли, а не эти вот зонтики и воланы.

В теории реально, но неудобно, ненадежно и опасно

(Удалённый комментарий)
Вот к вам и первый тролль. Поздравляю, это успех :-)

Наши соболезнования метеориту.

Ну почему? Для него это приключение после тысяч лет скучного сидения на одной орбите.

> сплав рений-ниобий Rene-41, как и на X-20

"René 41 is a nickel-based high temperature alloy..." -- без ниобия и рения.

Спасибо, это из русской Вики пролезло. Теперь в двух статьях править.

у вас с самого начала была какая-то тактика и вы её придерживались?

>А еще "moose" - это по-английски "лось"

и на слух как Mousse (мусс, пена)

Метеорит — тело космического происхождения, упавшее на поверхность крупного небесного объекта - никак не может попасть в корабль. Либо он уже упал на Землю и лежит, либо это еще не метеорит. Песня "Земля в иллюминаторе - прошит метеоритами простор" тоже эксплуатирует это заблуждение. Фактически, в космосе нет ни одного метеорита.

В США нет "настоящих" крокодилов, там аллигаторы. Они для людей малоопасны, как ни странно.
Вот садиться бы так в Африку или Австралию, к "настоящим" - это жесть :)

Вы не путайте крокодилов с улиц с болотными гаторами

маневрировать, держа в руках реактивный двигатель, это наверное круто)))

Да всё ОК. В "Гравитации" же огнетушителем получалось )

Интересно, спасибо! Пошел качать Orbiter 2010 :)

Я что-то не пойму, в чём проблема? О каком нагревании может идти речь? Это тяжёлые, металлические корабли, не имеющие парусности, врезаются на космической скорости в атмосферу и подвергаются разогреву. Такая пушинка как человек, уже на входе в разреженные слои атмосферы с раскрытым парашютом начнёт торможение. Сначала раскрытый парашют уменьшит орбитальную скорость, причём уменьшение скорости будет происходить плавно, без каких либо перегрузок, потому, что атмосфера будет очень разреженной. Атмосфера не вода, у неё нет резкой линии разграничения, давление воздуха увеличивается постепенно. На мой взгляд, это надуманная проблема. Может для распила бюджета? Космонавт может вернуться на Землю с обыкновенным парашютом. Главная его задача снизить орбитальную скорость, что бы на него начало действовать притяжение Земли. Парашют может даже рядом болтаться и как только он начнёт наполняться воздухом, можно прекратить торможение реактивным двигателем, начнётся торможение атмосферой. Точность попадания в конкретную точку Земли, в случае аварии на орбите особого значения не имеет, главное спасти жизнь космонавту. Хотя, точность попадания в конкретную точку Земли тоже можно решить при таком спуске.

Re: В чём проблема?

я как-то читал, что, дескать, парашют "растреплет и порвёт" набегающим потоком, но то для тяжёлого косм. корабля.

но тут можно по очереди: лента, один парашют, второй и далее до управляемого крыла, чтобы от крокодилов отвернуть ))

Помню задачку из детства: если на орбите выкинуть пачку бумажных листовок, долетят ли они до земли?

большинство "детских задачек" придуманы дураками-взрослыми )

на орбите чего? и что значит "выкинуть"? из чего листовки?

драть таких авторов ремнём ((

  • 1
?

Log in