Текст книги "186 суток на орбите (спросите у космонавта)"

В остальной части МКС уровень шума, как правило, составляет комфортные 50-60 децибел (это сопоставимо с уровнем шума в офисе в рабочий день), а наши помещения для экипажа имеют дополнительную звукоизоляцию, что уменьшает уровень шума до 45-50 децибел.

В: Есть ли в космосе гравитация?

О: Это распространенное заблуждение, что в космосе нет гравитации. На самом деле гравитация есть повсюду! Сэр Исаак Ньютон опубликовал свой закон всемирного тяготения в 1687 году, предположительно после того, как на его глазах яблоко упало на землю. Ньютон провозгласил, что гравитация – это сила, с которой два тела во Вселенной притягиваются друг к другу и которая прямо пропорциональна произведению масс этих тел и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними. Это означает, что сила притяжения между двумя объектами уменьшается (довольно быстро) при увеличении расстояния между ними, но она никогда полностью не исчезает. В этом смысле гравитация есть сила, которая связывает всю материю во Вселенной.

Силы – вполне доступные для понимания категории, и мы понимаем, что сила тяготения Солнца удерживает планеты на их орбитах, а сила тяготения Земли удерживает Луну. Однако в 1916 году другой гений, Альберт Эйнштейн, несколько усложнил ситуацию, опубликовав свою общую теорию относительности. Это серьезно усложнило понимание гравитации. Теперь мы понимаем под гравитацией не силу, а искривление пространства-времени. Материя вызывает деформацию пространства-времени, искажая форму Вселенной. Гравитация – это воздействие на частицы во время их перемещения в искривленном пространстве-времени. Закон Ньютона по-прежнему остается превосходным приближением действия гравитации в большинстве случаев, но, когда необходимо совершить высокоточные расчеты или в работе с очень сильными гравитационными полями, требуется общая теория относительности Эйнштейна.

Таким образом, в ходе космического путешествия вы везде будете ощущать действие гравитации. На МКС на нас прежде всего действует гравитация Земли, Солнца, других планет Солнечной системы и сверхмассивной черной дыры в центре Млечного Пути (она называется Стрелец А*). Даже масса вашего тела вызывает небольшое искривление пространства-времени, что влияет на орбиту МКС (но, скорее всего, это действие весьма незначительно!).

История гравитации далека от завершения. Общая теория относительности Эйнштейна до сих пор выдерживала испытание временем, и сейчас ученые ищут такие вещи, как гравитационные волны и гравитоны, и размышляют над понятием гравитации, распространяющейся по Вселенной со скоростью света. Однако мы до сих пор не знаем, что такое гравитация; мы знаем только, как она себя ведет.

В: Почему вы становитесь «невесомыми» на МКС?

О: Мы становимся невесомыми на МКС потому, что на самом деле все вокруг находится в том же состоянии падения, что и мы. Поэтому если в космосе мы попытаемся встать на весы, то они будут падать вместе с нами и не будут регистрировать никакого веса вообще – отличная новость для тех, кто на диете! Двигаясь очень быстро вокруг Земли (со скоростью около 27 600 км/ч), мы все равно остаемся под действием земной гравитации.

Но наша скорость «падения» на Землю точно соответствует кривизне земной поверхности, и мы «падаем» точно по траектории планеты. Поскольку космическая станция и все внутри нее падает примерно с одинаковой скоростью, мы плаваем в невесомости. (Мы называем эти условия микрогравитацией.)

Каков был бы наш вес на МКС, если бы мы не находились в состоянии постоянного падения на Землю? Ну, давайте представим, что мы смогли построить башню высотой 400 км (на этой высоте находится МКС) и взвеситься на ней. Интересно, что весы все равно покажут 89 % от нашего веса на Земле – это конечно же не невесомость! Высота 400 км – это в действительности очень близко к нашей планете, и гравитационное ускорение на этой высоте составляет 89 % от того, которое действует на нас на поверхности Земли. Мы вычисляем наш вес, умножаем массу на гравитационное ускорение; и поскольку гравитационное ускорение Земли несущественно уменьшилось на вершине нашей 400-километровой башни, наш вес тоже изменится незначительно.

