Журнал «Вокруг Света» №08 за 2008 год

Журнал Вокруг Света

По большому счету слово «посадка» здесь можно употреблять лишь условно: причаливание межпланетного зонда к астероиду больше напоминает стыковку двух космических кораблей, нежели классическую посадку на поверхность планеты. Этот фокус проделывали японцы со своим зондом «Хаябуса», который дважды опускался на поверхность астероида Итокава и поднимался с нее. Кстати, этот же полет показал, насколько непросто управлять аппаратом вблизи поверхности астероида. Обмен сигналами с аппаратом занимает десятки минут, так что отдавать ему команды в реальном времени невозможно, несмотря на небольшие скорости. Поэтому отработка автономной навигации вблизи неровной поверхности астероида была одной из основных задач «Хаябусы».

Стартовавший в сентябре 2007 года к астероидам Церере и Весте американский зонд

«Заря» (Dawn) оснащен ионными двигателями с тягой меньше одной десятой Ньютона (вес 10-гранного груза). За сутки работы они ускоряют аппарат массой около тонны на 25 км/ч. Это не так мало, как может показаться: за год подобными темпами можно набрать 2,5 км/с. Полного же запаса топлива на борту (425 килограммов) хватит для изменения скорости аппарата на 10 км/с — никаким межпланетным аппаратам с химическими двигателями подобное недоступно.

Планетарные двигатели

Попробуем пофантазировать и представим, что наконец-то решено отправить экипаж, состоящий из людей, скажем, в систему Сатурна. Можно выбрать быстрый перелет с большой тягой: собрать межпланетный корабль на околоземной орбите, выдать при помощи ЖРД мощный разгонный импульс и по гиперболе отправиться в путешествие. Лететь все равно придется долго — несколько лет. Масса топлива нужна огромная. А значит, для снаряжения гигантского корабля потребуется не один десяток сверхтяжелых ракет. Запасы кислорода, воды, пищи и всего, что нужно в межпланетном полете, теряются на фоне огромной массы топлива, необходимого не только для разгона у Земли, но и для торможения у цели путешествия, и для возвращения к родной планете…

А что если попробовать малую тягу? Безумное количество топлива существенно сократится, а срок путешествия, как ни странно, может остаться прежним! Ведь двигатели корабля будут работать всю дорогу — полпути на разгон, а полпути — на торможение. Правда, тягу электрореактивных двигателей придется увеличить в сотни раз по сравнению с теми, что стоят на зонде «Заря». Но во-первых, такие разработки уже ведутся, а во-вторых, двигателей может быть много.

Для питания ЭРД понадобится несколько мегаватт энергии. Вблизи Земли ее можно было бы получать даром — от огромных солнечных батарей площадью тысячи, если не десятки тысяч квадратных метров. Но с удалением от Солнца их эффективность быстро падает: у Марса — на 60%, у Юпитера — в 30 раз. Так что для полетов к планетам-гигантам придется использовать ядерный реактор. И еще, скорее всего, ЖРД все-таки понадобятся для того, чтобы быстрее пройти опасные радиационные пояса вблизи Земли. Видимо, именно комбинированные двигательные установки будут применяться в межпланетных пилотируемых миссиях будущего.

Межпланетный суперхайвей

В 2002 году специалисты NASA выдвинули новую концепцию проектирования межпланетных орбит с очень низкими энергозатратами. Получив громкое название «Межпланетный суперхайвей», она, по сути, является расширением «лестницы Лагранжа» на всю Солнечную систему. Авторы работы утверждают, что если вам удалось добраться до точки Лагранжа в системе Солнце — Земля, то, правильно подобрав коррекционный импульс, вы сможете с минимальными затратами энергии добраться почти до любой другой точки Лагранжа в Солнечной системе. Надо только верно рассчитать маневры у других планет и их спутников. Именно эта идея легла в основу иллюстрации в начале этой статьи.

