Къде може да кацне космически кораб „Союз Еврика“
Блогът на Даниел Марин
След вчерашната публикация за връщането на Союз TMA-10M, читател, който иска да остане анонимен, ме попита как можем да знаем къде ще кацне космическа капсула. Отговорът може да изглежда прост. Имаме кораб, който следва определена орбита, така че просто трябва да включим спирачния двигател, така че г-н Нютон да си свърши работата и капсулата да кацне на мястото, което сме определили. Парче торта, нали? Ами очевидно, не, не е толкова просто.
Като начало космическата капсула не е самолет и нейната маневреност със сигурност е много ограничена, въпреки че, както ще видим, не е нула. Разликата в плътността в горните слоеве на атмосферата и вятъра причиняват грешката в точността на кацане винаги да бъде по-голяма от няколко километра. С други думи, трябва да изберем наистина широка зона без препятствия. Разбира се, нашата зона за кацане не може да бъде разположена на географска ширина по-висока от 51,65 ° север или 51,65 ° юг, тъй като това е наклонът на орбитата на международната космическа станция (МКС) и следователно на който и да е кораб „Союз“. Това ограничение оставя голяма част от територията на Руската федерация, така че от първите им полети корабите "Союз" са се приземили, с някои изключения, в безкрайните степи на Казахстан, практика, която продължава без прекъсване след падането на съветската Съюз. Казахстанската степ също има предимството, че няма гори, естествени препятствия или големи населени места, които пречат на спускането на капсула.
Влизане на Союз, видян от МКС (НАСА).
Но разбира се, не е достатъчно да изберем ивица с широчина стотици километри и да кажем, че това е нашата зона за кацане. Астронавтите могат да страдат от проблеми по време на завръщането, може би дори могат да бъдат ранени и се нуждаят от незабавна медицинска помощ. Но дори и без спешни случаи, връщането на Земята, след като прекара шест месеца в космоса, не е приятно изживяване за човешкото тяло. Следователно е необходимо значително да се намали площта за кацане, ако искаме спасителният екип да стигне до екипажа възможно най-скоро.
Как можем да го направим? Е, използвайки капсулата, сякаш е самолет, за да генерира малко тяга и по този начин да регулира траекторията на спускане, нещо, което на пръв поглед може да изглежда невъзможно. В крайна сметка капсулата няма крила или други аеродинамични повърхности, които да генерират повдигане. Но нямате нужда от тях, тъй като самата капсула се използва като поддържащо тяло. Нека не забравяме, че капсулата се движи с почти 28 000 км/ч, когато навлиза в атмосферата, така че всяка малка сила, генерирана в тази фаза, може да има огромни ефекти върху разстоянието от крайната зона за кацане. Номерът е да се позиционира центърът на масата на капсулата по такъв начин, че да е леко изместен от оста и/или ъгъла на атака на превозното средство. По този начин се генерира сила на повдигане, която освен това ни позволява да намалим огромното ускорение, понесено от космонавтите по време на повторно влизане.
Капсула "Союз", където центърът на масата се вижда, че не е подравнен с центъра на налягане, за да генерира силата на повдигане (RKK Energy).
Траектория на спускане на Союз ТМА-10М (НАСА ТВ).
Добре, това е добре, но как да ориентираме капсулата, така че да се генерира тази сила на повдигане? А, добър въпрос. Първо трябва да се уверим, че познаваме точно центъра на масата на SA. Поради тази причина седалките на космонавтите са калибрирани с огромна точност преди излитане и всъщност самите космонавти трябва да измерват масата си, преди да се върнат, като използват специални „везни“ за нулева гравитация. В миналото изобщо не беше странно за контролния център (ЦУП) да нареди на член на екипажа да наддаде или да отслабне за повторно влизане, въпреки че в момента се предпочита полезният товар да се използва като баласт. Разликата от няколко кг в 2,9-тонно превозно средство (масата на HS) може да изглежда незначителна, но не е, ако вземем предвид, че може да се превърне в изместване на центъра на масата от няколко сантиметра.
Спасителният екип се приближава до капсула "Союз" (НАСА). Сейф на союз на земята (НАСА). Топлинният щит на Союз (отделя се на 5 км височина) (Новости Космонавтики).
След като центърът на масата бъде изчислен от експертната група за балистика TsUP, трябва да въведем данните в компютъра на Союз, който ще отговаря за пилотирането на капсулата по време на повторното влизане на звяра. За да направи това, той ще използва осем малки задвижващи устройства с тяга от 10 kgf, всеки от които използва водороден прекис като гориво (влошаването на катализатора в тези задвижващи механизми е именно основният фактор, ограничаващ полезния живот в орбитата на Союз). Тези микромотори се наричат URMD (Upravlyayuschie Reaktivnie Mikrodvigateli, „реактивни микромотори“) и са част от системата SIO-S („система за контрол на реакцията при спускане“). Двигателите с URMD работят между 80 и 11 километра, докато топлинният щит претърпява строгостта на връщащата се топлина. Преди кацане и с вече разгърнатия основен парашут, излишъкът от 30 кг пероксид, който носи капсулата, се изхвърля, за да се избегне повреда на екипажа.