ЛЕТЕТЬ К МАРСУ ТРУДНО

Почему, собственно, трудно? Взлететь, разогнаться, выйти на орбиту — и спи себе спокойно полгода. Орбита — как надёжные рельсы. Если уж стал на них — докатишься до цели по расписанию.

А вы пробовали стать на эти «рельсы», нет? Не так-то это легко. Вывести ракету точно на заданную орбиту очень трудно.

Представим себе — мы взлетели. Прошли сквозь воздух. Вышли в космос.

Под нами — земной шар. Кругом — чёрное небо, усыпанное звёздами. Среди них одна — яркая, красноватая, хорошо знакомая нам. Это Марс.

Что мы должны теперь делать? Повернуть ракету носом к этой планете? Разгоняться, нацелившись прямо на неё?

Ничего не получится. Мы же знаем, что в космосе не летают по прямым линиям. Летают по орбитам. А они все кривые. Да и Марс за время полёта уйдёт совсем в другую часть неба.

Надо так рассчитать, чтобы ракета и планета, описав в космосе гигантские дуги, сошлись через полгода в одной точке.

Такой расчёт — невероятно сложная задача. Но учёные научились её решать. Они долго считают на электронно-счётной машине. А потом прямо говорят инженерам — будете разгонять ракету, цельте её вон в ту точку неба. Там пустое место, это неважно. Двигаясь по орбите, ракета потом сама незаметно и постепенно повернёт и придёт куда нужно. Но она это сделает только в том случае, если послать её в путь с заданной скоростью. Пойдёт чуть быстрее — будет поворачивать слишком полого, промажет. Пойдёт чуть медленнее — завернёт круче, чем нужно, тоже промажет.

И в скорости и в направлении нужна невероятная точность. Ошибёшься на самую крошечку, ракета начнёт отклоняться от намеченного пути. Сперва еле заметно, потом всё больше. А когда придёт в район цели, окажется, что все труды пропали даром.

Вот пример. Надо разогнать ракету к Марсу, скажем, до скорости 12 000 метров в секунду. 12 001 уже не годится. Этот один лишний метр скорости приведёт к тому, что ракета пройдёт в стороне от цели на расстоянии 60 000 километров! Если ошиблись на пять метров, промах будет почти как расстояние от Земли до Луны. А разве трудно ошибиться на 5 метров при скорости в 12 000 метров? Ошибёшься и не заметишь.

Такая же точность нужна и в прицеливании. Пока в дальние космические рейсы ракета летает без человека. Она взлетает всегда вертикально вверх. Где-то там, в космосе, она должна сама повернуть и нацелиться в намеченное «пустое место» на небе.

Если бы даже в этой точке неба и была какая-нибудь звёздочка, как ракета отличила бы её среди тысяч других? Человек и тот запутался бы. Приходится поэтому делать так.

Заранее высчитывают, куда и на сколько должна ракета повернуть в космосе.

На ракете ставят приборчик, который может, «не выглядывая наружу», чувствовать повороты ракеты. Подобно тому, как пассажир наглухо закрытого автомобиля чувствует, когда и на сколько тот повернул. В хвосте ракеты ставят небольшие рулевые двигатели, направленные в разные стороны. Приборчик, когда нужно, включает их, и они, нажимая на хвост с боков, постепенно поворачивают летящую ракету.

Приборчик проверяет, правильно ли ракета повернулась. Если мало — включает рулевой двигатель ещё раз. Чтобы тот «довернул». Если много — включает противоположный рулевой двигатель, чтобы тот «вернул».

Так, за несколько минут разгона, нацеливают ракету.

Ну, а как дать ей строго заданную скорость? Ведь для этого в первую очередь нужно эту скорость измерять. А как это сделать? Ведь ракета мчится в космосе. Кругом ничего нет, чернота, пустота.

Хорошо капитану в море. Под кораблём скользит навстречу вода. Опусти в воду вертушку-пропеллерчик, он будет вертеться. Счётчик сосчитает его обороты и покажет скорость.

То же и у самолёта. Только навстречу самолёту несётся не вода, а воздух.

Как же измерять скорость на ракете, когда ничего навстречу не несётся?

А измерять надо. И с большой точностью. Пришлось и здесь прибегнуть к помощи приборчиков, которые работают «не выглядывая наружу». Подобно пассажиру, сидящему в наглухо закрытом автомобиле, они «чувствуют» нарастание скорости. И когда нужная скорость достигнута, приборчик мгновенно отсекает двигатель, прекращает подачу топлива. Ракета умолкает и мчится дальше уже по инерции.

Итак, запуск состоялся, всё прошло благополучно. Ракета взлетела. Постепенно наращивая скорость, «протискалась» сквозь атмосферу. Плавно повернула в космосе. Нацелилась в намеченное «пустое место». Разогналась до нужной скорости. Умолкла.

Начался многомесячный свободный полёт в чёрной бездне.