Теперь представьте, что вы внутри лифта поднялись на вершину этой башни. Если в последний момент трос оборвется и лифт начнет падать на Землю, тогда (если допустить, что сопротивление воздуха отсутствует), внутри лифта вы будете находиться в состоянии свободного падения и обладать тем же чувством невесомости, которое испытывают космонавты на борту космической станции, – разумеется, до тех пор, пока лифт не врежется в землю!

В: Как вы взвешивались в космосе? – Майкл, 29 лет.

О: Это очень логичный вопрос – как же взвеситься в невесомости? Что ж, в космосе мы не можем измерить наш вес, потому что мы находимся в свободном падении – соответственно, наш вес равен нулю. Но мы можем узнать… нашу массу. Измерив ее на МКС, мы затем сможем вычислить, какой вес будем иметь на Земле.

Для измерения массы мы используем разработанный русскими прибор, который так и называется: «прибор измерения массы тела». Он немного похож на тренажер «Кузнечик», или погостик, со сжатой пружиной. Космонавт всем телом прижимается к палке, крепко хватается за ручку, а затем отпускает пружину и осторожно перемещается вверх и вниз, пока устройство измеряет частоту колебаний. Если правильно откалибровать прибор и знать жесткость пружины, то он может точно определить массу космонавта. Мы делали три измерения, а затем усредняли результат, хотя часто разброс показаний был в пределах 0,1 кг. Находясь в космосе, космонавты обычно «взвешивают» себя один раз в месяц, а сама процедура называется «верховая езда на ослике»!

В: Во время вашего пребывания в космосе был риск столкновения МКС с метеоритом или космическим мусором?

О: Фактически, в космическую станцию довольно часто попадают мелкие элементы космического мусора. К нему относятся как природные (микрометеориты), так и искусственные (сделанные человеком) обломки.

Микрометеориты вращаются вокруг Солнца, в то время как большинство искусственных обломков вращается вокруг Земли. Большую часть времени их воздействие не имеет серьезных последствий, а космическая станция хорошо защищена специальными щитами, покрывающими герметичные модули, в которых живут и работают космонавты. Однако существует риск того, что в станцию врежется нечто более крупное и нанесет повреждение.

Обычно мы можем наблюдать результаты столкновений на поручнях во время выхода в открытый космос – на них образуются небольшие вмятины, часто с острыми краями. Космонавты должны проявлять особую бдительность, чтобы не порвать перчатку об эти острые металлические выступы и не проколоть скафандр.

Одно из окон купола также пострадало от попадания космического мусора – в нем появилась небольшая трещина. Но пока все не так плохо, как может показаться. Каждое из семи окон купола имеет четыре панели из плавленого кварца и боросиликатного стекла (из кремнезема и триоксида бора), что делает его особенно стойким к термическому удару, а общая толщина стекла превышает 7 см; трещина же едва проникла сквозь первый слой.

Проблема в том, что при движении с гиперскоростью объект не должен обладать большими размерами, чтобы нанести серьезное повреждение. Причиной трещины в куполе, вероятно, стала частица краски или небольшой металлический фрагмент размером лишь около нескольких тысячных миллиметра в поперечнике. Так что если что-то настолько крошечное смогло нанести ущерб космической станции, представьте, что сделал бы предмет диаметром 10 см. Это может привести к катастрофическим повреждениям – такой предмет пройдет сквозь космическую станцию, и она развалится на части.

Хорошей новостью является то, что в Управлении полетами есть эксперты, которые предупреждают нас о риске столкновения при попадании космического мусора в так называемую зону безопасности вокруг космической станции (1,5 × 50 × 50 км). Около 23 000 единиц космического мусора отслеживаются наземными радиолокационными системами, такими как Сеть космического наблюдения США и Бюро по космическому мусору при Европейском космическом агентстве в Дармштадте, Германия. Если риск столкновения достаточно высок, космическая станция должна выполнить так называемый маневр по уклонению от космического мусора, используя двигатели в российском сегменте или пристыкованный космический корабль. Это позволяет изменить орбиту МКС и избежать удара.

Но подготовка и выполнение маневра по уклонению обычно занимает около 30 часов. Если обломки были замечены слишком поздно, чтобы выполнить маневр, экипажу будет поручено закрыть все люки между различными модулями и укрыться на космическом корабле «Союз» до тех пор, пока риск столкновения не исчезнет. Последний раз такое случилось в июле 2015 года, когда экипаж получил предупреждение только за 90 минут до возможного столкновения.

