«Техника-молодежи» 2003 г №10, с.30-33
АВАНТЮРА. Два английских воздухоплавателя намерены совершить довольно длительный полет на воздушном шаре, достигнув высоты, где атмосфера Земли граничит с космическим пространством. Баллон будет запущен с борта британского авианосца у юго-западного побережья Англии и, 12 часов спустя, опустится в Атлантическом океане, пролетев около 220 км.
Максимальная высота, которая при этом будет достигнута и сохранена в течение большей части полета, составляет примерно 45 км над уровнем моря. Тем самым, стратостат окажется «лишь» вшестеро ниже чем пролетающая над ним Международная космическая станция
Воздухоплаватели — люди опытные в своем деле. 48-летний Энди Элсон по образованию инженер-авиастроитель, участвовавший в конструировании почти всех воздушных шаров, совершавших за последние годы кругосветные полеты. Сам он в 1991 г. со скоростью более 150 км в час пролетел всего в 30 м над высочайшей горой мира — Эверестом (Джомолунгмой)
Его спутник Колин Прескот. которому исполнился 51 год, стал известен в 1981 г., когда, первым в истории совершил ночной полет на монгольфьере. Этот перелет оказался также рекордным для пребывания в воздухе над Британскими островами. Более 30 лет назад К.Прескот основал компанию «Flying Pictures", которая берется запускать воздушные шары, управлять ими и вести с их борта кино— и фотосъемку
Вдвоем эти пилоты в 1999 г. установили мировой рекорд длительности пребывания в атмосфере нашей планеты. Для этого им пришлось, поднявшись в Испании, пересечь Атлантику и Северную Америку, приводниться через 17 суток, 18 ч и 25 мин в Тихом океане у побережья Японии. Их намерение выполнить «кругосветку» тогда успехом не увенчалось. Но эти усилия были признаны выдающимися, и храбрецов удостоили Золотой медали Британского королевского аэроклуба. Это высокая награда; до них ее получали за все времена всего 40 человек, среди которых также героические личности и пионеры авиации, как Луи Блерио, братья Вилбур и Орвил Райт, астронавты — первые люди на Луне Нил Армстронг и Эдвин Олдрин и другие.
Достигнув планируемой рекордной высоты, на что может уйти 5 — 6 ч, баллон пробудет в стратосфере около часа, пока экипаж будет осуществлять научные эксперименты. Затем пилоты откроют клапан и выпустят часть гелия, начав тем самым спуск. В случае, если скорость спуска окажется излишней, с борта можно сбросить некое количество песчаного балласта. Нормальный спуск продлится около 2 ч, после чего гондолу должно взять на борт небольшое вспомогательное судно.
Так как пилоты будут находиться в открытой гондоле, устроители считают, что их полет можно считать «выходом в космос». В таком случае, по мнению организаторов, это можно будет рассматривать как рекордное по длительности (от 8 до 12 ч) пребывание в открытом космическом пространстве. На сегодняшний день наибольшее время, проведенное космонавтом или астронавтом в открытом мировом пространстве, не превышает 8 ч. А определение границы, с которой «начинается» космос, — дело весьма спорное. Исторически многие предлагают ее проводить на высоте 30 км над поверхностью планеты, так как международные законы область за данными пределами уже не считают воздушным пространством государства (есть и другие мнения: «круглые» 100 км; орбита, на которой спутник просуществует более одного витка — 180 км; вопрос космическим правом однозначно не решен. — Ред.).
Но не это будет важным в попытке смелых воздухоплавателей...
НАУКА. Надо сказать, что мероприятие отнюдь не является лишь спортивной авантюрой. Несколько британских университетов внесли вместе с NASA США свой вклад в расходы по его осуществлению, составляющие, в общем, около 1 млн ф. ст. Университеты подготовили научную программу (один эксперимент даже был выбран в результате конкурса предложений школьников) и предоставили аэронавтам свои научно-исследовательские приборы и обучили пилотов правилам их применения. Важным спонсором стало и управление научных разработок военного ведомства Великобритании.
Главная научная задача полета — регистрация космических лучей в верхних слоях атмосферы.
