НА ГЛАВНУЮ

 

«ПЕПЕЛАЦЫ» ЛЕТЯТ НА ЛУНУ

 

 

Глава 15 

 

 

«Откуда падали капсулы с астронавтами?»

 

 

Часть 1

 

Признаки космического полета

 

 

Любое исследование «Большого космического обмана» должно подвести нас к самому главному, ключевому вопросу: откуда же падали капсулы с астронавтами?

Дело в том, что наши американские «друзья» уже морально готовы признать недостоверность какой-то части кино, фото и видеоматериалов, о чем намекали в своих интервью космонавты Георгия Гречко и Алексея Леонова.

Пропажа хранимых запасов лунного грунта, оригинальных кино и видео пленок, технической документации на ракету и т.д. - все это говорит о том, что качество изготовления этих «доказательств» не позволяет им выдержать проверку современным уровнем развития науки и техники...

О реющем на лунном ветру звездно-полосатом флаге вообще умолчу - он давно стал объектом вселенских насмешек...

Даже сам факт запрета правительством США на любое вторжение на лунную территорию местонахождения посадочных модулей «Аполлонов» наводит на определенные размышления о степени неуверенности американской стороны в своей исторической правоте.

Однако, есть один вопрос, где наши заокеанские «партнеры» будут стоять до конца: все видели, как с неба на парашюте падали капсулы, приводнялись, откуда спасатели извлекали сияющих улыбками героев американского космоса. Вот главное доказательство!

В самом деле: наши рассказы о недостатках ракеты «Сатурн-V», об ошибках проектирования ракетного двигателя  F-1[5]  или посадочного модуля LM[6] − только лишь косвенные, непрямые улики. Хотя любому логически думающему человеку эти аргументы вполне понятны и достаточны.

Не имея возможности прямо опровергнуть объективную критику проекта «Сатурн-Аполлон», оппоненты взяли на вооружение демагогию: вы сначала докажите, что сможете нам доказать, а уж потом переходите к доказыванию! Потому что вы нам все равно никогда ничего не докажите...

 

Разве знаменитая пробирка с белым порошком госсекретаря США Колина Пауэлла, которой он клялся перед всем миром 5 февраля 2003 года на заседании Совета Безопасности ООН, не является неопровержимым тому доказательством?

 

Суть их уловок в следующем: все технические ошибки американского «лунного» проекта можно оспаривать до бесконечности по принципу - вы не все знаете, поэтому не все учли. И, даже если бы все учли, то, все равно, ваши доводы надо проверять и перепроверять, и только потом, проведя для верности стендовые и летные испытания, делать окончательные выводы...

Поэтому исключительно важно разоблачить постановочный характер всех так называемых «приводнений» спускаемых аппаратов «Меркурий», «Джемини» и «Аполлон» - единственного прямого доказательства самого факта выполнения полетов.

Исследуя вопрос о том, с какой высоты падали капсулы «Меркурий», «Джемини» и «Аполлон», мы пойдем путем логического исключения всех возможных гипотез, оставляя в конце единственную, которая не противоречит совокупности фактических обстоятельств.

 

 

Так был ли космический полет?

 

И так, начнем с самой простой и очевидной, на первый взгляд, гипотезы: капсулы совершали космический полет, затем торможение в атмосфере с космической скоростью, затем спуск на парашюте, приводнение. Могло ли такое быть? По официальной версии – не просто могло, а именно так все и должно было происходить!

Но это в теории, а практика, как Ленин, пошла своим путем…

Многие исследователи американского космического обмана, в том числе Александр Попов, Сергей Еременко, Анатолий Панов и другие справедливо указывают на отсутствие видимых следов термического воздействия в виде нагара на стенках приводнившихся капсул «Меркурий» и «Джемени».

Даже простое визуальное сравнение спускаемых аппаратов СССР и США после их приземления говорит о совершенно разной физике процесса.

 

Спускаемый аппарат «Меркурий» МА-6

Спускаемый аппарат «Союз»-37

На фото ни малейших следов нагара на стенках капсулы

Вся поверхность покрыта продуктами коксования теплозащиты

 

Небольшое отступление: почему вообще должны быть следы нагара на поверхностях спускаемого аппарата?

Нагар − это результат работы абляционной теплозащиты!

Поскольку не все читатели знакомы с физикой данного вопроса, прочитаем для них небольшую, но крайне полезную лекцию.

 

Термодинамика для «чайников»

Для тех, кто плохо разбирается в космических кораблях, но хорошо разбирается в чайниках, предложим следующую аналогию: спускаемый аппарат космического корабля – это тот же чайник для газовой плиты, только очень большой и немного странной формы…

При всех натяжках, эта аналогия очень точно объясняет суть работы теплозащиты спускаемого аппарата.