Плохая новость состоит в том, что есть так называемые черные зоны. Любой объект более одного сантиметра в диаметре может нанести катастрофический ущерб МКС и представляет потенциальную угрозу для жизни членов экипажа. Такие обломки (диаметром 1-10 см) очень трудно заметить, но день они вам могут испортить вполне. По оценкам, на орбите вокруг Земли находятся 725 000 «космических пуль» диаметром от одного до десяти сантиметров.

Итак, теперь, когда мы знаем, какую опасность для космической станции несет столкновение с космическим мусором, перейдем к следующему очень важному вопросу…

В: Что произойдет, если в космическую станцию попадет космический мусор?

О: Представим, что более крупный объект – скажем, 2 см в диаметре – попадает в один из модулей космической станции. Наша первая линия защиты – щиты для защиты от микрометеоритного орбитального мусора. Существует множество сотен подобных щитов, защищающих части космической станции, и они отличаются используемыми материалами, массой, толщиной и объемом. В основном используются обычные и «набитые» щиты Уиппла. Главный принцип этих щитов – наличие алюминиевого «бампера», который принимает удар на себя. Помимо этого, щиты разбивают обломки космического мусора на более мелкие куски, у которых меньше шансов пробить корпус МКС. В идеале между щитами и корпусом станции расстояние должно быть как можно больше, чтобы «обломки обломков» пролетели мимо. В «набитом» щите Уиппла есть керамическая ткань и кевлар – эти материалы используются для изготовления пуленепробиваемой одежды.

Европейский модуль Columbus расположен на фронтальной стороне МКС, и поэтому вероятность попадания в него космических обломков выше. Однако даже щиты большей массы, расположенные на большем расстоянии от станции, не предотвратят разрыв корпуса от удара объекта диаметром 2 см. Первое, что почувствует экипаж, – сильный удар акустической волны при разрыве корпуса. Если члены экипажа, вдобавок ко всем несчастьям, в этот момент находятся в разных модулях, то космонавты, скорее всего, увидят интенсивную вспышку света, прежде чем в них попадут фрагменты отрывающейся внутренней стенки модуля вместе с небольшими фрагментами космического мусора. Некоторые из алюминиевых фрагментов корпуса горят весьма активно, что может привести к пожару. Перфорация обычно сопровождается быстрым изменением температуры и уменьшением давления воздуха – как следствие, внутри станции возникает «туман». При самом неудачном стечении обстоятельств отверстие будет настолько большим, что произойдет быстрая «распаковка» модуля, или он просто оторвется от станции. Такое развитие событий, вероятно, будет катастрофическим для всех членов экипажа. Однако, даже если предположить, что модуль сохраняет какую-то целостность, на станции будет стремительно падать давление, и экипаж почувствует своеобразный хлопок в ушах.

Экипажи в течение многих часов отрабатывают действия при аварийной быстрой разгерметизации. В сценарии, который я только что описал, очевидным действием экипажа было бы закрытие люка для предотвращения дальнейшей разгерметизации станции. Подобная ситуация произошла 25 июня 1997 года на борту космической станции «Мир». Но разгерметизация была вызвана не космическим мусором, а столкновением космической станции с грузовым кораблем «Прогресс». Российскому космонавту Василию Циблиеву было поручено дистанционно произвести стыковку с «Прогрессом» с помощью видеоизображения и лазерного дальномера. Проблема заключалась в том, что ни один из других членов экипажа не мог увидеть космический корабль «Прогресс» ни в одном из окон, чтобы использовать дальномер и сообщить о расстоянии до него. Не имея данных о местоположении «Прогресса», невозможно было рассчитать, как быстро он приближается. Оценить скорость движения объекта с использованием только видеоизображения невозможно, и, когда Циблиев понял, что «Прогресс» приближается слишком быстро, было уже поздно. Несмотря на экстренное торможение, произошло серьезное столкновение «Прогресса» со станцией «Мир», что привело к разгерметизации модуля и неконтролируемому вращению станции.

Циблиев увидел, что «Прогресс» столкнулся с модулем «Спектр», который не был подготовлен к беспрепятственному закрытию люков. В течение нескольких минут экипаж обрезал кабели, идущие в модуль через люк, после чего наконец модуль был изолирован от остальной станции.