Сам по себе этот эксперимент традиционен, космические лучи ловили еще пилоты стратостатов 1930-х гг. В последние годы «шаттлы» проводили такие измерения в течение почти тысячи часов, станция «Мир» затратила на это вдвое больше времени, полтора миллиона километров за тем же занятием налетал сверхзвуковой «Конкорд». Но практический потолок «Конкорда» — 19 км, тогда как рабочая орбита «шаттлов» не опускалась ниже 250 км, а «Мир» летал еще выше. В этом промежутке подолгу может работать только воздушный шар.
Дело в том, что в атмосфере космические лучи летят не в одиночестве. Сталкиваясь с молекулами азота, кислорода и других газов, составляющих атмосферу, а также с аэрозольными частицами, высокоэнергетические протоны (которые, в основном, и составляют ГКИ — галактическое космическое излучение) порождают вторичную радиацию: электроны, мезоны, нейтроны. С одной стороны, они несут массу сведений о первичной радиации и о том, на что та действовала. С другой, для пилотов и пассажиров высотных самолетов, а также для установленной на них электроники, они могут оказаться опаснее исходного ГКИ...
Понятно, что с ростом высоты, на которую поднимутся регистраторы, плотность воздуха, а значит, — и доля вторичной радиации будет уменьшаться, да и состав атмосферы радикально меняется. В то же время Земля (а с ней атмосфера) вращается, и поток ГКИ не постоянен во времени. Поэтому важно получить не просто разовые замеры, как это делали геофизические ракеты, но долговременные наблюдения.
Кроме того, предстоит сделать сотни фотографий поверхности планеты и с помощью микроволновых передатчиков направить их на Землю. «Живые» изображения будут поступать в распоряжение телевидения и сети Интернета. Находясь на 40-километровой высоте и над 99% земной атмосферы, участники полета будут способны видеть объекты, расположенные в 800 км от них. А сам их аппарат будет легко различимым для наземного наблюдателя еще и благодаря тому, что воздухоплаватели время от времени сбрасывают «бомбы» с ярко окрашенным дымом, хорошо заметным на фоне облаков. Для наблюдения за ними англичане создали специальную высотную ракету с телекамерой; она же послужит и ретранслятором для связи.
ОБОЛОЧКА. Размеры воздушного шара сравнимы с нью-йоркским небоскребом «Эмпайр Стейтс Билдинг». Он изготовлен из тончайшего (толщиной в бумажный лист) гибкого пластика и наполнен гелием. Перед запуском в него накачивается лишь небольшая часть этого летучего газа, но по мере подъема аэростата и снижения атмосферного давления гелий расширяется и постепенно заполняет собою весь объем. В конечном счете, объем расширившегося гелия станет в 346 раз большим, чем был во время запуска.
Баллон, не мудрствуя лукаво, назвали «Envelope» («Оболочка»). Его объем — 12 млн м3. На то, чтобы заполнить шар гелием, уходит около двух часов. Изготовлен он полугосударственной компанией «Qineti.Q» в г.Гластонбери, причем использованы добавки к обычному полиэтилену, которые придают материалу способность переносить температуру до 70°С.
Естественно, на такой высоте можно опасаться столкновения с космическим «мусором» — обломками отработавших ракет-носителей и искусственных спутников Земли. Удар даже мелкой подобной частицы теоретически привел бы к проколу полиэтиленовой оболочки и разгерметизации баллона со всеми «вытекающими» отсюда последствиями. Впрочем, конструкторы считают, что даже 10-сантиметровое отверстие в оболочке (что крайне маловероятно) привело бы к незначительной утечке гелия, не препятствующей полету.
Куда более серьезна другая опасность. Если во время заполнения баллона гелием по его верхней части (около 380 м от земли!) ударит «порыв ветра» всего в 24 км/ч, оболочка будет разорвана в клочья. Опасны и так называемые сдвиговые ветры (резкое различие силы и направленности воздушного потока, происходящее на небольших расстояниях). Они также способны порвать ткань баллона. Учитывая все это, решено устроить запуск в летний сезон, когда ветры на 20-километровой высоте более предсказуемы; их направление обычно бывает с востока на запад. Местом запуска избрана акватория в 12 морских милях от побережья графства Корнуолл, напротив города Сент-Айвс (юго-западная Англия).
Так будет выглядеть открытая гондола
Оболочка в любом случае будет необратимо повреждена при посадке и ее повторное использование не предполагается. В аварийной ситуации баллон и гондола разделятся еще в воздухе. В этом случае найти и вытащить оболочку из океана должен рыболовный траулер; в проект заложена даже ее безотходная и экологически чистая утилизация.