Механизм работы теплозащиты изложим в форме вопросов и ответов.

 

1. Правда ли, что спускаемые аппараты делают из жаропрочных металлов и сплавов?

Нет, не правда. Советские пилотируемые спускаемые аппараты, начиная с первого «Востока», изготовляли из легкоплавких алюминиевых сплавов для облегчения веса конструкции. При этом алюминиевая обшивка кабины грелась незначительно – не выше +50°С, что давало космонавтам возможность совершать полет в простых спортивных костюмах, без скафандров (начиная с «Восход-1» и вплоть до злополучного «Союз-11»). Например, в быту мы совершенно спокойно греем воду в простом алюминиевом чайнике. Никому даже в голову не придет делать чайник из титана, никеля или жаропрочной стали!

 

2. Правда ли, что спускаемый аппарат сгорает при торможении в атмосфере из-за слишком высокой температуры воздуха в ударной волне?

Нет, не правда. Например, температура пламени горелки газовой плиты вдвое превышает температуру плавления алюминия, из которого делается кухонная посуда, например, кастрюли, те же алюминиевые чайники. Но чайнику это ровным счетом ничем не грозит, пока в нем налита вода. Поэтому, сама по себе температура газа не является единственным определяющим фактором.

 

3. Почему сгорает чайник?

Это тот редкий случай, когда любая домохозяйка даст фору даже доктору наук. Элементарно! Потому что в чайнике нет воды!

 

Теперь переведем данный ответ на язык физики. Все, что нужно знать из курса термодинамики – это то, что тепло передается исключительно от горячего тела холодному, но никак не наоборот! При этом теплообмен пропорционален разности температур двух тел, а не абсолютной температуре как таковой.

Нагревание чайника на газовой плите хорошо описывается законом Ньютона-Рихмана:

dQ = α·(tг – tст)·dS·dt

Здесь: tст и tг – температура стенки и температура газа; α – коэффициент теплоотдачи; dS – поверхность теплообмена; dt – время теплообмена

 

4. Что происходит с пустым чайником на огне?

Наличие позитивной разницы температур между пламенем и чайником (tг – tст) > 0 формирует конвективный теплообмен dQ от пламени на стенку чайника.

Поскольку чайник пуст, то дальше передать полученную теплоту некуда. Поэтому полученное от пламени тепло идет на повышение внутренней энергии металла – на его нагрев. Можно, конечно, сделать чайник исключительно толстостенным, чтобы нагрев металла длился как можно дольше. Но такой чайник будет очень тяжелым и дорогим, а значит – никому не нужным.

 

5. До каких пор будет нагреваться чайник?

Пока будет положительной разница температур пламени и стенки (tг – tст) > 0 будет конвективный теплообмен, т.е. будет нагрев чайника.

Чайник всегда стремится достичь температуры пламени: tст tг

Поэтому пустой алюминиевый чайник «сгорит» при любой температуре пламени, будь то 1000°С, 2000°С или 5000°С. Просто с разной скоростью…

 

6. Что надо сделать, чтобы чайник не сгорел?

Элементарно! Налить в него воды!

 

7. Что происходит с полным чайником на огне?

 

Из-за позитивной разницы температур между пламенем и стенкой (tг – tст) > 0, тепло огня dQ передается стенке чайника.

Далее, тонкая стенка чайника передает тепло dQ воде по точно такому же закону Ньютона-Рихмана, только с другим коэффициентом α.

Поскольку масса воды значительно больше массы чайника, то чайник греется медленно.

Но, вот мы доходим до отметки, когда температура воды составит ровно 100°С.

Что будет дальше? Дальше будет происходить самый удивительный процесс – фазовый переход молекул Н2О из жидкой фазы в газовую, именуемый в простонародье – кипение.

Главная особенность фазового перехода (кипения) – оно происходит при постоянной температуре tж=const и сопровождается очень большим поглощением теплоты.

Это означает, что до тех пор, пока в чайнике остается запас воды, он будет «термостатирован» − температура воды никогда не превысит 100°С (при атмосферном давлении), сколько бы вы этот чайник ни грели!

 

 

На рисунке слева: кипячение воды в чайнике

 

 

Собственно, на этом принципе построена абляционная теплозащита спускаемых аппаратов. Только вместо воды, которую невозможно нанести на стенки спускаемого аппарата, применяется смола, которая отбирает тепло и на свое кипение, и еще на термическую диссоциацию (разложение) смолы на коксовый остаток и газы.

