Шар-космолет

В 2010 году Румыния намерена осуществить свою собственную программу по выводу на орбиту космического корабля с человеком на борту. Ракета «Стабило» полностью румынского производства с одним или несколькими космонавтами должна будет подняться на высоту в 100 км и затем вернуться на Землю.

Однако те, кто представляют старт первого румынского космического экипажа по примеру НАСА или космодрома в Байконуре, будут несколько разочарованы, подчеркнул президент румынской Ассоциации аэронавтики и космонавтики (АРКА) Думитру Попеску. Румынский космический корабль на высоту 22 км сначала поднимет самый большой в мире воздушный «солнечный» шар объемом в 350 тыс. куб. м.

Его оболочка толщиной всего в 15 микрон будет изготовлена таким образом, что для нагрева шара будет использована не просто солнечная энергия, а еще и солнечная радиация. При этом ракета с экипажем будет находиться внутри гигантского монгольфьера.

Достигнув намеченной высоты, космонавт или экипаж корабля «Стабило» включит маршевые двигатели и через специальное отверстие в куполе шара диаметром в 2 метра со скоростью 1,25 м/с стартует в космос на высоту примерно 100 км. «Как только закончится топливо, – продолжил Д. Попеску, – экипаж возвратится назад».

По его словам, ракета длиной в 6 м и весом в 1000 кг при скорости 4,5 тыс. км/час и перегрузке в 6,8 g сможет подняться на высоту в 100 км, имея на борту, по крайней мере, одного человека.

Испытания прототипа воздушного «солнечного» шара, несущего макет космического корабля «Стабило», уже прошли в начале 2007 года в местечке Онешть, в центре Румынии. Он поднялся до высоты в 15 км, отделяемая капсула (без человека) успешно приземлилась на парашюте, вся электронная аппаратура работала без сбоев.

Однако проведенные испытания показали, что на запуск монгольфьера-носителя могут оказывать серьезное влияние погодные условия – температура воздуха, солнечная освещенность, скорость ветра не только на Земле, но и в верхних слоях атмосферы.

Тем не менее, по сообщениям руководства АРКА, к тренировкам для полета на «Стабило» уже приступили семь будущих аэронавтов, которые твердо намерены покорить космическую высоту.

Кстати, румынские исследователи – не единственные, кто собирается покорить космическую высоту с помощью стратостата. Аналогичный проект намерены осуществить и канадские исследователи из компании «Дрим Спейс» («Мечты о космосе»). Причем первый прототип системы Х-1, состоящей из стратостата, способного подняться на высоту 24 км, и экспериментальной ракеты «Уалдфайр», канадцы намерены испытать уже в 2008 году. Людей на борту Х-1 пока не будет.

Аэростаты на привязи

Поскольку аэростаты, в отличие от дирижаблей, не имеют собственных моторов и в полете подвластны ветрам, то их зачастую привязывают с помощью троса на лебедке к якорям на земле. Такие воздушные шары, в отличие от упомянутых выше аэростатов свободного полета, называют привязными.

Но с их помощью удается сделать немало полезного. Скажем, в США как-то проводились исследования с помощью привязных высотных аэростатов. Так вот, оказалось, что с их помощью удается «осматривать» районы, удаленные иной раз от места привязки аэростата на тысячи километров! Для этого фотоаппаратура, телескопы и радары должны быть подняты на высоту 20–30 км. Масса привязного троса при этом достигает несколько тонн. Впрочем, в последнее время взамен стальных тросов стали использовать синтетические, которые позволяют в принципе поднимать привязные аэростаты аж на 60 км.

Используют аэростаты и в качестве своеобразных парашютных вышек. Еще в годы Великой Отечественной войны привязные аэростаты позволили в короткие сроки подготовить сотни тысяч десантников и одновременно сберегли сотни тонн авиационного горючего, так необходимого фронту. Как говорят исторические хроники, первые парашютные прыжки с привязного аэростата были выполнены 24 мая 1942 года в 5-м воздушно-десантном корпусе. Всего же в том году с помощью привязных аэростатов было подготовлено 37 440 парашютистов. Продолжалась такая подготовка и в последующие военные годы. Причем в сентябре 1944 года был поставлен своеобразный рекорд: за сутки с одного аэростата было выполнено 2278 прыжков.

После войны, в конце 1950-х годов, был даже сконструирован специальный аэростат для подготовки парашютистов ДАГ-2 (десантный аэростат Годунова). Однако в этот момент в СССР началось планомерное уничтожение дирижаблестроения как неперспективной отрасли народного хозяйства, и многое из созданного нашими учеными-воздухоплавателями было утрачено безвозвратно.

