|
Бросивший вызов
Считаю необходимым сказать пару слов о Челленджере - да простит меня читатель за это небольшое отступление от темы. Лишь непроходимые тупицы отказываются признать, что за новой технологией скрывается огнедышащий дракон с острыми зубами, а эта катастрофа чуть не вышла из-под контроля NASA (Челленджер (Challenger) - дословно "бросающий вызов").
Для расследования взрыва Челленджера требовалась адекватная следственная комиссия. Но мы вынуждены были довольствоваться комиссией Роджерса, которая стремилась побыстрее назначить козлов отпущения. Таковыми стали изготовители уплотнительных колец для твердотопливных ускорителей (ТТУ). Член комиссии и лауреат Нобелевской премии Ричард Файнман (Richard Feynman) даже демонстрировал по телевидению, как трескается материал уплотнителя, помещенный в стакан с ледяной водой. Комиссия утверждала, что холодная температура воздуха стала причиной утечки топлива через нижнее уплотнительное кольцо, в результате которой горящая смесь прорезала кольцо и стык, а затем раскаленные газы пробили низкотемпературную топливную емкость. Простое дело с красочным и смертельным эффектом. Верно? Неверно!
Коллинз в своей книге "Взлет" рассказывает, что ТТУ состоит из четырех отсеков (16, с. 210). Он также сообщает:
"Обломки правого ТТУ подтверждают тот факт, что неисправность возникла на стыке между двумя нижними сегментами на задне-хвостовом стыке" (16, с. 225).
В той же книге на странице 226 имеется очень подробная трехмерная иллюстрация под названием "Стык ТТУ в разрезе". Рядом с ней расположена фотография Челленджера перед запуском. Жирная стрелка идет от рисунка и указывает на нижний стык ТТУ на фотографии. По словам автора книги, комиссия Роджерса опросила более 160 человек, их показания занимают около 12 000 страниц (16, с. 234). Очень жаль, что комиссия не удосужилась посмотреть видеозапись: огонь начался в районе средней части ТТУ.
На рис. 20 показаны два кадра из телехроники катастрофы. Слева - за мгновение до взрыва, справа - начало взрыва. Отчетливо виден взрыв именно в средней части корабля, а вовсе не в нижнем стыке ТТУ, который якобы разрушился, что привело к его вращению вокруг оси верхнего стыка и последующему повреждению топливного бака.
 Рис. 20. Взрыв космического челнока Челленджер
Как это обычно бывает, заключения правительственных комиссий не соответствуют фактам и фотографиям. Так, комиссия Уоррена заключила, что президент Кеннеди был убит выстрелом сзади. Однако все видеоролики того времени свидетельствуют об обратном: голова президента дернулась назад, а не вперед, как должна была бы при выстреле сзади. Впрочем, один правительственный доктор медицины в телевизионной передаче вполне серьезно утверждал, что "у одушевленных субъектов отдача часто может быть направлена навстречу пуле". Эксперты комиссии не обратили внимание на то, что скорость выстрелов (они были слышны в видеофрагментах) не соответствует техническим характеристикам предполагаемого орудия убийства - винтовки "Каркано".
Аналогично комиссия Роджерса проигнорировала видеодоказательства, которые транслировались на всю страну спустя всего несколько секунд после взрыва - т. е. подлог был исключен! Миллионы зрителей видели шлейф пламени, пронзивший небольшое пространство между ускорителем и главным топливным баком. Он моментально сжег толстый защитный слой бака, подставив горячему пламени уязвимый ледяной металл. В тот же момент термическая нагрузка нарушила целостность бака, что привело к утечке жидкого топлива. Перегородка бака, отделявшая жидкий кислород от жидкого водорода, не выдержала, и жидкости смешались. Безусловно, пламя ускорителя тоже присутствовало, но не обязательно именно оно стало причиной последовавшего взрыва. Статический разряд от утечки газов обеспечил бы воспламенение в любом случае. Но мы своими глазами видели огонь в средней, а не в нижней части ТТУ! Теория NASA была бы куда правдоподобнее, если бы в ней речь шла про верхний стык.
