Примерно в 100 тысячах километров от нашей планеты существует микрометеоритное облако, окружающее Землю. Облако это очень разрежено.
Метеорные тела, мчащиеся со скоростью 20–40 километров в секунду, представляют опасность для космических кораблей. При их встрече происходит взрыв, так как при столь огромной скорости энергия частицы мгновенно расходуется на разрушение связей твердого тела и превращение его в сжатый газ. Такой взрыв от столкновения с мелкой частицей оставит лишь «оспину»— маленькую выщербину на оболочке ракеты. Гораздо хуже будет обстоять дело при встрече корабля с крупным метеором.
Ученые давно занимаются этим вопросом. При помощи радиолокационных наблюдений, а также регистрации столкновений мельчайших метеоритов с космическими кораблями они довольно точно подсчитали количество метеорных частиц в межпланетном пространстве и выяснили, что опасность для космонавтов с этой стороны не велика. Так, если предположить, что корабль предназначен для длительного полета и его поверхность равна 100 квадратным метрам, то метеорные тела, способные пробить двухмиллиметровую оболочку из алюминия, будут попадать в корабль в среднем один раз в год. Более крупные метеориты, массой в грамм, столкновение с которыми вызывает взрыв, по силе равный взрыву ручной гранаты, будут встречаться очень редко — один раз в несколько сот лет.
Достаточно прочная оболочка, хотя бы такого типа, как защита космического корабля «Восток», является вполне надежной гарантией безопасности космонавта.
Дальнейшее изучение путей сгущений «роев» метеорных тел в солнечной системе дает возможность ученым составить космические карты-лоции, в которых будут обозначены более опасные зоны, чтобы космонавты смогли совершать свои далекие путешествия, минуя угрожающие их кораблям местности Вселенной.
Каждый знает, что подброшенный в воздух камешек кувыркается. Точно так же будет беспорядочно вращаться вокруг центра тяжести и космический летательный аппарат после отделения от последней ступени ракеты-носителя. И если на первых порах освоения космоса, когда запускались искусственные спутники Земли, с этим еще можно было мириться, то в дальнейшем такое беспорядочное вращение стало серьезной помехой.
Так, если бы система ориентации, установленная на борту автоматической межпланетной станции, облетавшей Луну, не удерживала станцию в определенном положении в течение 40 минут, пока шла съемка лунной поверхности, наверное, этот эксперимент окончился бы неудачей. Еще более важна система ориентации для космических кораблей, возвращающихся из полета по орбите на Землю. Ведь прежде чем начать спуск, надо развернуть корабль силами тормозных двигателей и очень точно удерживать его в нужном направлении. Погрешность только в одну шестидесятую долю градуса при ориентации «носа» корабля по отношению к Земле приводит к отклонению от точки приземления на 50–60 километров.
Надежная система ориентации в советских космических кораблях основана на том, что чувствительные приемники световых лучей — фотоэлементы, распределенные по поверхности космического корабля, улавливают свет определенного ориентира (в качестве маяков могут служить Земля, Луна, Солнце, звезды) и посылают сигналы в блок электронной аппаратуры. Там эти сигналы преобразуются в команды на включение небольших двигателей, разворачивающих корпус космического корабля в нужном направлении.
На всех шести космических кораблях «Восток», кроме автоматической системы ориентации, была предусмотрена возможность разворачивать корабли и с помощью ручного управления двигателями.
Групповые космические полеты требуют высокой точности запуска в космос одна за другой двух ракет. Говоря о точности, нужно иметь в виду два момента.
Первый — это строго определенное время стартов космических кораблей. Например, в групповом полете Валерия Быковского и Валентины Терешковой ракета, которая вывела на орбиту «Восток-6», была запущена точно через 163 тысячи 800 секунд. Ошибка во времени старта всего лишь на одну-две секунды могла нарушить все планы.