При этом газообразные продукты коксования смолы создают пристеночный слой, существенно уменьшающий конвективный теплообмен между теплозащитой спускаемого аппарата и разогретым до состояния плазмы воздухом.

Процитируем книгу «Космические аппараты» под общей редакцией профессора К.П. Феоктистова[1]:

 

Абляционные системы[1] (абляция - потеря массы при нагреве) допускают разрушение внешнего слоя и частичный унос массы тепловой защиты. Происходящие при этом процессы сложны и зависят от применяемого материала. При использовании органического пластика его внешний слой под воздействием тепла подвергается пиролизу, в результате чего появляется коксовый остаток и выделяются газообразные продукты. С течением времени коксовый слой увеличивается и зона разложения опускается в глубину материала. При разложении пластика поглощается значительная часть поступающего тепла, образующиеся газы вдуваются через пористый остаток в пограничный слой, деформируя его и снижая конвективный поток, а высокотемпературный коксовый слой, кроме того, излучает тепло. Процесс сопровождается уносом части коксового слоя из-за механического воздействия со стороны потока и догоранием газообразных продуктов. Теплоизоляция корпуса СА обеспечивается непрококсованным слоем абляционного материала и слоем легкого теплоизолятора, если он установлен под первым.

Применяют комбинированные и сублимирующие абляционные материалы. В первом случае в материал вводится наполнитель (например, стеклянный), который усиливает коксовый слой, а на поверхности плавится и частично испаряется. Материалы такого рода имеют повышенную плотность и прочность. Сублимирующие материалы (например, типа фторопласта) не образуют коксового остатка, при нагреве переходят из твердой фазы в газообразную и имеют относительно низкую температуру сублимации и малый теплоотвод излучением.

Абляционные материалы применялись для лобовых теплозащитных экранов всех СА, а также на боковой поверхности СА всех отечественных КК и американского КК «Аполлон». В частности, на спускаемом аппарате КК «Союз» лобовой щит выполнен из абляционного материала с наполнителем в виде асбестовой ткани, а боковая теплозащита представляет собой трехслойный пакет из сублимирующего материала типа фторопласта, плотного абляционного материала типа стеклотекстолита, создающего прочную оболочку, и теплоизолятора в виде волокнистого материала с легкой связующей пропиткой. При этом поперечные срезы теплозащиты (люки, стыки и т. д.) закрыты окантовками из плотного абляционного материала. Такая теплозащита проста по конструкции и технологична.

 

Таким образом, все без исключения донные теплозащитные экраны орбитальных спускаемых аппаратов имели абляционное покрытие на основе органических веществ − фенольной смолы[1] («Союз»), эпоксидной смолы[10] («Аполлон»), смолы на стекловолокне[8] («Меркурий»).

Поэтому, безотносительно к тому, нанесено ли абляционное покрытие на боковые поверхности капсулы или нет, на них все равно будет образовываться нагар из-за уноса донного коксового остатка набегающим потоком воздуха

Сажа, не будучи газом и не обладая соответствующими свойствами газа, механически выносится потоком воздуха и повторяет линии обтекания спускаемого аппарата. Благодаря высокой адгезии, частицы сажи просто налипают на все боковые поверхности, образуя характерный рисунок «закопченности», который можно наблюдать на любом старом дизельном автобусе возле среза выхлопной трубы.

Стоит ли удивляться, что у многих возникли обоснованные сомнения в достоверности космических полетов капсул «Меркурий» и «Джемени»…

За океаном подобные подозрения были встречены весьма болезненно, и на борьбу с «неверными» были мобилизованы соответствующие информационные ресурсы.

Например, некто Дмитрий Зотьев, называющий себя доктором физико-математических наук в области геометрии, решил дать гневную отповедь «атеистам».

Я бы никогда не обратил внимание на это пропагандистское «насекомое», если бы он сам себя не выдал в угаре полемического задора: «Другой «аргумент» от Еременко вызывает щенячий восторг у луноборцев. Он состоит в том, что «Меркурий» и «Джемини» не могли возвращаться с орбиты без абляционной теплозащиты (которая была на «Востоке»). Это — еще одна фантазия, основанная на школьной физике»[3].

Видал я разных кандидатов и докторов наук, доцентов, профессоров и даже академиков, но ни разу ни от кого из них не слышал худого слова в адрес простого школьного учителя физики, которому, если угодно, я бы поставить памятник. Ибо он, учитель физики, является фундаментом естествознания!