Пламя, которое мы видели по телевизору, прорезало ТТУ по линии, соединяющей его центр и основной бак. Это означает, что внутреннее керамическое покрытие ускорителя откололось именно в данной точке. Вспыхни огонь в любом другом месте по периметру ТТУ, он бы не прожег защитный слой основного бака.
Керамическое покрытие само по себе очень стойкое, но обладает одним серьезным недостатком: оно легко скалывается. Вы можете скоблить и тереть керамическую плитку на своей кухне всю жизнь, но никогда не бейте по ней молотком - в этом случае керамика моментально скалывается и обнажает часть покрываемой ею стены. Эта мелкая кухонная проблема превращается на твердотопливной ракете в катастрофу.
Размышляя об этом, я задался вопросом, не мог ли кто-то умышленно повредить защитный слой. Это было бы совсем несложно - всего лишь один снайперский выстрел из винтовки в нужную точку, а грохот двигателей заглушил бы звук. И является ли случайностью, что после этого запуска заграждения для зрителей были отодвинуты на гораздо большее расстояние от стартового стола?
Если NASA избавлялось от других астронавтов путем странных "аварий", то Челленджер был первым космическим кораблем, взявшим на борт гражданское лицо - учительницу Кристу МакОлиф (Christa McAuliffe). Может быть, она, опытный преподаватель, получив в процессе подготовки доступ к очень деликатной информации, стала задавать слишком много лишних вопросов?
Впрочем, можно было обойтись и без снайпера. Ведь обслуживающий персонал NASA имел доступ к ракете, а крошечный скол керамического слоя за несколько часов до старта мог запросто пройти незамеченным...
Прикладная нумерология NASA
Вернемся к первой катастрофе Гриссома-Чаффи-Уайта. По большому счету, это происшествие должно было уничтожить NASA. Однако его работникам, ответственным за СМИ, и их высокопоставленным сообщникам было позволено использовать самопроверку, обструкцию и затуманивание вопроса о нумерации запусков по программе "Аполлон", чем они успешно обеспечили себе выход из тупикового положения. Причем сработало это так здорово, что мы все еще не можем полностью разобраться в происходившем даже спустя почти 40 лет.
Смена системы нумерации миссий Аполлонов совершенно ввела в заблуждение общественность в целом и прессу в частности. До пожара миссия Гриссома называлась Аполлон-1. Она была разрекламирована как первая из этой серии (7, с. 277). Коллинз пишет:
"Гас Гриссом говорил о полете на Аполлоне-1 до конца года..." (7, с. 255)
Перенумерация сбила с толку практически всех авторов, писавших про полеты на Луну. Даже астронавт Коллинз в огромной сноске отметил следующее:
"Понадобилась бы более совершенная бухгалтерия, чем моя, чтобы полностью описать различные номенклатурные системы, но вкратце это выглядит так. Полет Гриссома-Чаффи-Уайта был бы назван Аполлон-1. Однако он получил номер 204, потому что должен был взлететь на ракете второй серии Сатурн-1В, ее четвертым запуском. После пожара нумерация поменялась, и полет Ширры стал называться Апполон-7, поскольку ему предшествовали шесть беспилотных запусков. Но он также шел под номером 204, поскольку использовал ракету Гриссома. Полет Бормана-Коллинза-Андерса получил номер 503, потому что был третьим полетом на ракете-носителе Сатурн-5, которому предшествовали беспилотные тренировочные запуски 501 и 502. Между Ширрой и Борманом был втиснут полет МакДивитта, который имел столько различных номеров в разное время, что я даже не буду пытаться их перечислить" (7, с. 277).
Позже он пишет о сгоревшей капсуле 012 так, как будто она была частью программы "Близнецы":
"(Капсула) 012 с Гриссомом не могла быть запущена с Блиэ-нецами-12 в ноябре, ее запуск оттягивался все дальше - в 1967 год" (7, с. 261).
Но Близнецы-12 взлетели 11 ноября 1966 года, и это было официальным окончанием программы "Близнецы". Фрэнк Борман писал:
"В 1966 году NASA произвело три беспилотных запуска с целью испытания гигантской ракеты-носителя Сатурн" (9, с. 169).
