"Дом на орбите" - читать интересную книгу автора (Клушанцев Павел Владимирович)

3. СТЫКОВКА

Итак, двигатель выключен. Мы вышли на орбиту. Стали спутником Земли. Можно спокойно переходить к следующему этапу — идти на встречу с орбитальной станцией.

Но до этого давайте кое в чём разберёмся.

Представим себе орбиту в виде проволочного кольца. Натянем на него мысленно тонкую плёночку. Как бабушка натягивает на пяльцы платочек. Эта воображаемая плёночка называется «плоскость орбиты». Она обязательно должна проходить через центр земного шара. Поэтому спутники Земли не могут летать как угодно, по любым кругам. Не могут, скажем, кружить над полюсом. Или над какой-нибудь одной страной. Их орбита должна опоясывать земной шар по самому широкому месту. Как бы разрезая его своей плоскостью на две равные половинки.

Орбита может «лежать», опоясывая Землю по экватору. Может «стоять», проходя через оба полюса. Может быть наклонена вбок. Это бывает чаще всего.

Земной шар вращается. За сутки он делает один оборот вокруг своей воображаемой оси. А орбита стоит на месте. Земля как бы вертится внутри неподвижного «колечка», с которым она никак не связана. Если орбита наклонена к экватору, то под ней плывут одна за другой разные страны мира. Как льдины в реке, когда смотришь на них с моста. А спутник, летающий по этой орбите, дом витке проходит над новыми местами.

И станция, и мы мчимся в космосе с огромной скоростью — восемь километров в секунду. Если с такой скоростью лететь на встречных курсах или даже наперерез друг другу, ничего хорошего не получится. Произойдёт не встреча, а столкновение, катастрофа. От страшного удара и наша ракета с космическим кораблём, и станция взорвутся, превратятся в огонь, дым, пар. От них не останется ни пылинки. С Земли увидят лишь быстро тающее облачко раскалённых газов.

Поэтому главное условие успешной встречи — надо лететь в одну и ту же сторону, на параллельных курсах.

Вспомните земные примеры. Если два всадника скачут параллельно, они вполне могут на полном скаку сблизиться и скакать рядом. Могут при этом и разговаривать, и даже пожать друг другу руки. Военные самолёты, когда идут в строю, очень близко подходят друг к другу, летят «крыло в крыло».

По счастью, встречных курсов в космосе почти не бывает. Как правило, космические аппараты запускаются в восточную сторону. Но вот пересекающихся курсов там сколько угодно. Потому что плоскости орбит могут быть и наклонены и повёрнуты как угодно.

А как летим мы? Нам не грозит столкновение со станцией?

Нет, не грозит. И вот почему.

Станция ходит по орбите. Внутри её орбиты вращается земной шар. Нашу ракету на старте держали наготове, ждали, когда космодром «проплывёт» под орбитой станции. Когда этот момент наступил, нас запустили в ту же сторону, в какую летит станция. Плоскости наших орбит совпали, и мы пошли параллельными курсами.

Не страшно, что сама станция оказалась при этом далеко от нас, где-то на другой стороне земного шара. Не страшно, что наши орбиты отличаются по высоте. Всё это легко поправимо. Мы перейдём на орбиту станции и сблизимся с ней. Для этого в космосе можно маневрировать. Этим мы сейчас и займёмся. Но сперва вспомним, как сейчас летит наша ракета.

При разгоне она летела носом вперёд. Потому что двигатель толкал её сзади, в хвост. И потому, что острым носом она должна была разрезать воздух, «протискиваться» сквозь него. Как самолёт.

Сейчас, на орбите, совсем другое дело. Двигатель не работает и не толкает ракету. Воздуха нет, путь свободен. Ракета теперь медленно, незаметно для нас кувыркается. Она может лететь и боком, и хвостом вперёд, как угодно. Подобно лодке без гребцов и мотора, плывущей по течению.

Но в баках ракеты осталось топливо, двигатель можно включить. И здесь всё будет зависеть от того, куда смотрит нос ракеты. Если вперёд, двигатель разгонит ракету быстрее. Если назад — притормозит. Если вбок — изменит направление полёта. Один и тот же двигатель годится на всё.

Как же повернуть ракету носом в нужную сторону?

