Трансформация космодрома, или как распахнуть ворота в космос
Космическое будущее надвигается растущей волной запусков. Стартовые площадки становятся тесными для грандиозных планов космических игроков. Чтобы не застрять на Земле в узком месте, необходимо расширить проход в космос – именно так переводится с греческого слово «космодром». Это, однако, требует принципиально нового мышления. Как распахнуть ворота в космос – в нашем материале.
Восточный полигон и его имена
На атлантическом побережье Флориды, посередине полуострова, находится самый большой американский космодром. Он расположен большей частью на мысе Канаверал, но привычное название «мыс Канаверал» расплывчато. Начинался космодром с первых пусков в 1950 году как полигон для испытаний баллистических ракет и с тех пор много раз менял название и статус.
На нем испытывали ракеты самого разного назначения, которые запускали с полусотни стартовых площадок. Зенитные и метеорологические, крылатые межконтинентальные, ракеты подводных лодок, баллистические разной дальности и базирования. Кроме того, из прилегающей акватории произвели свыше тысячи пусков баллистических ракет с подводных лодок, а воздушное пространство использовали для старта крылатых ракет-носителей. Поэтому космодром и сегодня остается прежде всего Восточным ракетным полигоном (Eastern Range), крупнейшим в США.
С ростом числа космических запусков мыс Канаверал все больше воспринимался как космодром – в том числе с него проводили все американские пилотируемые полеты в космос. В начале 1960-х NASA приобрело территории на соседнем с мысом Канаверал (через речку Банана) острове Меррит, где построили Космический центр имени Кеннеди для космической программы высадки человека на Луну. Стартовыми площадками мыса Канаверал с самого начала управляли военные, они входили в базу ВВС Мыс Канаверал, недавно переименованную в Станцию космических сил Мыс Канаверал.
Космический центр имени Кеннеди остается гражданским объектом NASA, и оба стартовых кластера продолжают входить в Восточный полигон. Количество пусков с него не всегда было самым большим в Америке – наберется не менее десятка лет, в которые первенство по запускам держал Западный полигон на базе ВВС Ванденберг в Калифорнии. В мировом сравнении флоридский космодром занимал обычно второе и третье места по количеству запусков в год после Плесецка и Байконура.
Времена меняются. Последние пять лет космодром занимает первое место в мире по числу пусков в год. При этом в полный рост встала стратегическая задача перевода космодрома в более интенсивный режим, приближающийся к режиму работы аэропорта. Для этого потребуются новые подходы к ограничениям и разрешениям на полеты ракет, новый формат работы космодрома.
В 20 километрах южнее стартовых площадок мыса Канаверал, на берегу океана, раскинулась база Космических сил (недавняя база ВВС) имени генерала Патрика. На ней не только расположена штаб-квартира базы Мыс Канаверал, но и 45-е космическое крыло, всесторонне отвечающее за все запуски с Восточного полигона. В его состав входит и 45-я погодная эскадрилья (45th Weather Squadron). Она ведет огромную работу по контролю окружающей полигон обстановки, и именно она выдает рекомендации по запускам, в том числе запрещающие, играя ключевую роль в решении «быть или не быть» пуску.
Специалисты этого подразделения предоставляют метеорологические данные для обеспечения запусков со всего Восточного полигона. На основании своих наблюдений 45-я погодная эскадрилья дает прогнозы погоды, рекомендации по дате старта, оценивает возможную грозовую активность. И выдает предупреждения о границах приемлемых погодных условий для того или иного типа ракеты, которая планируется к запуску. Эти ограничения опираются на так называемые погодные критерии запуска NASA и рассчитываются для каждого типа носителя.
За прошедший год в 45-ю эскадрилью поступило 297 запросов на запуск, из которых 225 одобрили, 55 дошли до предстартового отсчета и завершились 32 запусками. Самой частой причиной отбоя запуска была погода.
Старты в оковах ограничений, или что не дает взлететь ракете
Флорида лежит в субтропической зоне, так что насыщенный влагой и тепловой энергией воздух всегда несет погодные сюрпризы. В ясном небе за час возникают одиночные кучевые облака, еще через час превращающиеся в грозовые тучи, незамедлительно извергающие тропические ливни с резкими и сильными шквалами. Автору не раз доводилось наблюдать недалеко от космодрома черные колонны дождя, у земли расходящиеся раструбом из-за разлета в стороны мощного нисходящего потока. Эти дождевые колонны с порождающим их мощным кучевым облаком видны за несколько километров, спонтанно возникают внутри воздушной массы, перемещаются и могут подходить к стартовым площадкам на критически близкое расстояние. Так бурлит субтропическая тропосфера, щедро накачиваемая энергией солнца, стоящего в полдень практически в зените.
Взлетающая ракета – длинный вертикальный проводник, быстро поднимающийся все ближе к электрическому заряду облака. Плюс к этому за ней тянется колонна выхлопа, сохраняющая частичную ионизацию и электрическую проводимость. К облакам взлетает готовый молниеотвод, тянущий за собой кабель выхлопа. Ракеты с проводящими поверхностями и ионизированными выхлопными газами способны искажать электрические поля в облаках, вызывая удар молнии, который без нее мог бы не произойти. Молнии в стартующую ракету били не раз – и это заканчивалось по-разному.
14 ноября 1969 года при запуске «Аполлона-12» с экипажем (вторая высадка на Луну) обстановка над Космическим центром имени Кеннеди была грозовой и крайне неблагоприятной. Порывы ветра у земли достигали 26 метров в секунду, шел сильный дождь. Директор старта Уолт Каприян, впервые занимавший эту должность, дал разрешение за 13 минут до нулевой секунды.
Взлет начался в расчетное время. При отрыве от стартовой платформы дождь усилился (в том числе за счет акустического поля двигателей сверхтяжелого «Сатурна-5», достигавшего 220 децибел – самый громкий постоянный звук, создававшийся изделиями человека), через 15 секунд ракета ушла в облака. На 37-й секунде полета в нее ударила молния, пройдя через носитель, реактивную струю двигателей, выхлопной след и стартовую башню до земли.
Это вызвало аварию бортовой электросети с отключением трех топливных элементов служебного отсека «Аполлона-12». В командном отсеке «Аполлона» погас свет, отказало большинство измерительных приборов и зажглась гирлянда аварийных сигналов. Командир экипажа Чарльз Конрад переключил ракету на аварийную систему управления.