Что это были за полеты? Если бы NASA отвечало на подобные вопросы, все сомнения давно были бы развеяны.
После пожара пресса могла бы поинтересоваться, почему NASA планировало пилотируемый запуск устаревшей капсулы серии "Близнецы" с помощью ракеты Сатурн-1B. Разве по логике вещей это не было бы еще одним полетом программы "Близнецы"?
Но руководство NASA использовало небольшую игру чисел и переименовало Апполон-1 в Аполлон-4. Вопрос, который сразу же после этого приходит на ум: если это действительно был Аполлон-4, то куда подевались Аполлон-1, Аполлон-2 и Аполлон-3?
Мистер Грей тоже поначалу запутался в системе нумерации, но затем написал:
"По причинам, которые имели бы смысл только для библиотекаря, этот полет был назван Аполлон-7". (По просьбе вдов название Аполлон-1 было оставлено за полетом, который так и не состоялся; Аполлон-2 и Аполлон-3 не существовали вовсе, а Аполлон-4, Аполлон-5 и Аполлон-6 были беспилотными тренировочными полетами.) (3, с. 261)
Однако ранее в своей книге он утверждал, что весной и осенью 1966 года были совершены два беспилотных полета Аполлона (3, с. 211). С другой стороны, разве Фрэнк Борман не утверждал, что в тот год было три запуска "Аполлона"? Теперь вы понимаете, что я имею в виду? Эта чушь собачья запутала всех!
Коллинз сообщал, что первый полет ракеты Сатурн-5 состоялся 9 ноября 1967 г.:
"...он прошел без малого идеально, это был не только первый взлет Сатурна-5, но и..." (7, с. 285)
Этот тренировочный взлет имел место примерно через 9 месяцев после пожара. Он также продемонстрировал, что политика "нулевого теста" была чудовищной шуткой NASA. Он также доказал, что Аполлон-1 и на самом деле был Аполлоном-1.
Как уже отмечалось, ракета 1В была слишком слабой, чтобы долететь до Луны. Только Сатурн-5 мог поднять в воздух такую массу, но во время пожара он был еще в стадии разработки. А Билл Кейсинг, как я говорил ранее, вообще убежден, что Сатурн-5 никогда не взлетал.
После пожара Коллинз писал про 1В:
"Но у нас впереди был еще чертовски длинный путь; Уолли и его экипаж не смогли бы взлететь по меньшей мере раньше лета 1968 года, и они собирались стартовать на хилой ракете 1В" (7, с. 284).
Обратите внимание на этот удивительно точный (в кои-то веки!) эпитет: "хилый"!
Как ни посмотри на эту ситуацию, три астронавта сгорели в устаревшей капсуле, установленной на ракете, слишком слабой, чтобы достичь цели. Почему они там оказались?
Нумеруй - не нумеруй...
Любые неудачные испытания можно всегда перенумеровать, словно их и не было, правда?
К примеру, полет 503 состоялся 21 декабря 1968 года. Коллинз по этому поводу отмечал:
"(У него) проблем было выше крыши, и он еле доковылял до околоземной орбиты. На первой ступени возникла сильная вибрация, два из пяти двигателей второй ступени отказали, а навигационная система перекомпенсировала и вывела машину на орбиту с апогеем на 160 километров выше запланированной" (7, с. 307).
Мистер Хёрт подлил масла в огонь:
"Первые несколько беспилотных миссий программы "Аполлон", три наименее амбициозных орбитальных полета, стали просто катастрофическим позором. Аполлон-4 дал утечку топлива и сбой в компьютерной системе. На Аполлоне-5, первом пробном полете лунного модуля, возникло две не менее серьезные проблемы. Когда на скорую руку залатанный корабль наконец-то взлетел, двигатель ЛЭМа, который должен был работать на полную мощность в течение тридцати восьми секунд, смог выжать лишь четыре секунды десятипроцентной мощности. Аполлон-6 постигла еще более плачевная участь. В результате череды сбоев главного двигателя корабль катапультировался совсем на другую орбиту, так и не показав, на что он способен" (13, с. 95).