А вот на Западе, напротив, подхватили наш опыт; аэростатные комплексы для подготовки десантников в США, Великобритании, Франции, Бельгии и многих других странах используют и по сей день. Правда, теперь спохватились и наши специалисты. Так, сотрудники воздухоплавательного центра «Авгуръ» смогли построить аэростат ДАГ-2М – модификацию аэростата ДАГ-2.

Создан в нашей стране и высокомобильный комплекс связи «Старт-1P», который работает с любыми УКВ радиостанциями диапазона 50–80 МГц. Главной «изюминкой» подобных комплексов является антенно-фидерное устройство поверхностной волны, поднимаемое на аэростате. Привязной трос служит одновременно и фидером антенны. Он выполнен из синтетических волокон со специальным металлизированным покрытием. Так что возбуждаемая генератором волна «прилипает» к поверхности троса и бежит по нему наверх, где под самым аэростатом расположен антенный излучатель. Рядом же может располагаться и приемная антенна.

Поскольку вся тяжелая аппаратура остается на земле, а наверх поднимается только антенна, аэростат получается сравнительно небольшим и дешевым. Причем благодаря применению современных материалов утечка газа через оболочку настолько невелика, что оболочку подкачивают всего лишь раз в неделю. Причем вся процедура занимает не более 30 минут.

Используют привязные аэростаты также в качестве осветительных «мачт» для освещения мест стихийного бедствия или массовых празднеств. Работают они и подъемными кранами, поднимая ввысь кресты строящихся церквей и храмов, шпили телерадиоцентров и т. д. А канадские и американские фермеры начали использовать подобные устройства для наблюдения за работающими в поле комбайнами с дистанционным управлением.

Еще одна сфера применения привязных аэростатов – создание воздушных заграждений. Впервые подобные заграждения опять-таки были использованы в годы Великой Отечественной войны. Аэростаты преграждали путь фашистским самолетам к Москве и Ленинграду, затрудняли бомбометание. Известен даже случай, когда один бомбардировщик упал, врезавшись в трос.

Этот полезный опыт опять-таки подхватили за рубежом. Ныне стало известно о создании в США системы противовоздушной обороны AUsopp Helikites Anti-Aircraft Defence (сокращенно AHAAD).

Основной частью системы является гелиевый привязной аэростат Helikites. Принцип прост: в зоне обороны поднимается множество аэростатов, к которым крепятся тросы высокой прочности, предназначенные для наматывания на лопасти вертолетных винтов. Система AHAAD вынуждает вертолеты противника увеличивать высоту полета более 300 м, что является рабочей высотой аэростата. Это делает вертолет чрезвычайно уязвимым как для обнаружения радарами, так и для уничтожения с помощью ракет и стрелкового оружия.

Ну а наши специалисты из питерского центра воздухоплавания «Авгуръ» предлагают использовать подобные заграждения даже против крылатых ракет. Если поднять с помощью аэростатов в воздух прочные синтетические сети, то их практически не видно на экранах радаров. И движущаяся на низкой высоте с большой скоростью крылатая ракета запутывается в сетях, падает на землю, не дойдя до назначенной ей цели.

Спасительные зонтики

Спуститься с большой высоты и уцелеть – вот главная задача парашютиста. А помогает ему в этом «спасительный зонтик» или «предотвращающий падение» – так можно перевести с французского слово «парашют».

В этой главе мы попробуем проследить историю парашюта от начала и до наших дней, отметим наиболее значительные достижения парашютистов мира и нашей страны.

«Преданья старины глубокой»

Научные же принципы аппарата, замедляющего падение тел в воздухе, впервые сформулировал, по-видимому, знаменитый английский гуманист XIII века, ученый-монах Роджер Бэкон. В своем сочинении «О секретных произведениях искусства и природы» он указал на возможность постройки летательных машин и отметил при этом, что опираться на воздух можно при помощи вогнутой поверхности.