Для этого служат двигатели ориентации. Это совсем крохотные реактивные двигатели. Стоят они в хвосте ракеты и направлены соплами в разные стороны. Их можно включать на момент и сразу выключать. Они слегка подталкивают хвост ракеты в ту или другую сторону. Она начинает медленно поворачиваться, как будто подвешена за серединку на верёвочке. Когда развернётся до нужного положения, включается на момент противоположный двигатель и встречным толчком останавливает вращение. Включая попеременно разные двигатели ориентации, можно развернуть, или ориентировать ракету носом в любую сторону. А потом удерживать её в этом положении, чтобы она самовольно не ушла.

Но где станция? Какой нужен манёвр для сближения с ней?

Мы вышли, оказывается, на орбиту более низкую, чем у станции. Нам надо подниматься.

Помните, как мы в прошлой главе стреляли из пушки? Когда увеличивали скорость снаряда — траектория его распрямлялась. Вот и нам сейчас надо распрямить немного нашу траекторию, чтобы начать удаляться от Земли, подниматься выше. Значит, надо увеличить нашу скорость, разогнать ракету побыстрее.

Ну что ж, всё ясно. Теперь мы всё знаем. Садимся рядом с космонавтом — командиром нашего корабля — и будем управлять ракетой вместе с ним.

Прежде всего двигателями ориентации разворачиваем ракету носом вперёд и «закрепляем» её в этом положении. Вот так. Теперь включаем основной, или маршевый, двигатель. Он начинает давить на нас сзади, толкать вперёд. Разгоняет.

Хватит! Выключаем! Ракета уже пролетает в каждую секунду не восемь, а восемь с половиной километров. Продолжая огибать Землю, мы начали понемногу удаляться от неё. Так сказать — «пошли в горку».

Наш полёт можно сравнить сейчас с полётом обычного мячика, брошенного наклонно вверх, к небу. Как он летит? Постепенно замедляет свой полёт, плавно заворачивает к Земле и начинает снижаться, падать вниз, разгоняясь всё быстрее. То же самое происходит и с нами. Мы поднимаемся, но скорость наша постепенно падает. Подъём замедляется. Вот мы поднялись на нужную нам высоту, коснулись орбиты станции. Но скорость наша упала до семи с половиной километров в секунду — меньше круговой. С такой скоростью нам здесь не удержаться. Мы сейчас плавно завернём к Земле и начнём снижаться. «Покатимся с горки вниз».

Ничего страшного в этом, правда, нет. На Землю мы не упадём. «Катясь с горки», мы ведь начнём разгоняться. Обогнув земной шар, окажемся снова в том самом месте, где включали двигатель. Промчимся через эту точку опять в том же направлении, с той же скоростью — восемь с половиной километров в секунду. И снова пойдём на подъём. Всё повторится сначала. И будет повторяться без конца. Мы будем подниматься, замедляясь, до верхней точки — апогея. Потом снижаться, разгоняясь, до нижней точки — перигея. Наш путь вокруг Земли будет иметь форму чуть вытянутого круга или эллипса, немного смещённого в сторону. И называться он будет уже не круговой, а эллиптической орбитой.

Но нам двигаться долго по такой орбите ни к чему. Нам надо было по ней только подняться. А поднявшись, там, наверху, остаться.

Тут уж вы сами, конечно, догадались, что нужно сделать. На вершине «горки», в апогее, когда мы поднялись до орбиты станции, наша скорость стала семь с половиной километров в секунду. А чтобы удержаться на круговой орбите, сколько надо иметь? Восемь километров в секунду. Поэтому, нацелив ракету носом вперёд, мы ловим момент, когда она проходит апогей, и включаем двигатель. Он ещё раз разгоняет нас. И когда здесь, наверху, мы начнём лететь со скоростью восемь километров в секунду, можно успокоиться. Вниз мы уже «не покатимся».

Вот так, с помощью двигателей ориентации и главного, маршевого двигателя, мы совершили манёвр и перешли на новую орбиту.

Тут, правда, можно было совершить одну ошибку. Ведь мы могли выйти на орбиту станции в том месте, где самой станции нет. Она на другой стороне Земли. Что тогда? Скорости одинаковые. Мы здесь — станция там. Мы там — станция здесь. Так и кружились бы. А ведь бегать вокруг стола друг за другом можно долго и безуспешно.

Но наш командир корабля всё рассчитал правильно, и мы вышли на орбиту станции там, где надо. Цель совсем недалеко. Идём с ней теперь по одной и той же орбите, в одну сторону, параллельными курсами, с одинаковой скоростью.

Можно начать поиск и сближение.