Из этого почти катастрофического происшествия было вынесено много уроков. Теперь каждый люк на МКС можно закрыть в течение нескольких секунд. Как правило, кабели и другие предметы не разрешается протягивать через люки. Там, где это необходимо, применяются кабели с «быстрым разъединением», так что люк может быть закрыт с минимальными задержками.

Действия экипажа в подобной ситуации должны быть очень организованными. Во-первых, мы в полном составе собираемся в безопасном месте и выясняем, сколько времени у нас есть для решения проблемы, пока не потребуется полная эвакуация с космической станции из-за падения давления. Затем мы проверяем готовность корабля «Союз» и пытаемся установить, какой модуль был поврежден. Небольшое отверстие бывает сложно найти, но путем последовательного закрытия люков это сделать реально – если после закрытия люка падение давления прекратилось, то это значит, что именно в этом модуле произошло повреждение. И конечно, мы всегда работаем «спиной» к кораблю «Союз», чтобы после закрытия люка не оказаться отрезанными от нашего спасительного корабля.

В: Как много проблем доставляет космический мусор? – Томас Сантини, Колледж Роберта Гордона, Абердин

О: Это огромная проблема. Помимо естественных микрометеоритов, люди в течение шестидесяти лет (более 7000 запусков) засоряют орбитальные пути вокруг Земли космическим мусором – от ракетных ускорителей и неработающих спутников до крошечных фрагментов и кусочков краски. По имеющимся оценкам, в пределах нескольких тысяч километров от земной поверхности находятся колоссальные 150 миллионов объектов космического мусора больше 1 мм в диаметре.

Сегодня при запуске спутников наивно следовать тезису «небо большое, а пуля маленькая» – на самом деле это просто вопрос времени. Двадцать третьего августа 2016 года операторы в Центре управления Европейского космического агентства в Дармштадте заметили, что один из их спутников наблюдения Земли, Sentinel 1A, внезапно потерял электроэнергию и слегка изменил свою орбиту. Проработав всего три года, этот флагманский спутник был поражен обломками и получил повреждения солнечной батареи диаметром около 40 см. Могло быть гораздо хуже. Чем больше мы полагаемся на космические активы в нашей повседневной жизни и для обеспечения национальной безопасности, тем более серьезными будут последствия таких столкновений.

В 1978 году ученый НАСА Дон Кесслер признал опасность, связанную с высокой плотностью объектов на околоземной орбите, и возможность каскадной цепной реакции столкновений. Этот эффект получил название «синдром Кесслера» и был показан в первых сценах фильма «Гравитация» в 2013 году: облако обломков уничтожило космический шаттл, а затем и МКС. К сожалению, синдром Кесслера – это не просто научная фантастика. Причина почти половины всех потенциальных столкновений – обломки, образовавшиеся после всего лишь двух инцидентов. В 2007 году Китай уничтожил один из своих собственных спутников баллистической ракетой. А в 2009 году американский коммерческий спутник связи столкнулся с вышедшим из строя российским метеорологическим спутником. Несмотря на все это, МКС фактически находится на орбите, где количество космического мусора относительно невелико.

Поскольку количество спутников на орбите в следующем десятилетии возрастет более чем вдвое (достигнет примерно 18 000), эта проблема только обострится. Никакая отдельная нация или организация не несет ответственности за деятельность в космосе. Однако в настоящее время 85 стран являются членами Комитета по использованию космического пространства в мирных целях (Committee on the Peaceful Uses of Outer Space, COPUOS), созданного в 1959 году Организацией Объединенных Наций. Сегодня различные международные организации, космические агентства и правительства прилагают все усилия, чтобы разобраться в проблеме космического мусора и проводить работы по очищению космического пространства. Европейское космическое агентство находится на передовой в плане разработки и внедрения мер по уменьшению засорения. Кроме того, в рамках своей инициативы «Чистое пространство» ЕКА планирует первую в мире активную миссию по удалению мусора – e.Deorbit – с целью захвата относящегося к космическому мусору тяжелого имущества, принадлежащего ЕКА, а затем уничтожения его в ходе контролируемого возвращения в атмосферу.