Первый достоверный проект парашюта принадлежит гениальному итальянцу Леонардо да Винчи (XIV век). Свои наблюдения и опыты он изложил в «Атлантическом кодексе». В разделе «О летании и движении тел в воздухе» он пишет: «Если у человека есть шатер из накрахмаленного полотна, каждая сторона которого имеет 12 локтей в ширину и столько же в вышину, он может бросаться с любой большой высоты, не подвергая себя никакой опасности…»

Поверхность предложенного ученым устройства для спуска человека равна примерно 36 кв. м (если считать, что один локоть примерно равен 40 см). Заметим, что современные парашюты для людей в зависимости от назначения и материала имеют площадь от 23 до 80 квадратных метров. Практическая пригодность конструкции удостоверена и при помощи модели его «шара», выполненной уже в наши дни. Ныне эта модель находится в музее Кло-Люсе близ городка Амбуэз (Франция).

Исследователи творчества Леонардо полагают, что реализовать идею парашюта мастеру не удалось. Однако научно обоснованная идея не забылась, не затерялась в веках. Прошло немногим более ста лет, и в труде югославского ученого Фаусто Вранчича, постоянно жившего в Италии, появилось описание устройства для безопасного передвижения человека с высоты на поверхность земли, во многом похожего на парашют Леонардо. Более того, в 1617 году Вранчич изготовил во Франции парашют с квадратным куполом и продемонстрировал его в действии, спрыгнув с крыши высокой башни.

Не были забыты парашюты и в уже упоминавшейся нами Индии. Так, в 1650 году французский посол сообщал королю Людовику XIV о необычных трюках с парашютом, которые выполняли при дворе короля Таиланда индийские фокусники. Об одном из таких воздушных акробатов-трюкачей, который с аппаратом, похожим на большой зонт, отважно бросался вниз с высокого бамбука, французский дипломат писал, что акробат «отдавался таким образом воздушным потокам, которые несли его по воле случая то к земле, то на другие деревья или на дома, стоящие рядом, и этот человек не причинил себе каких-либо повреждений».

Так, «преданья старины глубокой», уходящие своими корнями еще в те времена, когда люди верили, что плоская Земля покоится на трех китах, свидетельствуют о том, что парашют является, пожалуй, самым древним средством передвижения по воздуху.

Спасатели воздухоплавателей

Практическим парашютированием люди долгое время занимались от случая к случаю, лишь в чрезвычайных обстоятельствах. Особого желания прыгать с крыш и балконов люди, по-видимому, не испытывали. Парашют из экстравагантной диковины превратился в жизненную необходимость, лишь когда человек научился подниматься в небо выше самого высокого дерева или башни.

Не случайно первым создателем парашюта история называет одного из братьев Монгольфье – Жозефа Мишеля. Именно он еще до строительства первого монгольфьера задумался над проблемой создания «спасательного пояса» на случай непредвиденных обстоятельств.

Он же испробовал на себе и одну из практических конструкций парашюта. Соорудив зонт диаметром около 2,5 м – видно, недаром трудился французский посол, сообщая об индийских «фокусниках», – Жозеф Мишель Монгольфье спрыгнул с крыши родительского дома. Приземление обошлось благополучно, несмотря на все «охи» и «ахи» сбежавшихся родственников.

Таким образом, средство спасения на случай возгорания монгольфьера в воздухе или иной аварии было создано. А пожар на воздушном шаре того времени был вполне вероятным явлением. Вспомните хотя бы то что оболочку своего первого монгольфьера сыновья бумажного фабриканта сделали, конечно, из бумаги. Наполнялся шар дымом от костра, в котором горели солома и овечья шерсть. Более того, аэронавты порой брали с собой жаровни с углями, чтобы подогревать воздух в шаре для большей продолжительности полета.

Положение мало изменилось и после изобретения Жана Александра Шарля, предложившего наполнять шар не дымом, а водородом. Грузоподъемность шара, правда, от такой замены значительно возросла – ведь водород намного легче горячего воздуха. Однако опасность пожара вовсе не уменьшилась: водород, смешиваясь с кислородом воздуха, образует смесь, не случайно названную «гремучим газом».

Практическая же необходимость, как справедливо замечено, двигает науку вперед быстрее всяких университетов. И вот, начиная с 1777 года, сначала во Франции, а потом и по всей Европе испытывают один «спасательный пояс» за другим.

Парижский профессор Дефонтаж предложил для безопасного спуска с большой высоты изобретенный им «летающий «плащ». Профессор брал пример с пернатых и выполнил свое изобретение из бесчисленного количества мелких птичьих перьев. Испытать его согласился приговоренный к смерти преступник Жан Думье. В сопровождении стражников он влез на крышу парижского оружейного склада, надел плащ и выслушал наставления профессора: «Держите руки горизонтально и постарайтесь парить, как птица».

