Терминатор зажигает огни

Почему такое возможно? Даже если спутник пролетает над вами глубокой ночью, причем на высоте всего 100—200 километров, вы, как ни странно, обязательно его увидите. Но в чем состоит странность? Дело в том, что зашедшее за горизонт Солнце в это время освещать его уже не может. Собственных габаритных огней у аппарата, как правило, нет. Подсветка от иллюминации ночных городов до таких высот не достает. Во многих случаях не может подсветить спутник и Луна. И тем не менее рукотворная звезда сияет на небосклоне довольно ярко. Почему такое возможно? Любопытно, что этот вопрос долгое время не задавали себе даже те, кто был причастен к запуску первых спутников и контролю их полета. Считалось, что космический аппарат каким-то образом все же отражает солнечные лучи. Правда, откуда они берутся в глубокой тени и как вообще может светиться не имеющий отражающих поверхностей спутник, никто не задумывался. Проблема обратила на себя внимание по другой причине. Оказалось, что установленные на спутниках приборы фиксируют на ночной стороне Земли аномально высокую яркость ультрафиолетового излучения. Кроме того, сразу после прохождения спутником терминатора, то есть границы освещенной и теневой сторон планеты, и вхождения его в тень часто нарушалась и радиосвязь. Которая, впрочем, сама собой восстанавливалась, едва аппарат оказывался на дневной стороне. Оба этих явления вполне могли быть связаны. Но в чем их природа? Ответ на вопрос был найден учеными Института физики Академии наук БССР, которые тогда, в середине 60-х годов, занимались проблемами радиосвязи спускаемых аппаратов. Аварийная посадка в голубых тонах — Теоретические исследования позволили нам нарисовать картину явления, о чем в 1969 году мы и подготовили отчет, который направили в ОКБ-1, ныне РКК «Энергия», — вспоминает доктор физико-математических наук, профессор Леонид Гречихин, который возглавил творческую группу, созданную для объяснения феномена. – Физику происходящего на орбите мы видели настолько четко, что, когда явление в 1971 году впервые наблюдал экипаж корабля «Союз-10» во время своей аварийной посадки, картина совпала в деталях. Меня пригласили для беседы с космонавтами, и для чистоты эксперимента я предложил им сначала послушать, что они должны были увидеть, и только потом выслушал их. Добавить они могли только мелкие детали. А наблюдалось вот что. Когда корабль сходил с орбиты и снизился до высоты примерно 200 километров, в иллюминаторы на ночной стороне Земли начал пробиваться непонятный фиолетово-голубой свет. По мере снижения он все время усиливался, пока не сравнялся по яркости с солнечным. На дневной стороне сияние пропадало, но после прохождения терминатора вспыхивало снова. И это было вовсе не то горячее плазменное облако, которое позже окутывает спускаемый аппарат в плотных слоях атмосферы. Подтвердить с помощью приборного контроля теоретические предсказания белорусских физиков и наблюдения космонавтов удалось в 1975 году, когда один из спутников оснастили спектрофотометром. Как и предполагалось, эффект возникал при взаимодействии рассеянного в ближнем космосе атомарного кислорода с лобовой частью космического аппарата. Накапливаясь на корпусе и превращаясь в отрицательно заряженные ионы, атомы кислорода создают перед кораблем двойной электрический слой с мощной плазмой, которая не только светится холодным светом, но и препятствует прохождению радиосигнала. Максимальный эффект наблюдается на высотах 120—140 километров и постепенно сходит на нет к 400-километровой высоте, где атомарного кислорода очень мало. Вот почему при пилотируемых полетах, проходящих на предельных для проявления феномена высотах, сияние не наблюдается. Как незаметно оно и на более низкой высоте при нормальном посадочном режиме, когда работают тормозные двигатели. Все дело в фотоэффекте Теперь осталось выяснить последнее: почему свечение возникает только на ночной стороне? Ответ на этот вопрос белорусские ученые дали еще на стадии теоретических изысканий. Отрицательно заряженные ионы, как им и положено, должны быстро распадаться под воздействием фотоэффекта, то есть солнечного света, что в космосе и происходит. Для практической космонавтики расшифровка «эффекта Гречихина», как был официально назван феномен лобового свечения космического аппарата, имела столь серьезное значение, что за эту работу Леонид Иванович получил орден Трудового Красного Знамени. Кстати, поскольку в советские времена все непонятные космические явления автоматически засекречивались, то американцы, обнаружившие феномен лишь в середине 80-х годов, какое-то время даже считали