Лаборатория на орбите. О проекте «вега»

• Работа для солнца
• На пути к орбитальным комплексам
• Электрофонная точность
• Проектирование по… Летописям
• Еще одна теория?

Невесомость у вас дома

Занятия клуба ведут преподаватели, аспиранты и старшекурсники Московского ордена Трудового Красного Знамени физико-технического института. Председатель клуба — кандидат физико-математических наук доцент Ф. Ф. ИГОШИН.

Юрий Алексеевич Гагарин… В этом году ему бы исполнилось пятьдесят, человеку, который первым увидел из космоса, как прекрасна наша планета — голубая Земля.

Сто восемь минут его орбитального полета всколыхнули весь мир.

Юрий Алексеевич записал как-то в своем дневнике:

«Разговаривал с СП (так соратники называли за глаза главного конструктора С. П. Королева). Он рассказал о перспективах, о будущей работе. Сколько же еще предстоит сделать! Трудно поверить, что все это будничные дела, а не сказка- Человек шагнет в космос в скафандре через люк. Потом новый корабль, орбитальные станции…»

Всего двадцать три года прошло с первого орбитального полета. Человек не только шагнул в космос через люк — научился работать в открытом космосе.

Земные орбиты Космонавта № 1 пролегли по братским социалистическим странам, Франции, Индии… А сегодня орбитальные станции обжиты не только советскими, а и космонавтами братских социалистических стран. Советский космический корабль стал местом совместной работы советских и французского космонавта. Готовится к полету космонавт из Индии…

Космос стал сегодня рабочим местом, лабораторией, где ведутся научные исследования и экспер и ментьи-Автоматические разведчики уже побывали на других планетах, устремились к окраинам солнечной системы. Чуть пи не каждый день делают

новые открытия ученые, изучающие Марс, Венеру, Юпитер…

И все же работы по исследованию космического пространства, по существу, еще только разворачиваются. И как доброе напутствие космонавтам всех времен и народов звучат слова Ю. А. Гагарина:

«Космос не только удел мужественных и смелых. Он для любознательных, смекалистых и твердых, ищущих и верящих в будущее этого пока еще не познанного мира».

Рабочее место-космос

«…Я сто десятый космонавт в мире, второй советский фи зик в космосе и первый выпуск ник МФТИ, которому довелось работать на борту орбитальной станции…» — говорит о себе Герой Советского Союза, лет ) чик-космонавт СССР, кандидат технических наук Александр Александрович СЕРЕБРОВ.

Сегодня он гость нашего клуба. Мы попросили космонавта исследователя — именно так называется должность Александра Александровича — рас сказать о себе и о своей работе.

Меня довольно часто спра шивают, что самое сложное в профессии космонавта. По-мое му, самое непростое в нашем деле — это умение добиваться поставленной цели.

Полететь я мечтал уже в седь мом классе. Поначалу пред ставлял это себе как работу инженера, летчика-испытателя, такого, как Сергей Николае вич Анохин, который по праву , носит знак летчика-испытателя номер один. Я хотел летать в стратосфере, испытывать новые типы самолетов. Но для этого, понятно, надо быть технически v грамотным человеком. И я ре шил после окончания школы поступить в МФТИ, на аэроме ханический факультет. Об этом институте я слышал много хо рошего. В том числе, например, то, что в этом институте есть курсовая работа, включающая в себя самостоятельный полет на самолете.

Такая вот была у меня первоначальная идея.

Школу я закончил с серебряной медалью. В МФТИ поступил с первого раза. Тут, я считаю, мне повезло, потому что «физтех» — такой вуз, при поступлении в который и золотые медалисты, бывает, «срезаются».

Стал я учиться. Где-то на третьем курсе попытался попасть в аэроклуб. Надо было ведь одолевать и вторую ступеньку на пути в испытатели. Но в аэроклуб меня не взяли. И причина-то до слез обидная — по возрасту. «Переросток ты,— сказали мне в ДОСААФе,— поздно тебе уже в аэроклубе учиться».

Решил я тогда так. Надо перестать думать об авиации. Но не о полетах.

(Тут,, в скобках, мне бы хотелось отметить вот еще что. В детстве я очень любил читать фантастику. И надо прямо сказать, она меня малость подвела. Когда полетел первый спутник, я удивился вместе со всеми. Но не тому, что спутник летит, а тому, что космические полеты, по существу, еще только начинаются. На страницах фантастических книжек космонавты уже и на других планетах побывали. Так что имейте в виду: читать фантастику не вредно, но надо отдавать себе отчет, где быль, а где небыль…)

Я решил стать космонавтом. Но чтобы эта мечта осуществилась, нужно было выполнить некоторые необходимые и достаточные условия. Самое первое необходимое условие — быть здоровым.