Затем Думье подошел к краю крыши и бросился вниз. Публика ахнула, однако все обошлось благополучно – плащ доставил Думье на землю целым и невредимым. Профессор на радостях подарил испытателю кошелек с деньгами, а парижский мэр, согласно договоренности, освободил Думье из-под стражи.

Примеру Дефонтажа и Думье потом пытались следовать многие отчаянные головы, создавая и испытывая различные варианты «летающих плащей», но удача далеко не всегда была на их стороне. Плащи оказались очень неустойчивы в полете…

Дело сдвинулось с мертвой точки, лишь когда за работу взялся французский физик Луи Себастьян Ленорман. Он не только придумал слово «парашют», но и создал несколько практически пригодных конструкций. Сначала он сделал два парашюта-зонтика диаметром по 1,5 м. Парашютист должен был держаться за деревянную перекладину, соединявшую зонтики в единое целое.

И вот 26 декабря 1783 года Ленорман повторил опыт древнего китайского императора, который, согласно легенде, спасся с верхнего этажа горящего дворца, спрыгнув с зонтиком. В городе Монпелье в присутствии многочисленной толпы зрителей Ленорман влез на высокое дерево и спрыгнул с него вместе со своими зонтиками.

Спуск прошел благополучно, однако первая конструкция не удовлетворила взыскательного изобретателя. От двух куполов он перешел к однокупольной системе увеличенного диаметра. Парашют имел прочную стойку и крепился к ней в точности как зонтик.

Еще дальше пошел в своих поисках воздухоплаватель Жак Бланшар. Он создал парашют с плоским куполом диаметром около 7 м. Во время полета купол в полураскрытом виде размещался между собственно шаром аэростата и гондолой. В случае аварии купол отсоединялся от шара, раскрывался полностью и опускал гондолу с воздухоплавателем на землю.

Кстати, сотни лет спустя принцип промежуточного размещения парашюта, предложенный Ж. Бланшаром, нашел широкое применение при подъеме на большую высоту метеорологических шаров с измерительной аппаратурой. Между шаром и приборным отсеком подвешивался парашют. Когда шар лопался, парашют раскрывался и доставлял приборы на землю.

Бланшару самому же пришлось испытать свое детище в 1785 году. Причем это был не испытательный прыжок, а самая настоящая авария, не ставшая катастрофой только благодаря парашюту. Во время очередного подъема на воздушном шаре Бланшар достиг высоты 500 м и решил начать спуск. Однако выпускной клапан заело, и возникла опасность, что, поднявшись на еще большую высоту, шар из-за уменьшающегося атмосферного давления в конце концов лопнет.

Тогда воздухоплаватель, не дожидаясь печального финала, решил ускорить развязку. Он вооружился предусмотрительно захваченным шестом и пробил дыру в оболочке, чтобы газ мог спокойно выходить. К несчастью, разница давлений внутри и снаружи шара оказалась чересчур высока, и оболочку при ударе разнесло чуть ли не вдребезги. Скорость падения гондолы нарастала. Бланшар, впрочем, не потерял присутствия духа, выбросил весь балласт, отцепил стропы, соединявшие корзину с остатками оболочки, и доверил свою жизнь парашюту. «Зонтик» не подвел и благополучно опустил воздухоплавателя на землю.

Впрочем, 12 лет спустя каркасная конструкция парашюта получила полную отставку благодаря Андре Жаку Гарнерену. Он свой парашют также поместил между шаром и соединенной с ним гондолой. Стропы парашюта соединились с корзиной, а купол – с аэростатом. Случись в полете беда – срабатывало разъемное устройство, обрывалась тонкая подвеска купола к аэростату, парашют быстро наполнялся воздухом. Первыми «испытателями» этой системы стали животные, а 22 октября 1797 года и сам Гарнерен занял место в гондоле. В тот день впервые в истории человек использовал парашют не как спасательное средство, а для выполнения преднамеренного демонстрационного прыжка с воздушного шара.

Среди свидетелей этого события был и физик Лаланд. Заметив, что парашютист сильно раскачивался в полете, он предложил продырявить купол «на макушке». Без такого «полюсного отверстия», как его стали называть позднее, воздух вытекает только из-под кромки парашютного купола, вызывая тем самым его раскачивание.

Следующее усовершенствование предложил брат Гарнерена – Жан Батист, выдающийся ученый своего времени. Он окончательно освободил парашютный купол от каркаса, логично доказав, что «зонтик» в потоке воздуха прекрасно раскроется и без помощи разного рода распорок.