В "Путешествии к Спокойствию" мы читаем про Аполлон-6:
"На снимках, сделанных с высоко летящего самолета, экипированного управляемой радаром камерой, отчетливо виден отломившийся от ракеты кусок" (15, с. 226).
В дополнение к неразберихе, авторы указанной выше книги утверждают, что полет 502 был на самом деле Аполлоном-6:
"В апреле, когда Сатурн-5 совершил свой второй полет, названный Аполлоном-6, стало казаться, что, может быть, у них еще есть шанс" (15, с. 225).
Гарри Хёрт пишет про Аполлон-7, который 11 октября 1968 года вышел на околоземную орбиту все еще на ракете 1В:
"Но широкой публике не было известно, что астронавты Аполлона-7 играли с огнем с самого момента его взлета со стартовой площадки. Пока СМИ отмечали, что Америка теперь хотя бы включилась в космическую гонку, NASA втихаря составило список из более пятидесяти неисправностей, имевших место во время этого запуска. Наиболее зловещие включали в себя постоянные сбои систем навигации и управления, необъяснимые скачки орбитальной скорости, девятиминутный обрыв связи и потерю биометрических данных астронавтов за 3 дня" (13, с. 96).
Не странно ли это? Каждый пробный полет программы "Аполлон" обнаруживал массу проблем, и тем не менее в течение девяти последующих лет все эти проблемы каким-то чудесным образом разрешались сами собой!
Вы все еще в смятении? Я тоже. Отчаявшись разобраться самостоятельно, я написал письмо в NASA с просьбой перечислить запуски по всем трем космическим программам. И все еще жду ответа.
Почему NASA не ответило, если не играло ни в какие числовые игры? А может быть, оно само окончательно запуталось?
Горячее и холодное
Самое большое заблуждение относительно космоса - это то, что он якобы холодный. Гигантская научная машина NASA не сделала ровным счетом ничего, чтобы развенчать этот миф. Более того, она всячески его продвигала для собственных нужд. И хотя одно из определений холода - это отсутствие тепла, космос является абсолютным исключением из этого правила.
Будучи ребенком, я читал научно-фантастические рассказы и постоянно натыкался на повторяющуюся ситуацию такого типа: "Джей Вордак попал в беду. Ему удалось извлечь генератор лучей Крентака из помещения на корабле Вулса, но робот-охранник разбил обогреватель его скафандра в последние секунды полета. Луч может спасти людей, только если в ближайшие несколько минут удастся добраться до корабля, заваленного валунами на этом пустынном каменном астероиде. Он чувствовал пробирающий до костей холод космоса, быстро высасывающий тепло из его тела".
До написания этой книги я как-то не задумывался о том, что космос на самом деле не холодный и не горячий. Лишь материя может иметь эти свойства, а космос - это отсутствие материи. Наука утверждает, что тепло - это мера молекулярной активности. Поскольку в космосе очень мало атомов или молекул, он является практически идеальным вакуумом. И в то же время великолепным теплоизолятором и лучшим во вселенной теплоотводом. Он существует в неизменном виде, несмотря на соседство невероятно горячих поверхностей звезд. Он также совершенно нечувствителен к почти абсолютно нулевым температурам поверхностей некоторых комет, бороздящих межзвездное пространство.
Однако прежде чем мы сможем осознать, что происходит на космическом корабле или в космическом скафандре, нужно понять, что же такое тепло. Этот раздел будет повторительным уроком для тех, кто когда-то много знал о тепле, и вводным курсом для тех, кто знает только то, что лед холодный, а огонь горячий.
Повторенье - мать ученья
Температура - мера измерения молекулярной активности тела; ощущаемая энергия тепла в материи.
Тепло измеряется в градусах по разным температурным шкалам. Несмотря на изданный много лет назад Конгрессом США акт о переходе на метрическую систему с использованием температурной шкалы Цельсия (С), большинство американцев продолжают оценивать температуру в градусах Фаренгейта (F). Америке ближе английские меры измерения - унция веса, миля расстояния и т. д., а не принятые в остальном мире граммы, километры или градусы Цельсия.
