«Техника-молодежи» 2001 г №4, с.28-29


Геннадий МАЛЫШЕВ,
доктор технических наук,
профессор Московского
авиационного института
ЦИВИЛИЗОВАННОЕ РАЗРУШЕНИЕ
«МИР» —
это гордость и боль России. А на финишной прямой — и, — якобы «смертельная опасность для всего человечества». Так ли это? В 70-е гг. благополучно сошли с орбит и сгорели в верхних слоях атмосферы три наших станции «Салют» массой до 20 т, американская «Скайлэб» (77 т) и не достигший расчетной траектории «Марс-96». Из почти 140-тонной массы «Мира» на Землю могли упасть не более 5%. Кстати, вес остатков всех сгоревших при падении спутников гораздо меньше среднестатистического уровня метеоритного потока, постоянно бомбардирующего нашу планету.

Так была ли альтернатива бесславному затоплению «Мира» и могли ли мы научиться чему-то новому в процессе того, что в формулировке Аэрокосмического агентства именуется «цивилизованным завершением работы станции»?

Спуск осуществили классическим ракетодинамическим способом — переведя станцию на орбиту высотой 90 — 100 км, при этом атмосфера захватила ее и разрушила в 80 — 60 км от Земли. Задача состояла в обеспечении необходимых после тормозного импульса условий входа в атмосферу с колеблющейся плотностью. Тогда несгоревшие обломки общей массой 25 т высыпались бы вытянутым эллипсом с осями 200 и 5000 км. Такой полет вслепую, без управления продлился бы 50 мин после последнего импульса.

Рассматривая верхние слои атмосферы как обеспечивающие управляемое торможение, следует отойти от шаблонов реактивного маневрирования, повторив методику управления головными частями баллистических ракет путем одноразового изменения в полете их геометрии.

Летящая станция фиксирует плотность атмосферы по динамике спуска на каждом витке. Верхняя атмосфера разрежена, но космическая скорость обеспечивает ощутимые силы — даже на высоте 450 км. Международная космическая станция станет тормозиться ими на 30 — 80 г, в зависимости от солнечной активности и ориентации солнечных батарей.

Аэродинамические силы можно направленно использовать растягивая спуск с высоты 270 — 250 км на три-четыре недели, постоянно прогнозируя ожидаемую точку входа в атмосферу и управляя изменением площади или ориентацией тормозных устройств, роль которых могут играть поворотные солнечные батареи и надувные баллоны. После выхода на высоту 140 — 150 км вводится второй каскад тормозных устройств. Спуск станции за 1 — 3 суток можно было форсировать с учетом места падения. Во время этой операции определять эллипс рассеивания осколков, который оказывается во много раз меньше, чем по первому варианту

Эту процедуру можно «ужесточить» по времени перехода от одного баллистического параметра к другому. При разделении спускаемого аппарата масса элементов уменьшается пропорционально кубу изменения геометрических размеров, а площадь поверхности — их квадрату. Сама станция тормозится медленнее, чем ее блоки по отдельности, а «Мир» состоит из шести примерно одинаковых модулей. После естественного аэродинамического торможения разделение на элементы полимодульной системы на высоте 120-130 км фиксирует расчетную точку входа за счет интенсивного замедления полета в атмосфере с соответствующим уменьшением разброса фрагментов.

Прогнозируемая верхняя атмосфера из стихийного противоборствующего фактора становится средством обеспечения начальных условий входа в нее и уменьшения зоны падения несгоревших обломков.

Третий вариант спуска представляется нам наиболее привлекательным и достойным современного уровня российской космонавтики. Более десятилетия ведутся эксперименты с тросовыми системами, теорию которых разработал профессор Московского государственного университета имени М.В.Ломоносова В.Белецкий. Американцы развертывали двойные системы соединенные тросом или кабель-тросом длиной до 20 км, рассматривая их как чисто механические или электромагнитодинамические.

Размещенные на орбите, они покачиваются (либрируют) относительно вертикали, разделение связи переводит концевые массы на новые орбиты. Подбирая длину троса, амплитуду либрации и момент разделения, удается существенно поднять апоцентр орбиты верхней массы и опустить перицентр нижней. Отсюда могла найти применение схема подъема связки блоков «Мира» при спуске лишь двух 20-тонных модулей, — аварийного «Спектра» и отслужившего «Кванта-2». Дополнительно используя один аппарат «Союз», с некоторыми механическими приспособлениями и одноразовой тросовой шпулей, возможно состыковать его с «Квантом-2» и «Спектром», развернуть станцию так, чтобы они оказались впереди по вектору скорости, отделить их.

Активным маневром связка ушла бы вперед и вниз с развертыванием троса, началась бы ее либрация под действием гравитационного поля. При прохождении вертикали один из модулей отделился бы и начал спускаться, сообщая импульс верхней массе, тем самым переводя станцию на более высокую орбиту. Через 1,5 — 2,5 витка в апоцентре отделился бы второй спускаемый модуль, сформировав «Миру» новую, почти круговую орбиту.

Эффекты троса при разделении связки могут усиливаться и корректироваться с помощью двигателей, точки разделения должны сочетаться с районами падения фрагментов.

Таким образом, отделение и сброс двух аварийных модулей обеспечил бы подъем станции на 40-60 км в зависимости от длины тросов, для чего понадобилась бы работа всего одного дополнительного «Союза».

Сохранение и использование в будущем модулей «Кристалл» и «Природа» в комплекте новой станции позволили бы сэкономить средства, приблизительно соответствующие четырехлетнему бюджету Росавиакосмоса! Тогда появилась бы «эстафетная палочка» — сбереженные на орбите модули как основа новой обитаемой научной станции...