На Земле радиолокаторы ловят в небе и нашу ракету, и станцию и сообщают нам, где, в какой стороне, на каком расстоянии от нас она летит. Тогда мы сами начинаем её искать. Сперва своими радиоантеннами. Потом — глядя в иллюминаторы. Станция, чтобы помочь нам, светит в нашу сторону ярким прожектором, посылает нам радиосигналы.

Наконец мы увидели станцию. Она летит впереди нас, на расстоянии всего трёхсот километров. Крохотная звёздочка движется на фоне звёздного неба.

Вы, наверное, скажете: «Ну, раз она впереди, а мы сзади, надо догнать её. Подумаешь — триста километров! Нацелим ракету носом вперёд. Включим снова маршевый двигатель, прибавим скорость и догоним!»

Нет! На этот раз вы ошиблись! В космосе всё сложнее, чем на Земле. Представьте себе, что вы увеличили свою скорость. Что произойдёт? Траектория ваша распрямится. И вы с круговой орбиты станции, на которую с таким трудом выходили, уйдёте на новую, эллиптическую орбиту, которая начнёт уводить вас от Земли.

Глядя в иллюминаторы, вы с изумлением увидите, что не приближаетесь к станции, а удаляетесь от неё. Станция как бы проваливается вниз. А вас относит куда-то вверх. Через некоторое время вы обгоните станцию, пройдя где-то очень высоко над ней.

Догонять в космосе, идя по одной и той же орбите, дело хитрое, требующее особых, сложных манёвров.

Космонавт — командир корабля — все эти манёвры проделал, и вот мы у цели.

Теперь между нами и станцией всего метров сто. Мы летим почти рядом, с одной скоростью. Станция развёрнута к нам своим стыковочным узлом. Мы нацелились на неё — своим.

У станции — воронка с отверстием. У нас — штанга, которая должна войти в это отверстие.

Начинается самый ответственный момент — причаливание. Делать это нужно очень осторожно. Главный двигатель включать уже нельзя. Он слишком сильно толкнёт ракету — и мы можем удариться о станцию. Для причаливания используют двигатели малой тяги. Они чуть-чуть давят на нас сзади, и мы очень медленно приближаемся к станции. Всё время целимся своей штангой в воронку её стыковочного узла.

Так же осторожно в порту подходят к пристани корабли. Чтобы не стукнуться.

Вот штанга коснулась станции. Правда, мы попали не в самый центр. Но для этого воронка и сделана. Штанга скользит по краю воронки и в конце концов попадает в отверстие. Замок захватывает штангу. Она втягивается, и наш корабль своим носом прижимается к станции. Они плотно соединяются.

Ракета с кораблём и станция стали единым сооружением и летят вместе.

Стыковка — большое дело. Без неё многие наши достижения в космосе стали бы невозможными.

Ну, посудите сами. Люди выводят в космос сотни и тысячи тонн разной техники. А ведь для того, чтобы вывести на орбиту около Земли одну тонну, нужна ракета весом в десятки тонн. Чтобы вывести десять тонн, нужна ракета весом в сотни тонн. Очень крупные ракеты дороги, сложны, капризны. Гораздо проще выводить в космос грузы по частям, небольшими ракетами и там, в космосе, если нужно, соединять эти части путём стыковки. Только так и можно построить в космосе большую орбитальную станцию.

Только благодаря стыковке был осуществлён полёт американских космонавтов на Луну. Только благодаря стыковке будут возможны в будущем полёты человека на Марс. Ведь для таких дальних полётов нужны огромные космические корабли. Поднять их с Земли немыслимо никакими ракетами. Придётся поднимать их по частям и потом собирать в космосе. Собирать — значит совершать стыковки, то есть поиски, сближения, причаливания, соединения.

Стыковка будет нужна при дальнейшем освоении космоса постоянно. И для ремонта спутников. И для расчистки космоса от старых, отработавших спутников. И для помощи космонавтам, попавшим в аварии. И для смены экипажей на орбитальных станциях. И для снабжения их материалами. И для многих других задач.

Стыковка хоть и сложная процедура, но может выполняться автоматами, без участия человека. Вспомните: ещё в 1967 году состыковались в космосе два наших беспилотных спутника «Космос–186» и «Космос–188». А после них, в 1968 году — «Космос–212» и «Космос–213».

Итак, мы состыковались со станцией. Пока космонавты проверяют аппаратуру и готовят переход на станцию, нам разрешили наконец отстегнуть ремни, привязывающие нас к креслам. Мы отстёгиваемся и… мягко всплываем к потолку! Мы в невесомости!