Агентство перспективных исследований в области обороны США (Defense Advanced Research Projects Agency, DARPA) возглавляет военные усилия по поиску лучших способов отслеживания космического мусора с помощью нового наземного 90-тонного космического телескопа, который может заметить тысячи мелких объектов и за секунды проанализировать область, большую, чем размер континентальной части США. А с 2002 года Федеральная комиссия по связи требует от всех геостационарных спутников совершить переход на орбиту-кладбище в конце срока их службы.

Еще многое предстоит сделать, чтобы уменьшить угрозу, создаваемую космическим мусором, но бездействовать уже не получится.

Несколько быстрых вопросов

В: Сколько раз вы облетели Землю во время вашей миссии?

О: Вы можете высчитать это самостоятельно. Первое, что вам нужно знать, – как долго я пробыл в космосе: 186 дней. После этого нужно вспомнить, что в течение суток МКС облетает Землю 16 раз, или, если быть точным, 15,54 раза. Получаем: 186 × 15,54 = 2890 орбит.

В: Какое расстояние вы пролетели за время своей миссии?

О: Что ж, расстояние есть скорость, умноженная на время. Мы движемся со скоростью 27 600 км/час. Затем надо узнать, сколько часов в 186 днях. Пройденное расстояние будет равно: 186 × 24 × 27,600 = 123 206 400 км.

В: Из космоса видна Великая Китайская стена?

О: К сожалению, невооруженным глазом ее увидеть нельзя. Я пробовал, но у меня не получилось. Однако, если вы знаете, где искать, с помощью фотокамеры с объективом 800 мм Великую Китайскую стену можно сфотографировать.

Точно так же невозможно увидеть невооруженным глазом пирамиды. Тем не менее можно легко увидеть дельту Нила, которая выделяется на фоне пустыни, как веточка брокколи. И вот дельта является прекрасным ориентиром для поиска пирамид.

В: Существует ли формальный протокол для «первого контакта» с инопланетянами?

О: Я посмеялся, прочитав этот вопрос, хотя на самом деле он прекрасный! К сожалению, ответ будет отрицательным. Мне бы хотелось присутствовать на брифинге о том, что делать, если инопланетная форма жизни вдруг начнет приближаться к космической станции, но, увы, такого не случилось.

Возвращение на землю

В: Сколько времени занимает возвращение на Землю?

О: Возвращение на землю происходит удивительно быстро. Для Тима, Юрия и меня шесть месяцев жизни на борту космической станции закончились, как только наш корабль «Союз» отстыковался от МКС в 05.46 по Гринвичу 18 июня 2016 года. Мы приземлились в тот же день в степи Казахстана, недалеко от места, где стартовали 186 дней назад, в 09.15 GMT. Чтобы вернуться на Землю, нам потребовалось всего три с половиной часа. Это быстрее, чем коммерческий рейс из Лондона в Москву.

Невозможно было представить, что всего лишь 24 часа назад я был в космосе, а сейчас уже стою на Земле. Днем ранее я еще работал над экспериментом в наружном японском модуле. Надо было понять, как различные микроорганизмы, такие как плесень, могут выжить в агрессивной среде космоса, а в других экспериментах при помощи липкого «аэрогеля» мы ловили мельчайшие органосодержащие микрометеориты, чтобы оценить возможность межпланетного переноса жизни. Соблюдая особую осторожность, в полной защитной экипировке, я и Джеф Уильямс переносили через шлюзовую камеру японского модуля (Kibo) научные образцы. Помню, как, закончив работу, я подумал: «Надо бы собрать вещи и приготовиться к отправлению – уже через несколько часов мы отправляемся домой».

Быстрое возвращение на Землю – это одно из преимуществ нахождения на околоземной орбите, ведь в случае чрезвычайной ситуации «Союз» становится нашей спасательной шлюпкой, и мы можем вернуться на Землю за каких-то нескольких часов, а не дней. Звучит очень просто, правда? Но это только звучит. Как и каждый этап полета в космос, спуск на Землю чрезвычайно сложен, и он, разумеется, тщательно спланирован. Опасно? Да. Но это также и самое захватывающее в жизни. Для меня – определенно.

Представьте, что вы оказались на МКС на высоте 400 км над Землей, и как вы вернетесь обратно? Сейчас узнаете. Вперед!

В: Перед возвращением домой вам нужно пройти какую-нибудь специальную подготовку в космосе?

