Как стать астронавтом? Все, что вам следует знать, прежде чем вы покинете Землю

19. Пилотирование космических кораблей

Встреча, стыковка, как избавиться от космического мусора

Летать на самолете – совсем другое дело, чем летать на космическом корабле. Я был пилотом реактивного самолета на протяжении двадцати пяти лет до того, как впервые полетел в космос. Поэтому смело можно было сказать, что у меня за спиной был большой багаж, от которого мне предстояло избавиться, или, попросту говоря, переучиться. То, что заставляет вас идти быстрее, медленнее, вверх или вниз по орбите, совершенно отличается от полета на самолете в атмосфере. Вам следует забыть, как вы учились летать на реактивных самолетах, если хотите стать хорошим пилотом космического корабля.

Прежде чем мы углубимся в специфические особенности полетов на ракетах, приведу краткое руководство по летательным аппаратам в атмосфере Земли. У каждого самолета есть дроссель и ручка управления, или штурвал. Управлять дросселем настолько просто, что даже пилот не может ничего напутать. Если вы двигаете его вперед, вы идете быстрее. Потяните назад, и ваша скорость уменьшится. Ручка управления, или штурвал, если вам не повезло и вы не на истребителе, позволяет управлять наклоном самолета вверх (деревья становятся меньше) или вниз (деревья становятся больше), а также поворачивать влево или вправо. Если вы хотите повернуть самолет влево или вправо, вы нажимаете на педали руля. Довольно просто. Теперь вы знаете достаточно, чтобы брать частные уроки по пилотированию самолета. Но полет в космосе может быть совершенно нелогичным.

Все начинается с орбитальной механики. Как летчик-истребитель я говорил, что «Исаак Ньютон отвечает за все» при описании чего-то в свободном падении, без приложения силы, отдавая дань уважения его знаменитому уравнению F = m × a. Это в значительной степени характеризует то, как объекты ведут себя в космосе. Первое большое отличие состоит в том, что по орбите вы движетесь с огромной скоростью, что оказывает значительное воздействие на вашу способность сделать малейший поворот влево или вправо. Совершение поворота требует сильного изменения скорости, или delta-v, для этого нужно соответствующее количество ракетного топлива и бак большего объема, что в итоге потребует гораздо больших финансовых затрат. Ученый-ракетчик посчитал бы, что движение влево или вправо является изменением положения самолета, или изменением наклона, которое является вашим курсом при пересечении экватора. Космический корабль, непрерывно летящий над экватором, имеет наклон 0 градусов, однако орбита МКС имеет наклон 51,6 градуса, поэтому станция пересекает экватор на 51,6 градуса к северу или югу, двигаясь с востока. Ваш наклон также равен вашей максимальной широте, поэтому МКС находится на 51,6 градусе северной или южной широты через 22 минуты после своего пересечения экватора. Через 22 минуты станция снова его пересечет. Поскольку у ракет очень ограниченная способность изменять наклон, они в основном придерживались того, что был задан при запуске. Поэтому, если в ближайшем будущем вы собираетесь полететь на ракете, следует удостовериться, что она будет запущена по правильному курсу, потому что впоследствии вы не сможете внести существенные изменения, чтобы отклониться вправо или влево.

Следующее фундаментальное отличие состоит в том, что на высоких орбитах спутники движутся медленнее, чем на более низких. В отличие от самолета, где перевод дроссельной ручки в положение «вперед» заставляет вас лететь быстрее, ускорение космического корабля в первую очередь ускоряет вас, что заставляет вас подниматься, а затем замедляет вас. Нелогично, но происходит именно так. Таким же образом, если вы хотите опуститься на более низкую орбиту, вам придется увеличить скорость. Давайте посмотрим, как это происходит в действительности. Если вы хотите приблизиться к предмету, движущемуся по орбите впереди вас, сначала замедлите движение. Вы будете снижаться, больше ничего не предпринимая, и это ускорит вас, и вы начнете приближаться к своей цели. Этот принцип можно наблюдать на орбитах планет. Меркурию для полного оборота вокруг Солнца нужно 88 дней, в то время как Плутону (я сторонник старой школы, в которой меня учили, что Плутон – это планета!) требуется 248 дней, потому что Плутон находится на более высокой орбите и гораздо дальше от Солнца.

Практическое применение этого принципа можно увидеть на примере геостационарных спутников. Они находятся очень высоко – более чем на 35 000 километров от Земли, и им требуется 24 часа, чтобы совершить один оборот по орбите. Более того, если один из этих спутников имеет угол наклона 0 градусов, он будет вращаться непосредственно над экватором. Таким образом, спутник на высоте 35 000 километров останется в одном и том же положении над Землей, что удобно для спутникового телевидения. Вы сможете направить свою антенну в одну сторону, и спутник всегда будет там.