Второе обстоятельство — это соблюдение заданной точности орбиты «Восток-6». Здесь, например, могло случиться так: стартовав точно в расчетное время, ракета-носитель из-за ошибок в величине скорости и направлении полета не вывела бы корабль Валентины Терешковой в ту точку, где должна была произойти встреча с кораблем Валерия Быковского. И в этом отношении достигнута высокая точность всех систем.
Это заслуга не только специалистов, которые работают непосредственно на космодроме, но и многих коллективов — научных, конструкторских, испытательных, производственных.
Стоящая на старте ракета — это гигантское сооружение, и космонавт располагается в самой его вершине— в герметически закрытом корабле.
Печать США сообщала о неоднократных взрывах двигателей, о падениях американских ракет в момент старта. Задачи спасения капсулы с космонавтом в этом случае, по мнению американских ученых, таковы. Во-первых, капсулу нужно очень быстро, в какие-то доли секунды извлечь из ракеты и отбросить подальше от стартовой площадки, от моря огня, которое будет здесь бушевать. Во-вторых, капсулу нужно на парашюте плавно опустить на Землю.
Именно такая система спасения космонавта и действует на американском космическом корабле «Меркурий». Корпус корабля имеет форму усеченного конуса, переходящего в цилиндр, где помещаются парашюты, на которых корабль может опуститься. Аварийные двигатели в нижней части космического корабля в случае катастрофы на старте разгоняют капсулу с космонавтом до 150 метров в секунду и отбрасывают ее далеко от места старта.
Интересно крепление крышки люка космонавта. Оно осуществляется с помощью взрывных болтов. При необходимости космонавт одним нажатием кнопки взрывает узлы крепления крышки люка и она отбрасывается в воздух. Космонавт теперь, проследовав через люк, может опуститься на индивидуальном парашюте.
Во время стремительного снижения космического корабля перед его головной частью образуется оболочка сжатого воздуха, который разогревается до 6 000 градусов. При такой температуре частично оплавляется теплозащитное покрытие корабля. В иллюминаторы, защищенные жаропрочными стеклами, пилот видит косматое пламя, бушующее вокруг кабины.
Главному Конструктору советских космических кораблей и коллективу, возглавляемому им, много пришлось поработать над расчетами наиболее правильной формы корабля, обеспечивающей минимальный разогрев его корпуса в атмосфере. Было найдено, что именно такие условия обеспечивает затупленная носовая часть корабля. Конечно, огромную роль в защите космонавта наряду с этим играет и созданная советскими учеными тепловая защита.
Преодолев земное притяжение, исследователи космоса должны были одержать победу и над целым рядом отрицательных явлений, которые испытывает человек в космическом полете, и в первую очередь над силами инерции.
Все, конечно, читали увлекательный роман Жюля Верна «Из пушки на Луну». Но что получилось бы, если бы удалось осуществить такой полет? При подсчете силы инерции или остаточного покоя, направленные в сторону, противоположную движению снаряда, оказались бы непосильными для его пассажиров. За слишком короткое время снаряду пришлось бы набрать вторую космическую скорость.
Современный космический корабль набирает скорость не сразу, а постепенно, за счет поочередного включения двигателей разных ступеней ракеты-носителя.
Советские космонавты благополучно перенесли инерционные перегрузки при запуске и сохраняли при этом способность управления приборами. Результаты этих запусков говорят о том, что советским конструкторам удалось построить такие ракеты-носители, увеличение скорости которых при старте не вызывает вредных последствий для организма.
На космонавта в полете ощутимо может воздействовать космическое излучение, состоящее из ядер различных элементов периодической системы. Определенную опасность таят и радиационные пояса. Внутренний пояс, расположенный на высотах от 600 до 5 000 километров от поверхности Земли, состоит в основном из потока протонов высоких энергий. Внешний пояс окружает планету в экваториальной плоскости на высотах от 14 000 до 55 000 километров.