О: Да. В течение последних двух недель нашей миссии, помимо основных работ, мы специально выделяли время для подготовки к возвращению на Землю. Самым важным было освежить знания и навыки по управлению «Союзом» и по решению любых чрезвычайных ситуаций, которые могут возникнуть во время возвращения. С момента последнего разбора возможных проблем прошло уже полгода. Во время тренировок в Звездном городке мы могли среагировать за секунды, но после шести месяцев в космосе наша реакция, понятно, немного притупилась, так что пришлось привести себя в тонус. Занимались сами, и также всей командой отрабатывали отстыковку «Союза» под руководством инструктора из московского ЦУПа.

После МКС «Союз» нам казался очень тесным, но это лишний раз напоминало о том, что совсем скоро мы вернемся домой.

В «Союзе» нужно было проверить несколько очень важных деталей. Во-первых, за шесть месяцев пребывания в космосе космонавты могут стать выше на три процента. Даже для моего относительно небольшого роста (172 см) три процента – это целых 5 сантиметров! Мы вырастаем потому, что в условиях невесомости с позвоночника снимается нагрузка, и межпозвоночные диски, а также сухожилия и связки, окружающие позвоночник, расслабляются. В меньшей степени это можно наблюдать и на Земле – во время сна. В среднем, мы все на один сантиметр выше утром, но днем на позвоночник действует гравитация, «укорачивая» рост. При подготовке «Союза» к полету инженеры отлаживают кресла с учетом увеличения роста (оставляют несколько лишних сантиметров у изголовья). Перед возвращением на Землю мы проверяем кресла, смогут ли они защитить нас от «американских горок» при посадке.

За три-четыре дня до расстыковки Юрий и Тим включили питание «Союза», проверили систему управления и двигатель. Учитывая, что «Союз» находился в неактивном режиме в течение шести месяцев, это была не просто важная часть подготовки к возвращению, а наиважнейшая. В момент отстыковки механическая пружина с силой отталкивает «Союз» от МКС, разгоняя его до скорости 0,1 м/с. Было бы очень печально обнаружить в этот момент неполадки систем или потерять контроль над управлением.

Кроме всего прочего, надо было проверить исправность скафандров «Сокол». В случае пожара или разгерметизации спускаемого аппарата скафандры могут спасти нам жизнь. За неделю или около того до возвращения мы примерили наши «Соколы», чтобы удостовериться, все ли с ними в порядке.

Юрий, как командир «Союза», отвечал за сборы. Хотя в спускаемом аппарате места мало, нам надо было привезти как можно больше экспериментальных данных на Землю. Например, для естественнонаучных экспериментов нужно было доставить замороженные образцы слюны, мочи и крови.

При возвращении на Землю космический корабль разделяется на три модуля, и только спускаемый аппарат долетает в целости, все остальное сгорает. Так что надо было упаковать мусор в бытовой отсек, чтобы избавиться от отходов при вхождении в атмосферу (мусор сгорит вместе с отсеком).

Ничего лишнего положить нельзя – «Союз» загружается согласно строгим инструкциям с Земли. Если центр тяжести корабля сместится, то сместится и ориентация при сгорании двигателя, и тогда «Союз» не сможет приземлиться в определенном месте.

В: Почему вам не нужен теплозащитный экран при взлете с Земли, а при возвращении нужен?

О: Теплозащитный экран защищает космический корабль при входе в атмосферу на чрезвычайно высокой скорости (примерно в 25 раз выше скорости звука для космического корабля, возвращающегося на Землю с низкой орбиты, и еще быстрее для кораблей, летящих с Луны или Марса). Во время запуска мы набираем высоту с относительно низкой скоростью, поэтому перегрева нет. Но по мере того, как ракета проходит через атмосферу, она подвергается динамическому давлению, обусловленному ударом молекул воздуха о головной обтекатель. Из-за этого происходит аэродинамическое нагревание, и во время входа корабля в атмосферу температура просто адская. В процессе запуска «Союз» сталкивается с максимальным динамическим давлением (max Q), это длится около 49 секунд, а потом он преодолевает звуковой барьер. Продолжая ускоряться, ракета поднимается все выше и выше, а чем выше, тем меньше сопротивление воздуха. Через 2 минуты 38 секунд после старта ракета находится выше земной атмосферы примерно на 80 км. Чем меньше молекул воздуха, тем меньше динамическое давление и, соответственно, ниже температура нагрева. Необходимость в защитном головном (носовом) обтекателе отпадает, и для экономии веса он сбрасывается. Я уже говорил, что в этот момент мы впервые видим через иллюминатор приближающийся космос.

