Ошибки мировой космонавтики
Шрифт:
С большой долей вероятности INSAT 2d вышел из строя в 1998 году тоже по причине радиации в космосе. На тот момент он был главным индийским спутником связи, при помощи которого на Земле передавались не только телевизионные сигналы, но и, например, информация о торговых операциях на бирже.
Солнечная радиация доставила много проблем космическим аппаратам. Да и людям тоже. В 1958 году в США зародился проект «Аргус». В его рамках за пределы плотных слоев атмосферы запускались ядерные заряды, которые взрывались на больших высотах. Идея данного эксперимента заключалась в использовании электромагнитной волны от детонации для блокирования связи на Земле. Известно, что ядерный взрыв имеет несколько поражающих факторов. Первый и самый опасный – это ударная волна. Взрыв порождает колебание воздуха, которое сметает все на своем пути. Но на высоте более 150 км над поверхностью Земли воздуха очень мало, и ударная волна не образуется. Второй поражающий фактор – температура. В космосе нечему нагреваться, так что и это не страшно. Следующий момент – электромагнитное излучение. Оно имеет такую силу, что связь на всех частотах прекращается и электроника
Для подтверждения теории ученые запустили за пределы плотных слоев атмосферы три боеголовки. Оказалось, что эффект есть, но достаточно слабый. Дальше в планах американских военных было запустить боеголовки помощнее. Дипломаты из Великобритании, США и СССР видели опасность в продолжении работы с радиоактивным оружием и несколько раз инициировали переговоры об ограничениях, но безуспешно. В Женеве в 1958 году состоялась конференция с участием восьми стран, где СССР и США представляли ученые, а не только правительственные чиновники. По результатам удалось найти согласие и был подписан временный договор об ограничении ядерных испытаний. Однако уже через три года в США разработки продолжились в проекте «Доминик». Самый мощный из взрывов получил имя Starfish Prime. В эксперименте использовалась боеголовка мощностью 1,44 мегатонны. Ее подорвали на высоте всего 400 км. Использование такого мощного снаряда привело к огромным проблемам. Хотя испытание проводилось над необитаемой зоной в Тихом океане, все равно до обычных людей последствия дошли. На Гавайях, на расстоянии 1500 км от эпицентра взрыва, из строя вышли три сотни уличных фонарей, телевизоры, радиоприемники и другая электроника. На орбите сразу отключились спутники TRAAC и Transit 4B. Еще один поражающий фактор ядерного взрыва – радиация. Для людей на Земле она не страшна, так как ее не пропустит атмосфера планеты. На орбите – другое дело. Во время взрыва Starfish Prime заряженные частицы вызвали сбои в семи космических аппаратах. Ariel 1 был первым спутником Великобритании, и он тоже попал под раздачу. В СССР специально для изучения последствий ядерных взрывов запускался спутник «Космос-5», и даже он вышел из строя.
Взрыв Starfish Prime. Фото с архипелага Гавайи. NASA
О таких последствиях ученые в США не думали, так как орбиты аппаратов были далеко от взрыва. Хотя предыдущие эксперименты с меньшими зарядами проходили без столь тяжелых последствий, в данном случае уже требовалось учитывать магнитное поле Земли, которое увлекает заряженные частицы и заставляет их двигаться вдоль силовых линий к полюсам. По сути, именно это явление ответственно за полярные сияния. Однако движущиеся частицы сами создают магнитное поле. Но такие расчеты не были сделаны. В итоге радиация полетела во все стороны, пересекая орбиты и разрушая космическую технику. После взрыва Starfish Prime радиационная обстановка сильно поменялась. Магнитное поле Земли – это своего рода щит, который не позволяет альфа- и бета-излучению попасть в планету. Однако сами частицы никуда не пропадают, а концентрируются в нескольких зонах. Их называют пояса Ван Алена, или радиационные пояса. Так вот, после Starfish Prime этот пояс оказался в несколько раз ближе к планете, магнитный щит ослаб, и в нем появились дырки, а полярные сияния при этом стали наблюдаться и на экваторе. Все спутники, которые запускались в течение пяти лет после этого события, быстро выходили из строя.