Шкала Фаренгейта определяет точку замерзания воды как 32 град. F, а точку кипения - как 212 град. F. Нельзя не признать, что шкала эта неудобная, и в ней трудно вести расчеты. В шкале Цельсия за ноль принимают температуру замерзания воды, а за 100 град. С - температуру ее кипения. Существует еще шкала Кельвина (К), начало отсчета которой - абсолютный ноль температуры (- 273 град. С). Единицей измерения в ней является Кельвин, равный градусу Цельсия.
Теплопередача - процесс, с помощью которого молекула передает тепловую энергию другой молекуле.
Все материалы проводят тепло. Но металлы это делают гораздо лучше, нежели неметаллы, жидкости - лучше, чем газы, текучая материя - лучше, чем твердая. Большинство органических материй плохо проводит тепло, а вакуум - самый худший из всех в этом отношении.
Теплоизолятор - любой материал, плохо проводящий тепло.
Лучшие теплоизолирующие материалы лишь замедляют процесс теплопередачи. Человек в современном костюме пожарного может смело шагнуть в пламя и выжить. Однако он в безопасности, только пока шланги поливают его охлаждающей водой, чтобы отвести тепло. Если водяной насос откажет, у пожарного будет лишь несколько секунд для спасения своей жизни.
Вакуум - лучший теплоизолятор, потому что состоит "из ничего". У него есть лишь несколько атомов или молекул, которые можно "взбудоражить". Лучшее применение этому свойству - сосуд Дьюара, используемый в криогенике, а также его бытовой аналог - обычный термос.
Принцип работы термоса прост. По сути, это один сосуд из сверхтонкого стекла внутри другого, оба герметично запаяны, и из пространства между ними выкачан воздух. Кроме того, внутренняя и внешняя поверхности сделаны зеркальными, что предотвращает потерю тепла излучением - оно просто отражается внутрь сосуда. Сверху эта конструкция закрывается пробкой, которая также является хорошим теплоизолятором. Качественный термос может сохранять изначальную температуру очень горячих или, наоборот, ледяных напитков в течение многих часов, в зависимости от температуры окружающей среды.
Тепловое излучение - передача тепловой энергии электромагнитными волнами.
Единственный способ передачи тепловой энергии через вакуум - это излучение. Для вычисления количества тепла, излученного или принятого телом, используется закон Стефана-Больцмана:
где е - коэффициент излучения (равен 0,5 в нашем случае), а - постоянная Стефана-Больцмана (равная 5,6703x10E-8), А - площадь в квадратных метрах, К- температура в Кельвинах.
Тепло, излучаемое с единицы площади поверхности, пропорционально четвертой степени абсолютной (по Кельвину) температуры этой поверхности. Как мы знаем, "четвертая степень" числа означает, что это число должно быть помножено на себя 4 раза. Например, четвертая степень числа 2 равняется 16 (2 х 2 х 2 х 2), а четвертая степень числа 3 равна 81 (3 х 3 х 3 х 3). Число 3 в 1,5 раза больше числа 2. Однако четвертая степень числа 3 в пять с лишним раз больше четвертой степени числа 2 (81/16 = 5,0625). Таким образом, тело с температурой поверхности 3 К излучает в 5 раз больше тепла, чем тело с температурой 2 К. Чем выше температура, тем ниже это соотношение.
Количество излучаемого тепла также зависит от коэффициента излучения и колеблется в пределах от 0 до 1. Идеальный излучатель - это 1, идеальное зеркало - это 0, поскольку оно отражает все падающее на него тепло. При этом коэффициент остается тем же, независимо от того, поглощается тепло или излучается.
Формула Стефана-Больцмана позволяет получить численное выражение в ваттах, которые, умножив на 860, можно перевести в калории - тепловую величину, которая нам привычнее.
Температура поверхности Солнца составляет 6000 К. Излучаемая энергия при такой температуре просто колоссальна. Используя закон Стефана-Больцмана, мы получаем, что 73 487 090 Вт на квадратный метр передается в космос. После прохождения почти 150 миллионов км до Земли это значение падает до 1353 Вт на квадратный метр у границ атмосферы (8, с. 316).
