Разработки Института физики Национальной академии наук Беларуси помогают космонавтам из разных стран благополучно вернуться домой и несмотря на все новости физики до сих пор остаются актуальными.
12 апреля, в 50-ю годовщину первого полета человека в космос, с аукциона Сотбис будет продан спускаемый аппарат, в котором за несколько недель до Юрия Гагарина успешно приземлилась собака Звездочка. Собака не рассказывала о своих ощущениях во время приземления, а вот первые космонавты наверняка не чувствовали себя комфортно в такой же раскаленной капсуле из алюминиевого сплава диаметром чуть более двух метров.
— В 60-е годы прошлого века шла отработка технологии спуска космических аппаратов с орбиты, — рассказывает почетный директор Института физики им.Б.Степанова Национальной академии наук Беларуси академик Павел Апанасевич. — Перед учеными стояла задача снизить перегрузки и уменьшить тепловую нагрузку на обшивку корабля за счет изменения его формы и траектории движения в воздухе. Для гашения скорости корабль должен был, как челнок, под малым углом входить в разреженные слои атмосферы, вновь выныривать в открытый космос...
Лабораторные эксперименты не могли дать достоверной информации о составе и температуре плазмы, которая образуется вокруг космического корабля при соприкосновении с атмосферой. Чтобы ее получать, ученые Института физики под руководством Леонида Киселевского разработали спектрограф, способный работать в автономном режиме на космическом аппарате, переносить перегрузки и вибрации и через иллюминатор получать спектр плазмы, образующейся при вхождении аппарата в атмосферу. Созданный прибор работал на различных космических аппаратах, в том числе пилотируемых орбитальных станциях “Союз”. И всегда безукоризненно доносил до ученых необходимую информацию: кассета со снятыми спектрами сохранилась даже тогда, когда в результате неудачного приземления спускаемый аппарат и спектрограф разбились.
Снимки спектрографа анализировали ученые из других научных учреждений. Некоторые процессы были смоделированы в земных условиях, и в 60-е годы эти исследования были удостоены Государственной премии БССР.
Стаж научной работы Павла Апанасевича на год больше возраста Института физики: мой собеседник начинал еще в Физико-техническом институте в 1954 году. Долгое время был заместителем директора Института физики по научной работе, с 1985 по 1998 год — его директором. В те годы частыми гостями института и коллегами ученых были космонавты Владимир Коваленок, Георгий Гречко, Петр Климук. Наш именитый земляк, дважды Герой СССР Владимир Коваленок под руководством сотрудников Института физики начал писать свою кандидатскую диссертацию, тема которой связана с наблюдением земных объектов из космоса.
К тайнам серебристых облаков
Это редкое атмосферное явление до конца не объяснено: серебристые облака появляются на высоте 85 км, то есть там, где в принципе не может быть воды. Увидеть их можно только летом, только ночью и на определенной широте.
Мало кто знает, что одними из первых приоткрыли тайну серебристых облаков белорусы. На базе научного задела, созданного при изучении входа космических аппаратов в плотные слои атмосферы, в лаборатории спектроскопии низкотемпературной плазмы были выполнены работы по изучению из космоса оптико-спектроскопических свойств Земли и ее атмосферы.
— С целью интерпретировать полученные из космоса снимки проводились эксперименты на Земле, делались снимки с вертолетов, данные сопоставлялись, — рассказывает Павел Апанасевич. — Было разработано несколько спектральных аппаратов для наблюдения из космоса. Самый совершенный — “СКИФ” (“Спектрометр космический Института физики”), позволявший получать фотографии и спектры наземных объектов. С аппаратами, созданными в Институте физики, работали многие советские космонавты: с орбитальных станций “Салют-4”, “Салют-6”, “Салют-7” и “Мир” было доставлено на Землю свыше 300 тысяч образцов спектров земных объектов и атмосферных образований. Их разрешение было высоким: уже в те времена из космоса можно было разглядеть небольшой жилой дом.
После распада Советского Союза тематика исследований изменилась: ученые взялись за разработку новых методов дистанционного обследования и мониторинга территорий.
Что же касается серебристых облаков, то в их спектрах были обнаружены полосы поглощения водяного льда. Облака без воды не бывает, даже если речь идет о самых верхних, разреженных слоях атмосферы.
Свой космос
Благодаря белорусско-российскому научному сотрудничеству Институт физики вернулся к космической тематике.
— Лет восемь назад возникла новая научная задача, связанная с тем, что новые технологии позволяют резко снизить вес космических аппаратов, — рассказывает заведующий лабораторией радиационной плазмодинамики доктор физико-математических наук Александр Чумаков. — До сих пор большинство спутников весили от 700 кг до 1,5 тонны. Снизив их вес в семь и более раз, ученые получат возможность уже на стадии запуска экономить значительные средства.
Микроспутниками, к которым относятся летательные аппараты весом 100—200 кг, надо управлять: со временем они теряют заданную высоту из-за сопротивления атмосферы и притяжения Луны и Солнца, наклон плоскости их орбиты изменяется, они могут приобретать импульсы вращательного движения. Чтобы спутники не сбивались с траектории, на них устанавливаются небольшие двигатели коррекции орбиты.
— В связи с разработкой небольших спутников во всем мире появился интерес к созданию микродвигателей, — объясняет Александр Чумаков. — Один из перспективных вариантов — лазерно-плазменные: их разработкой занимаются ученые нескольких стран, в том числе США, Японии, России и Беларуси. В рамках союзной программы “Космос НТ” Институт физики Национальной академии наук Беларуси и российский ЦНИИ машиностроения (г.Королев Московской области) разработали экспериментальный образец лазерно-плазменного микродвигателя.
Пока идут испытания экспериментального образца двигателя с твердым рабочим телом, ученые прорабатывают варианты создания лазерно-плазменных двигателей на жидких рабочих телах — жидких металлах и сплавах, полимерных композициях. До сих пор в мире этой темой почти никто вплотную не занимался.
— Ближний космос будет широко использоваться, поэтому мы хотим найти свою нишу в космических исследованиях и разработках, — говорит Александр Чумаков. — Каждое государство стремится принять участие в освоении космоса, чтобы иметь специалистов, которые понимают, какие задачи могут быть решены сегодня при помощи космических технологий и какая от этого может быть польза.