Военные в СССР в ответ начали подготовку космических ядерных испытаний, которые получили имя «Операция К». Но тоже допустили ошибку. Проблема, как ни странно, оказалась в том, что обширных безлюдных акваторий, где возможно провести эксперимент, в стране не было. Северный ледовитый океан не в счет, так как в то время запустить там ракету было очень сложно. Место выбрали над малонаселенными степями Казахстана. Хотя заряд был в 100 раз менее мощным, чем в американском проекте, из-за непосредственной близости взрыва к объектам инфраструктуры возникло много последствий. Силовые кабели под землей и линии электропередач на поверхности, соединявшие Целиноград (сейчас Астана) и Алма-Ату (сейчас Алматы), были выведены из строя. В обоих городах наблюдались проблемы со связью. Вследствие коротких замыканий многие электроприборы в домах загорелись. Возник пожар на карагандинской ТЭЦ-3.
В США после происшествия со Starfish Prime от идеи проекта «Доминик» не отказались, просто заряды стали использовать поменьше. Но и во время подготовки совершались ошибки. Так, планировался эксперимент Bluegill Prime, и в результате отказа клапана в двигателе жидкий кислород загорелся и создал крупный пожар на стартовом столе. Офицеры испытательного полигона приказали отряду солдат отправиться на тушение огня и деактивацию ядерного заряда. В результате их действий ракета была повреждена, а потом и вовсе взорвалась. К счастью, ядерная боеголовка от этого не детонировала, но несколько килограммов радиоактивного оружейного плутония разлетелось в разные стороны. Заражение местности оказалось очень серьезным. Как минимум три месяца проводились работы только по снижению уровня радиации вблизи стартовой площадки.
В это время дипломаты разных стран обсуждали опасности таких экспериментов. В итоге в Москве был подписан «Договор о запрещении испытаний ядерного оружия в атмосфере, космическом пространстве и под водой». На этом история космических
Инженеры переключились на мирный атом. Так, в серии советских спутников «ИС-А» имелся небольшой ядерный реактор. Он использовался для питания активного радиолокатора, который применялся в разведывательных целях. Энергии от солнечных батарей было недостаточно, и потому инженеры создали ядерную электрическую установку «Бук». В ней в качестве топлива использовалось 30 кг радиоактивного урана. Первые несколько спутников «ИС-А» работали успешно, но в 1977 году аппарат этой серии «Космос-954» по неизвестным причинам вышел из строя, и связь с ним прервалась. Со временем он стал тормозиться и в итоге упал на Землю. Из-за трения о воздух спутник частично сгорел и развалился на части. Инженеры сделали реактор так, что при нагревании специальная стяжка, скрепляющая различные части, должна была раскрыться. Предполагалось, что уран в таком случае высвободится и сгорит, не долетев до поверхности Земли. Идея инженеров не сработала. Обломки вместе с радиоактивным ураном упали на территории Канады и вызвали серьезное заражение территории, составляющей 800 км в диаметре. К счастью, регион был малонаселен, и никто не пострадал. Неприятностей добавил тот факт, что по требованию властей Канады для решения сложившейся экологической проблемы СССР пришлось выплатить 3 млн канадских долларов компенсации, которые пошли на организацию работ по поиску и деактивации источников радиации.
После этого случая конструкция аппаратов серии «ИС-А» была изменена. Активная зона теперь отделялась и уводилась на орбиту захоронения отдельным механизмом с отдельным двигателем.
В ситуации со спутником «Космос-1402» эта мера не помогла. Отделение реактора произошло, а отвод на более высокую орбиту – нет. На этот раз все страны были проинформированы о возможном падении реактора на Землю. За ним внимательно следили. В итоге более 30 кг урана вошли в плотные слои атмосферы над Индийским океаном и частично сгорели. На этот раз последствий для экологии не наблюдалось, так как опасные остатки быстро рассеялись, но еще около трех месяцев регистрировалось незначительное повышение радиоактивного фона.