Кипение - испарение жидкости путем подведения тепла.
Когда мы кипятим любую жидкость, мы получаем пар этой жидкости. Наряду с осязаемым теплом (которое можно измерить и термометром), каждый грамм пара содержит большое количество неосязаемого тепла, которое называется теплотой испарения. Если пар физически удалять с места испарения, оставшаяся жидкость охлаждается. Температура кипения жидкости в большой степени зависит от давления окружающей среды. На горной вершине, где атмосферное давление ниже, вода закипает при более низкой температуре. Температура замерзания жидкости также зависит от давления, но в гораздо меньшей степени.
Если поместить стакан с водой в герметичную камеру и постепенно откачивать из нее воздух, создавая тем самым вакуум, вода закипит без какого-либо добавления тепла. А если в стакан поместить термометр, то при отводе пара мы увидим падение температуры воды по мере ее выкипания. При достаточно низком давлении, или высоком вакууме, часть воды превратится в лед, в то время как другая ее часть будет кипеть. В конце концов, вся оставшаяся в стакане вода замерзнет, отдав тепловую энергию выкипевшей воде.
Если вы не поняли, что отводили тепло путем удаления пара, вам может показаться, что вакуум холодный. Большинство научно-фантастических книг, фильмов и телесериалов на космическую тему именно из этого заблуждения и исходят. Но это не так. Если бы космос был настолько холодным, как нам говорят, то любая поверхность корабля, находящаяся по другую сторону от космического светила, стала бы очень хрупкой и подверженной разрушению. Слишком низкие, равно как и слишком высокие, температуры могут серьезно повлиять на структурную целостность большинства материалов. В арктические и антарктические зимы температура падает ниже отметки -50 град. С. В таких условиях резина теряет гибкость, а металл становится ломким. Однако -50 град. С (223 К) - это очень горячо по сравнению с -273 град. С, то есть абсолютным нулем (0 К).
Замораживание - процесс понижения температуры путем удаления тепла.
Механическое замораживание требует больших энергозатрат, мощных моторов, насосов и охладителя, чтобы отвести тепло из хорошо теплоизолированного контейнера. Охладитель должен накапливать тепло, которое он впитывает из контейнера, а также отдавать это тепло в теплообменнике. Насос нужен для перемещения горячего охладителя от контейнера к теплообменнику, а холодного - в обратном направлении.
Теплообменник является ключевой частью конструкции, он передает тепло теплоотводу, которым на Земле является воздух нашей атмосферы или вода в любом водоеме. При отсутствии места, куда можно отвести тепло, не было бы ни замораживания, ни кондиционирования в привычном нам виде. Если включить кондиционер в замкнутом помещении, температура внутри помещения поднимется, хотя непосредственно рядом с аппаратом будет чувствоваться ток холодного воздуха.
Взрывное замораживание - быстрое падение давления жидкости или газа.
В углекислотном огнетушителе прозрачный углекислый газ находится в жидком виде под высоким давлением. При нажатии на рычаг выпущенная из-под давления жидкость моментально превращается в тонкую струю исключительно холодных сухих ледяных частиц. Изначальное тепло теряется из-за колоссального падения давления.
Топливные элементы - генераторы, использующие топливо и кислород, главным образом, для производства электричества постоянного тока и воды вместо тепла. Они схожи с батареями, однако в отличие от батарей, которые с помощью химических процессов накапливают электрическую энергию, топливные элементы путем химического процесса производят относительно небольшое количество электроэнергии, которая не накапливается, а подается по мере надобности.
Когда в закрытой системе (дом, машина и т. д.) образуется количество тепла, большее, чем удается отвести, температура этой системы повышается. Как вы далее увидите, космический корабль или космический скафандр - хороший тому пример.
Резюмирую все сказанное выше: если бы вакуум был холодным, то для охлаждения какого-либо предмета достаточно было бы просто создать вакуумную камеру вокруг него.
Источник: x-libri.ru.
Рейтинг публикации:
|