Ну и что же? Можно успокоиться? Можно быть уверенным, что ракета движется точно по намеченной орбите? К сожалению, нет. К сожалению, нацеливаясь и разгоняясь, всегда можно немного ошибиться. Пройдёт несколько дней, и выяснится, что ракета чуть-чуть уклоняется в сторону.

Необходимо на ходу подправить полёт ракеты. Произвести, как говорят, «коррекцию траектории».

Чтобы лучше понять, как это делается, вспомним ещё раз, как летит ракета.

Разгоняющуюся ракету можно сравнить с моторной лодкой, мчащейся по воде. Лодку гонит носом вперёд винт, вертящийся у неё под кормой. Ракету гонит носом вперёд изрыгающий пламя двигатель, который стоит у неё в хвосте. И у лодки, и у ракеты нос острый. Это сделано потому, что им обеим нужно разрезать препятствие, стоящее у них на пути. Лодка разрезает воду, ракета — воздух.

Когда ракета, проткнув толщу атмосферы, выходит в космос и продолжает разгон в пустоте, острый нос становится ей не нужен. Она могла бы теперь так же быстро лететь и с тупым носом.

Но вот разгон кончился. Двигатель выключился. Теперь ракету можно сравнить с моторной лодкой, у которой посреди быстрой реки заглох мотор, остановился винт. Она беспомощно поплыла по течению.

Лодка теперь может плыть и носом вперёд, и боком вперёд, и кормой вперёд. Она теперь как щепка.

Ракета в космосе, после выключения двигателя, тоже как щепка в реке. Она может плыть в любом положении. Хоть задом наперёд.

И если мы захотим свернуть в сторону, то сколько бы мы ни поворачивали ракету, ничего не изменится. Повернём её носом вправо, а она летит всё равно прямо. Повернём носом влево, а она летит всё равно вперёд, как летела.

Чтобы в космосе изменить направление полёта, нужно не поворачивать ракету, а толкнуть её в сторону.

Если бы можно было дотянуться с Земли до ракеты, летящей в космосе, какой-нибудь очень длинной палкой, то достаточно было бы просто чуть-чуть подтолкнуть её вправо или влево, вверх или вниз. Толчок-то нужен совсем небольшой. Но, к сожалению, не может быть палки длиной в миллионы километров.

Нужно придумать что-то другое. И учёные с инженерами придумали. На ракете ведь есть двигатель. Осталось и немного топлива. Если включить двигатель, он толкнёт ракету. Она шарахнется в сторону, изменит направление своего полёта. А нам это и нужно.

Но вся беда в том, что мы не знаем, в каком положении сейчас летит ракета. Может быть, хвостом вперёд? Или боком? Или кувыркается? Если сразу по радиокоманде с Земли включить её двигатель, он толкнёт ракету куда придётся. Может сделать хуже, чем было.

Значит, надо прежде всего успокоить ракету, чтобы она не кувыркалась. Повернуть её так, чтобы двигатель нацелился в нужную сторону, закрепить её в этом положении. Это называется — «ориентировать ракету».

И только после этого можно давать команду на включение двигателя.

На ракете есть особые «двигатели ориентации». Это трубочки с маленькими отверстиями на концах. Они направлены в разные стороны. Из них можно выстреливать струйки сжатого газа. Каждый такой «выстрел» слегка толкает хвост ракеты вправо или влево, вниз или вверх. Этими толчками можно вращающуюся ракету успокоить, а летящую спокойно — повернуть носом в любую сторону.

Кроме того, на ракете есть «глазки-датчики». Ракета вращается, датчик вместе с ней. Оглядывает небо. Когда «увидит» перед собой нужное небесное светило, включит двигатели ориентации. С их помощью ракета зацепится, например, за Солнце и дальше полетит уже «не спуская с него глаз».

Нашу ракету мы ориентируем так, чтобы она летела боком вперёд. А носом смотрела в ту сторону, куда надо её толкнуть.

Теперь она летит как застывшая. Не виляет, не кувыркается.

Ненадолго включаем основной двигатель. Он даёт ракете небольшой толчок в сторону, если смотреть по направлению полёта. И траектория ракеты чуть изогнётся, пойдёт к цели.

Конечно, вы понимаете, что нужно очень точно рассчитать силу толчка. Иначе можно «недотолкнуть» или «перетолкнуть».

Заставить двигатель работать сильнее или слабее трудно. Легче регулировать продолжительность его работы. Его ведь можно включить и на пять секунд, и на минуту, и на пять минут. Чем дольше он проработает, тем дальше успеет «спихнуть» ракету с её прежнего пути, тем больше изогнёт её траекторию в нужную сторону.

Пока управляют двигателем по радио с Земли. А когда на ракете полетят люди, они будут включать и выключать двигатель сами.

Как видите, сделать «коррекцию траектории» очень трудно. Но эту неимоверно сложную задачу учёные и инженеры научились решать. Наши ракеты теперь почти всегда попадают в цель.

Трудно летать к Марсу. Но ведь там и интересно, где трудно, правда?