Сегодня я на свое здоровье пожаловаться не могу. Но вот в детстве… Одним только воспалением легких я пять раз переболел. И поставила меня на ноги физкультура. Остановил нас с мальчишками однажды на улице мужчина, спрашивает:

На коньках кататься хотите?

Хотим.

Приходите на каток…

Так я начал заниматься фигурным катанием у тренера Николая Александровича Брежнева. Стал даже чемпионом области среди младших школьников. Потом второй разряд по лыжам получил. Это было, когда мы еще в Кирове жили. А когда в Москву переехали, плаванием занялся. Вот здоровье и укрепилось.

Но вот «добро» врачей получено. Что дальше? А дальше нужно пройти еще множество комиссий, где тебя очень внимательно и подробно расспрашивают, кажется, обо всем на свете… Процедура, в общем, длительная и ответственная.

Словом, пока я проходил медицинские и прочие комиссии, я успел и вожатым в «Орленке» поработать, и институт закончить, и аспирантуру, и даже диссертацию защитить… (Примечание редакции: кроме того, за экспериментальное изучение движения масс воздуха и газов при заданных температурах и давлениях вместе с группой товарищей А. А. Серебров был удостоен в 1976 году премии Ленинского комсомола.)

Зачислили меня в отряд космонавтов в 1978 году. Приняли меня на новом месте работы очень доброжелательно. Сразу поручение дали. Причем для выполнения задания надо было не только проектировать, но и делать многое своими руками. И я был доволен, что в свое время меня даже прозвали слесарем-аспирантом. Теперь приобретенные рабочие навыки очень даже пригодились.

Ну и учиться заново, конечно, тоже многому пришлось. Я стал изучать опыт уже слетавших товарищей, принимал участие s работах по созданию станций «Салют-6» и «Салют-7». Приятно было также узнать, что некоторые результаты моих еще студенческих исследований «летают» до сих пор, обеспечивают необходимый тепловой режим «Союзов» и «Союзов Т».

Основная моя научная специальность — термодинамика, исследования процессов тепло- и массопереноса. В этом смысле для меня «Салют» — уникальная летающая лаборатория. Движение станции по орбите, невесомость — все это накладывает свой отпечаток на привычные всем нам с детства физические процессы, заставляют их протекать совсем по-иному, чем на Земле.

Здесь даже нормальное дыхание человека должно обеспечиваться специальными мерами. Мало того что воздух на станции должен быть, необходимо, чтобы он, кроме того, все время двигался. Иначе невесомость тотчас начинает показывать свой норов. Действительно, плотность воздуха, который мы выдыхаем, отличается от плотности окружающего воздуха, и на Земле в ре

зультате конвекции он отходит от нашего лица, уступает место свежему воздуху, который мы вдыхаем. Но в условиях невесомости конвекции нет. Поэтому нормальные условия дыхания на станции поддерживаются с помощью постоянной циркуляции, которая обеспечивается непрерывной работой вентиляторов.

Кстати говоря, примерно такими же вентиляторами-мешалками пришлось бы снабдить и кастрюли и чайник, если бы кто-то на станции вдруг решил готовить пищу по-земному. Так что прав был писатель-фантаст Александр Беляев, предлагавший подобные конструкции в одном из своих романов. Если воду все время не перемешивать, она не закипит, только образуется просто паровая прослойка у дна.

А вот вам еще одна задачка из практики невесомости. Как налить воду из крана в емкость? Надо сказать, что в космическом корабле вода подается из крана небольшими порциями — по 25 г. Предоставленные сами себе, эти порции собираются в большие шаровидные капли. В результате случайных столкновений эти шары затем дробятся на все более мелкие капли. Если действовать как на Земле, наливать воду из крана прямо в горлышко сосуда, то жидкость станет выталкивать из него воздух, в котором взвешены капли разного диаметра, уже попавшие в емкость в первый момент. То есть, говоря по- иному, жидкость будет сама себя выталкивать, и заполнить сосуд невозможно.

Спасает положение маленькая хитрость. Если струю с ма-

лои скоростью направить сразу на стенку емкости, в дело вступят силы поверхностного натяжения. Вода, смачивая стенку, прилипает к ней, сосуд можно заполнить.

И тут же возникает второй вопрос: а как взять жидкость из сосуда? Конечно, если есть, например, центрифуга, ответ на вопрос весьма прост. При вращении емкости вода в ней будет прижиматься центробежными силами к дальней от оси вращения стенке, и оттуда ее можно набрать, скажем, в шприц. А если центрифуги нет?..