В этих историях речь шла о том, что спутники теряют свою скорость и падают. Причиной этого является атмосфера планеты. У воздушной оболочки Земли нет четкого края. Ионы водорода и кислорода, принадлежащие нашей планете, обнаруживаются даже за орбитой Луны. Их относительная скорость и энергия гораздо меньше, чем у ионов, идущих от Солнца. Поэтому они не воздействуют на электронику. Однако эти редкие частички атмосферы оказывают сопротивление и тормозят космические аппараты. Чем дальше от Земли, тем эффект меньше. Причем на одной и той же высоте количество атомов атмосферы разное в разных местах. Когда спутник пролетает над освещенной стороной нашей планеты, он испытывает меньше сопротивления, чем пролетая над ночной стороной. Земля – своего рода комета. Солнечное излучение сдувает часть атмосферы в направлении от светила. В годы повышенной солнечной активности эта разница в сопротивлении становится еще больше, так как атмосферный хвост удлиняется. Для Валерия Быковского ученые запланировали экспериментов на десять дней. Его полет на корабле «Восток-5» должен был стать рекордным. Однако перед самым стартом Мстислав Келдыш сообщил о возрастании солнечной активности и предупредил о росте уровня радиации. Старт был отложен, но через четыре дня, когда ситуация нормализовалась, космонавт полетел. Тут-то и обнаружилось, что орбита «Востока-5» быстро снижается. Сопротивление атмосферы было слишком большим и росло с каждой минутой. Корабль плавно возвращался на Землю. Первоначальную длительность полета снизили до восьми суток, а потом и вовсе до пяти дней. Руководители полета испугались, что корабль может неконтролируемо упасть в труднодоступном регионе, откуда космонавта будет сложно спасти, или на территории другой страны, где будут раскрыты секреты советской космической технологии. В итоге Быковский не пролетал и половины намеченного срока. Хотя рекорд все-таки был установлен и для одиночного полета держится до сих пор, он мог быть более внушительным.
Другая история произошла со станцией «Салют-7». В 1986 году состоялся последний пилотируемый полет к ней. В экипаж корабля «Союз Т-15» входили Леонид Кизим и Владимир Соловьёв, которые забрали большую часть съемного оборудования и перевезли его на новую станцию «Мир».
Сам «Салют-7» они законсервировали. На Земле руководители программы решили оставить станцию на орбите и подняли ее на большую высоту, чтобы она могла там долго находиться. В будущем ученые планировали изучать работоспособность автоматических систем, а в еще более далеком будущем к ней мог быть совершен полет многоразового корабля «Буран». Еще 8–10 лет станция должна была приносить научную пользу. Однако из-за выросшей солнечной активности уже через два года топливо для поддержания орбиты и противодействия атмосфере на борту закончилось. Проект «Энергия-Буран» после 1988 года своего продолжения не получил и, соответственно, помочь станции не мог. «Салют-7» неуправляемо стал падать на Землю. Это многих испугало. Хотя на борту не было опасных (например радиоактивных) материалов, к станции был пристыкован транспортный корабль снабжения (ТКС) «Космос-1686». Этот аппарат был способен выдержать полет в атмосфере и не сгореть, вследствие чего вполне мог бы рухнуть кому-нибудь на голову. К счастью, этого не произошло.
Правительство СССР заранее выразило готовность возместить возможный ущерб. Ситуация разрешилась благополучно. Станция в 1991 году вошла в плотные слои атмосферы и развалилась на части, которые упали в малонаселенных регионах Чили и Аргентины. Никто не пострадал, даже наоборот. Местные жители находили кусочки аппарата и присваивали их себе. Известно, что один фермер использовал материалы от советской космической техники для создания камина в своем доме, а другой сделал из обломков станции курятник. СССР к тому времени испытывал проблемы другого рода и был не против таких действий.