себя первооткрывателями. Сегодня «эффект Гречихина» – явление хрестоматийное для специалистов, знание которого помогает с высокой точностью контролировать параметры орбиты космических аппаратов, поддерживать с ними устойчивую радиосвязь на всех этапах полета. Уроки лунного зонда Но работа над его теорией имела в свое время и «побочный эффект», поскольку помогла проникнуть в физику взаимодействия теплоизоляции космического корабля с плотными слоями атмосферы. Исследования, проведенные Гречихиным под руководством академика Михаила Ельяшевича, позволили установить, что обгорает защитный экран корабля не равномерно, а импульсами, теряя слой за слоем в результате череды взрывов. Прояснилось и влияние плазменного слоя на интенсивность сгорания теплоизоляции. Все эти знания, как выяснилось, подоспели вовремя, поскольку дали возможность в запланированные сроки провести уникальный для своего времени эксперимент – посадку на Землю лунного зонда за счет аэродинамического торможения. Ситуация же с тем экспериментом возникла тогда совершенно безысходная. Работа над проектом уже шла, и надо было выяснить «мелочь» – не требуется ли для второй космической скорости (11,2 километра в секунду) увеличить толщину теплозащитного экрана, много раз проверенного при посадках с первой космической скоростью (8 километров в секунду)? Обычно использовался пятисантиметровый экран. Но вдруг расчеты покажут, что требуется толщина, скажем, 7 сантиметров? И расчеты, проведенные московскими специалистами по физике высоких температур, показали, что толщину теплоизоляции действительно надо увеличивать. До 4 метров! То есть выходило, что при второй космической скорости в корне менялась физика горения? Шокирующую новость Сергей Павлович Королев внешне спокойно принял к сведению, но тут же поручил белорусским физикам перепроверить результат. Как водится, считать и экспериментировать надо было в авральном режиме, и на эту работу бросили почти весь состав лаборатории высокотемпературной оптики Института физики АН БССР. — Докладывать о результатах пришлось самому Королеву, поэтому, зная его крутой нрав, волновались страшно, — рассказывает Леонид Иванович. – Тем более что наши выводы должны были поразить его не меньше, чем новость о пресловутых четырех метрах. Так и произошло. Он ожидал услышать что угодно, но только не то, что защитный экран для второй космической можно смело делать еще тоньше, чем для первой! Именно это и показывали наши расчеты и эксперименты. Ведь плазма, которая возникает при трении об атмосферу, не только сжигает теплоизоляцию, но одновременно и предохраняет защитный экран от губительного потока лучистой энергии. При второй космической скорости плазменный слой мощнее, следовательно, и защита надежнее. Этого, объяснили мы Королеву, и не учли авторы предыдущих расчетов. Трудно сказать, удалось ли убедить генерального конструктора сразу, но новые выводы ему явно должны были понравиться больше. Ведь в таком случае проект не требовал переделки. Как бы там ни было, эти расчеты уже не стали перепроверять, и зонд отправился к Луне. Надо ли говорить, с каким чувством ждали его приземления минчане и как они радовались, когда выяснилось, что при экстремальной посадке экран действительно обгорел меньше, чем обычно. Приятно им было услышать потом и добрые слова в свой адрес, прозвучавшие в докладе Королева на собрании в АН СССР. Космос вернет долги Разумеется, все это уже история. Но история пока не написанная, поскольку лишь сегодня многие ее творцы решаются рассказывать о своем участии в космических программах. Например, Леонид Иванович Гречихин, который сегодня космосом уже не занимается и преподает в Белорусском национальном техническом университете, впервые опубликовал доклад о своих исследованиях в этой области только в октябре минувшего года – в материалах первого белорусского космического конгресса. Тем не менее не надо думать, что все эти годы результаты его работы были похоронены под грифом секретности. Они в разной форме использовались в других отраслях. Например, в совершенствовании теории горения топлива в двигателях, в технической диагностике летательных аппаратов, в радиолокации. Хотя заказчики всякий раз совершенно не представляли, откуда берет начало предложенная тема. Так что не только американцы умеют транслировать в гражданскую сферу новинки космических технологий. Может быть, не в таких масштабах, но делается это и у нас. Только по разным причинам никто подсчетами такого эффекта не занимается. А зря. Ведь как еще доказать, что деньги, потраченные на космос, не пропадают, а, умножившись, обязательно возвращаются?