Я предложил другой способ. Нужно поместить внутрь сосуда длинный и узкий предмет, например черенок ложки. Капли к нему прилипнут за счет тех же сил поверхностного натяжения. Жидкость расползется по всему черенку, подойдет к краю горловины. Слегка шевеля черенком, можно добиться, чтобы жидкость постоянно находилась у горлышка сосуда, забирать ее по мере надобности.

На таком простейшем примере я хотел проиллюстрировать те сложности, с которыми приходится сталкиваться исследователю на орбите. И трудности такого рода еще не самые каверзные В земных лабораториях. где мне приходилось работать, вопрос о размещении оборудования всегда стоял на втором месте, а на первом — удобства работы исследователей. На космической же станции любое перемещение оборудования вызывает смещение иентра /иасс станции Это сразу же сказывается на характере ее вращательного движения Вот и приходится каждый раз исхитряться. размещать прибор таким образом, чтобы его воздействие на станцию и станции на него было минимальным.

А вот вам еще несколько проблем. Каждый, конечно, видел фотографии космической станции, знает, что она собой представляет. Протяженность комплекса вместе с пристыкованным кораблем — несколько десятков метров. Основная масса сосредоточена в рабочем отсеке. Поэтому свободное положение станции устойчиво лишь в том случае, когда ее ось направлена к центру Земли, подобно поплавку на воде. Это так называемая гравитационная стабилизация. Но из-за изменений силы тяготения при движении, сопротивления воздуха в верхних слоях атмосферы ось станции направлена не точно к центру Земли, а совершает медленные колебания с амплитудой до 20°. Стенка станции при этом заметно даже на глаз изгибается. Кроме того, корпус станции ощутимо вибрирует из-за непрерывной работы вентиляторов, насосов и других приборов. Поскольку толщина стенок невелика — 3—4, а большей частью и 2,5 мм, то на станции могут возникать и эффекты, отдаленно напоминающие те, что происходят при хлопке пастушеским кнутом. Резкий взмах рукоятки кнута вызывает распространение по нему бегущей волны. По мере продвижения этой волны к концу бича скорость волны возрастает, может достичь даже сверхзвуковой — потому, кстати, мы и слышим хлопок. На станции, к счастью. таких изменений скорости не ощущаешь, но встряска тоже может быть довольно ощутимой, когда, например, к станции причаливает грузовой корабль.

Так что, как видите, условия работы на орбите далеки от идеальных, существует множество факторов, которые обязательно надо учитывать. И тем не менее научные исследования на борту орбитальных комплексов обязательно будут продолжаться. Потому что исследования в условиях невесомости позволяют ответить на множество вопросов, на которые нельзя ответить на Земле.

Ну вот, скажем, на орбите мне довелось принять участие в биотехнологическом эксперименте «Таврия». В нем требовалось разделить биологическое вещество на фракции. Это, кстати, общая проблема, характерная не только для данного эксперимента Макромолекулы, клетки, ферменты, столь необходимые для медицины, фармацевтики, биологии, животноводства, очень трудно разделять на Земле. В невесомости легче. Здесь на помощь исследователям можно призвать, например, электрофорез. В основе этого метода — свойство различных веществ с разной скоростью двигаться в электрическом поле в зависимости от размера молекулы и величины заряда, которым она обладает. Причем на картине распределения в данном случае не сказывается ни конвекция, ни архимедова сипа.

На практике используют несколько видов электрофореза. При одном вещества с разной скоростью идут от электрода к электроду, при другом каждое собирается в своей зоне.. Однако и в том и в другом случае на Земле в распределение вносит свою долю и гравитация. Фракции распадаются по удельному весу, возникают паразитные конвективные токи… Ничего этого нет в космосе. Здесь можно получать в десятки раз более чистые вещества, в сотни раз увеличить производительность процесса.

И это только один пример. А еще на борту можно растить кристаллы, какие на Земле ни по размерам, ни по правильности граней вырастить невозможно, получать сплавы из несплавляемых в условиях гравитации материалов, плавить металлы невиданной на Земле чистоты…

Пока вокруг нашей планеты вращаются лишь первые орбитальные лаборатории и каждый космический полет считается экспериментальным. Но придет время, когда в космос полетят люди самых разных специальностей, на орбите вокруг Земли, вокруг других планет разместятся целые исследовательские комплексы, начнут работать мощные орбитальные заводы. Это время не за горами! И мы своей работой его приближаем.

Тема: Клуб «XYZ»
ЮТ №4 1984 год |