Станция «Кассини» и траектория ее движения в системе Сатурна. Рис. NASA/ESA

Не только гравитация

Дальний космос таит в себе немало загадок. Казалось бы, что может быть точнее баллистических расчетов, в основе которых лежат законы небесной механики? Не тут-то было! На космический зонд действует множество сил, которые трудно учесть заранее. Давление солнечного излучения и солнечный ветер, магнитные поля планет и истечение газа из самого аппарата — все это сказывается на скорости его движения. Даже тепловое излучение зонда и радиосигнал, посылаемый на Землю узконаправленной антенной, вызывают отдачу,

которую приходится учитывать при точной навигации. А то что происходило с уже упоминавшимися «Пионерами», вообще не получило пока должного объяснения. Работающий в NASA российский астрофизик Вячеслав Турышев обнаружил около 10 лет назад, что зонды испытывают очень небольшое аномальное торможение. За 20 лет полета аномалия «Пионеров» привела к тому, что, подлетая к границам Солнечной системы, космические аппараты отклонились от расчетного положения на 400 тысяч километров! Какие только гипотезы не выдвигались для объяснения аномалии. От уже упомянутых магнитных полей и испарения остатков топлива из топливных магистралей до наличия на границах Солнечной системы массивных невидимых объектов. Некоторые физики считают аномалию указанием на неточность современной теории гравитации, другие видят в ней проявление космологических факторов вроде темной материи и темной энергии. Исчерпывающего объяснения пока нет, а группа Турышева продолжает обрабатывать данные о полете «Пионеров». Как бы то ни было, при проектировании новых траекторий межпланетных полетов придется учитывать возможность подобных неожиданных явлений.

В общем, работа космического баллистика балансирует на грани искусства и точных наук. Ему всегда приходится решать задачу со многими неизвестными, усугубленную стремлением заказчика сделать все «быстрее и дешевле», не выходя за рамки физических законов. Так что, несомненно, мы еще станем свидетелями рождения многих новых нетривиальных космических траекторий.

Игорь Афанасьев , Дмитрий Воронцов

Братчина святой Софии

Лет десять назад старинный Новгород вновь стал официально именоваться Великим. Насколько основательна эта претензия, покажет будущее. Нынешний город очень тих и скромен. Свойство это особенно ценимо как его жителями, так и туристами, прибывающими сюда из суетливых столиц. Но не только оно.

Городская хроника

859 г. (условная летописная хронология) — «Въсташа Словене, рекше Новгородцы, и Меря, и Кривичи на Варяги и изгнаша их за море, и не даша им дани, начаша сами себе владети и города ставити; и не бе в них правды, и возста род на род, и рати и пленения, и кровопролитиа беспрестани» — первое упоминание Новгорода в датированной части Патриаршей, или Никоновской, летописи. Условно принято за дату основания города.

862 г. (условная летописная хронология) — На зов славян якобы явились «из Немец» «три браты со всем родом своим, Рюрик, Синеус, Тривор; и бысть Рюрик старейшина в Новегороде… И от тех Варягов находников прозвашася Русь, и оттоле словет Русскаа земля, иже суть ноугородстии людие и до нынешнего дне, прежде бо нарицахуся Словене, а ныне Русь от тех Варяг прозвашася: сице бо Варязи звахуся Русью».

882 г. — Новгородский воитель Олег в результате успешного военного похода соединяет под властью наследников Рюрика все волости вдоль днепровского пути «из варяг в греки» — Новгород, Смоленск, Любеч и Киев.

990 г. — Отказавшиеся добровольно принять христианскую веру в 988-м (по традиционному счету), когда Владимир Святой прислал из Киева митрополита Михаила, новгородцы были крещены епископом Иоакимом Корсунянином, успех которого обеспечили знатный воевода Добрыня и киевский тысяцкий Путята, крестившие город «огнем и мечом». Новгородцы ополчились, но в ночь Добрыня поджег посад. Новгородцы сложили оружие и пошли к кресту. Главного идола Перуна сбросили в Волхов. Но тот, как гласит легенда, наказал переметчивых новгородцев и, проплывая под Волховским мостом, зашвырнул на него свою палицу, приговорив «сим потешайтесь, дети новгородские». С тех пор мост стал местом многих раздоров.