КОРЗИНА — обычная, плетеная из ивовых прутьев — по сей день остается лучшей для воздушных шаров. Стратосферу штурмовали аппараты, несущие герметичные капсулы — родные сестры отсеков космических кораблей. Но Э.Элсон и К. Прескот разместятся не в корзине или капсуле, а будут пристегнуты в открытой гондоле.
На высоте 40 км подвеска будет слегка вращаться вокруг вертикальной оси, и аэронавтов периодически будет слепить солнце, практически не ослабляемое атмосферой. Помимо того, что оно будет слепить пилотов, оно же будет их и нагревать, тогда как на теневой стороне температура опустится до -70°С (а то и до всех -100°С). Естественно, дышать тем, что на этой высоте называется воздухом, давно уже невозможно...
Воздухоплаватели будут одеты в советские космические скафандры «Сокол», используемые при полетах на «Союзах» (вообще-то, в наших ВВС есть скафандры похожей конструкции, оптимизированные для работы не в космическом корабле, а в кабине самолета; однако в данном случае они не подойдут, так как их верхний слой не белого цвета, что ухудшает тепловой режим «на открытом воздухе». — Ред.)
Музейный экспонат гондола стратостата «Волга» |
На чрезвычайный случай гондола снабжена автоматически раскрывающимся парашютом того типа, который используется вооруженными силами для высадки военного оборудования массой до одной тонны. Он раскрывается на высоте около 4,5 тыс. м, после чего несомая им кабина опустится со скоростью примерно 4-5 м/с, то есть, той же, что и обычный парашютист. Если что-то произойдет с самой «корзиной», парашютами снабжены и сами аэронавты.
Однако авария может произойти и на малой высоте, при которой парашют гондолы может не успеть раскрыться. Тогда людей спасет сама ее конструкция: форма, разработанная специалистами-аэродинамиками, обеспечит устойчивое падение и удар о воду именно той частью, которая должна смяться, погасив энергию этого удара. Костюмы воздухоплавателей и гондола обладают отличной плавучестью.
Иностранную печать читал
Борис СИЛКИН
кстати...
Крайний в нашей стране пилотируемый стратостат «Волга» совершил свой первый и единственный полет осенью 1962 г. с единственной целью — испытать в условиях, максимально близких к реальным, системы жизнеобеспечения и спасательные устройства для космических полетов.
Полиэтиленовый баллон объемом 72900 м3 доставил гермокабину с парашютистами-испытателями Петром Долговым и Евгением Андреевым на высоту 25 км 458 м, где экипаж покинул аппарат.
Андреев был одет в высотный компенсирующий костюм и пролетел почти всю эту высоту в затяжном прыжке, открыв парашют всего в 900 м от Земли. Долгов был в скафандре с цельно-стеклянным шлемом и должен был раскрыть им же изобретенную парашютную систему немедленно после выхода из кабины. Однако покидая раскачивающуюся гондолу, испытатель ударился шлемом о выступающую головку болта; взрывная декомпрессия не оставила шансов на спасение... Зато парашюты сработали безупречно.
В целом полет считается успешным, гондола стратостата тоже благополучно приземлилась и сейчас хранится в Музее ВВС в Монино. А цельностеклянные шлемы в наших скафандрах больше не применяются.
Вопреки утверждению авторов документального фильма, снятого к 40-летию события, полет не прошел незамеченным, подвигу П.Долгова и Е.Андреева была даже посвящены главы в нескольких, достаточно известных в свое время, книгах. Другое дело, что на фоне громкой славы космонавтов тогда и бандитов в наши дни, парашютистов-испытателей подзабыли...
Высоты, на которые научная аппаратура может быть доставлена: а) альпинистами (Эверест, 8,8 км); обычным самолетом («Боинг-747», 12 км); сверхзвуковым самолетом (Конкорд , 18 км), рекордным пилотируемым стратостатом (34,6 км); предполагаемая высота полета Элсона и Прескота (более 40 км); орбитальная станция (свыше 250 км)Аэронавты Энди Эпсон (а) и Колин Прескот (б) в скафандрах «Сокол» Баллон в полете на максимальной высоте |