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.
Как и большинство членов экипажа «Союза», я надел «Кентавр» под скафандр и выпил солевые таблетки, чтобы дать возможность организму встретиться с гравитацией.
В: Как вы возвращались на Землю, как быстро все происходило?
О: Спуск на Землю начинается на скорости, с которой движется МКС. Но эта скорость не кажется чрезмерной, ведь к ней привыкаешь на высоте 400 км. Сгорание двигателя было очень мягким. Пристегнутые в наших сиденьях, мы сидели против движения (спиной), а главный двигатель расположен в направлении движения корабля. Все предусмотрено – чтобы «свернуть» с орбиты Земли, нужно замедлить скорость и позволить гравитации вернуть нас домой.
За 30 минут до входа в земную атмосферу главный двигатель сгорает за 4 минуты и 37 секунд (так называемое деорбитальное сгорание, de-orbit). Это создает достаточную тягу для того, чтобы замедлить движение корабля до 410 км/ч. По ощущениям нас как будто мягко толкнуло в спинку сиденья, и это было совсем не так жестко, как при ускорении во время запуска. Шум горящего двигателя казался ну очень обнадеживающим, ведь мы ждали его целых полгода. На случай, если главный двигатель не сработает, в «Союзе» предусмотрены небольшие запасные двигатели, которые также используются для торможения.
После успешного деорбитального сгорания двигателя мы, во-первых, поняли, что действительно возвращаемся домой, хотим того или нет! Благодаря торможению наш корабль сошел с круговой орбиты и теперь двигался по параболической траектории, что могло бы закончиться столкновением с планетой, ведь притяжения Земли уже не избежать. Но загвоздка орбитальной динамики заключается в том, что, когда космический корабль падает на землю, он набирает скорость, однако ее недостаточно для удержания на более