При спуске все наоборот. Корабль входит в атмосферу с сумасшедшей скоростью (в 25 раз больше скорости звука), и плотные слои атмосферы тормозят его за счет силы трения. В этом случае теплозащитный экран работает как тормоз, замедляя скорость корабля, а также рассеивает жар бушующей вокруг него плазмы.

В 1951 Национальный совещательный комитет астронавтики (который позже станет НАСА) сделал открытие – идеальной для входа в плотные слои атмосферы является идеальной «тупая» форма. До этого, поскольку конструирование космических кораблей было нацелено на достижение все больших и больших скоростей, считалось, что нос ракет должен быть заостренным (это снижало сопротивление). Однако, когда такие модели протестировали в аэродинамической трубе на сверхзвуковых скоростях (более 2,2 звуковых скоростей), оказалось, что они нагреваются так сильно, что некоторые детали просто плавятся. А если использовать тупую форму, воздух не сможет так быстро нагреть стенки корабля. Экран при этом играет роль воздушной подушки и отталкивает вперед ударную волну (а значит, и тепловой ударный слой). Таким образом, корабль защищен от соприкосновения с раскаленными газами – они обтекают его и рассеиваются в атмосфере. Вот почему у космических шаттлов никогда не бывает остроконечного носа, как у истребителей, – если б был, то такой нос просто расплавился бы при спуске на Землю.

В: Вы принимали какие-нибудь лекарства, чтобы не чувствовать недомогание при возвращении на Землю?

О: С согласия врача каждый космонавт сам решает, принимать ему лекарства или нет, чтобы не чувствовать тошноты во время спуска. Спуск на Землю – это те еще «американские горки», но я не знаю ни одного космонавта, который бы действительно плохо себя чувствовал при возвращении на «Союзе». Как правило, головокружение и тошнота могут появиться уже после приземления, когда организму приходится заново адаптироваться к гравитации.

Космонавты на МКС проходят стандартную терапию от укачивания, например, с помощью таблеток «Меклизин» (он же «Бонамин», «Драмамин», «Морские ноги» и др.) или лекарств, содержащих прометазамин (например, «Фенергран»). Очень важно знать свою реакцию на различные препараты, которые, возможно, придется принимать в космосе, также важно знать и все побочные эффекты препаратов. Я знал, что «Меклизин» мне хорошо помогает и, что немаловажно, не вызывает сонливости, поэтому я принял его перед отправлением с МКС. Не могу сказать, сработал он или нет, но я чувствовал себя просто ужасно – только через час после посадки!

Космонавты могут чувствовать себя неважно во время спуска из-за недостатка жидкости в организме. Предотвратить потерю жидкости в космосе невозможно. Это естественная реакция на микрогравитацию – жидкость распределяется по всему телу, что приводит к снижению объема плазмы и крови примерно на 20 %. Если делать специальные упражнения, можно снизить потерю жидкости, но все равно невозможно предотвратить полностью. Последствия этого космонавты ощущают уже после приземления, когда из-за гравитации внезапно увеличивается нагрузка на сердце (которое как мышца в космосе частично атрофируется); сердце перекачивает кровь хуже, и в итоге меньше крови поступает в мозг. Это может привести к головокружению или даже обмороку в положении стоя, что называется «ортостатическая непереносимость». Чтобы предотвратить это, космонавты за несколько часов до возвращения на Землю принимают солевые таблетки и пьют около двух литров жидкости (количество зависит от массы тела конкретного космонавта). Водно-солевая нагрузка эффективно повышает объем плазмы и крови, что, в свою очередь, повышает кровяное давление и защищает от ортостатической непереносимости.

Есть и другой способ предотвратить такие не очень приятные последствия пребывания в космосе – можно носить антигравитационный костюм или компрессионную одежду. У русских есть специальный компрессионный костюм «Кентавр». Он сделан из эластичной ткани и состоит из шорт длиной до колен и пары гетр, покрывающих икры. Костюм можно стягивать при помощи ремней до необходимой степени; он защищает венозный отток крови и помогает поддерживать артериальное давление.