Вы можете потом учиться хоть всю жизнь, громоздя этажи знаний и ученых степеней. Но школа, особенно советская, навсегда останется вашим фундаментом, а без фундамента все эти чердаки рухнут, как песочные замки. Поэтому фантазии Зотьева о «школьной физике» выдают в нем неуча и невежду...

Однако, ради объективности, изложим вкратце идеологическую платформу доктора Зотьева. 

Двигаясь от противного, мы разберем несколько наиболее «убедительных» доказательств из его американской «методички»[3].

Главная идея Зотьева проста, как угол дома: советские спускаемые аппараты нагревались сильнее, потому что они − советские! Поэтому они нуждались в серьезной теплозащите. Американские капсулы нагревались незначительно, потому что они − американские! Поэтому их теплозащита была упрощенной. Что тут непонятного?!

Этот идеологический догмат доктор Зотьев пытается доказать при помощи трех бездоказательных утверждений.

 

Аргумент №1 − НАСА использовало ручное управление при спуске в атмосферу

Доктор геометрических наук Зотьев как бы сам себе задает вопрос и сам себе отвечает:

«Возникает естественный вопрос: почему так сильно грелись «Востоки»? Ответ прост — они были слишком тупо сделаны, т.к. рассчитаны на полет и посадку в автоматическом режиме»[3].

Сильный аргумент – «слишком тупо» сделаны! Но что имел в виду Зотьев? Оказывается, вот что: «… «Восток» был примитивен. Корабль допускал лишь вращения и торможение для схода с орбиты, поэтому выбирать оптимальную траекторию снижения не приходилось» [3].

 

Схема космического корабля «Восток» (тип 3КА) [7]:

1 – антенны системы связи с Землёй; 2 – приборный отсек; 3 – жалюзи системы терморегулирования; 4 – сопла ориентации ТДУ; 5 – антенны системы «Сигнал»; 6 – тормозная двигательная установка; 7 – антенны телеметрии; 8 – солнечный датчик; 9 – космонавт в катапультируемом кресле; 10 – визир «Взор»; 11 – телекамера; 12 – ручка управления ориентацией; 13 – приборная доска; 14 – антенны командной радиолокации; 15 – спускаемый аппарат; 16 – баллон с азотом; 17 – иллюминатор.

 

 

При этом, доктор Зотьев противопоставляет советский «примитивный» корабль американцу: «Джемини» же имел 16 ЖРД ориентации и 16 ЖРД для изменения скорости в двух перпендикулярных направлениях, а также 4 ТТРД для торможения. Летая в режиме ручного управления, он мог себе позволить войти в атмосферу оптимально» [3]

По какой-то неведомой мне причине этот тезис о ручном управлении при спуске в атмосфере очень полюбился нашим американским «партнерам». Здесь Зотьев далеко не одинок. На всемирных просторах Интернета самым разным, совершенно не знакомым между собой людям одновременно пришли в голову абсолютно идентичные, дословно похожие, написанные, как под копирку, мысли. Зотьев оказался лишь одним из проповедников Церкви свидетелей Госдепартамента США.

Вот еще один образчик неуклюжей проамериканской пропаганды: «Помимо этого, «Меркурий» в отличие от «Востока» был именно пилотируемым кораблем. Если на «Востоке» Юрий Алексеевич был просто пассажиром (я бы даже сказал подопытным), а полет проходил в автоматическом режиме, как и ориентация аппарата, то «Меркурий» управлялся пилотом, и одна из основных задач включала в себя ручную ориентацию аппарата при спуске в атмосферу с помощью системы ориентации» [4].

Ересь сия столь вздорна, что должна быть пресечена на корню: не мог пилот капсулы «Меркурия» вручную ориентировать капсулу на участке спуска по одной простой причине − спуск «Меркурия» происходил по неуправляемой баллистической траектории в режиме «закрутки» [9] вокруг продольной оси корабля!

О том, как согласно американской технической документации должен был происходить спуск «Джемини», мы поговорим чуть позже, но и в этом случае схема спуска не имеет ничего общего с той развесистой лапшей, которую всем на уши развесил доктор Зотьев…

Однако, дело тут не только в ручном управлении.

 

Аргумент №2 − НАСА использовало «особенную» траекторию спуска в атмосферу

Доктор Зотьев утверждает следующее: «Передняя полусфера «шарика» испытывала все прелести аэродинамического нагрева до нескольких тысяч градусов. Во-первых, из-за своей формы, а, во-вторых, из-за крутой траектории снижения сравнительно с «Джемини» [3].

Таким образом, доктор Зотьев утверждает, что причиной наличия нагара на поверхностях советских спускаемых аппаратов – является некая «неоптимальная» траектория спуска в автоматическом режиме, из-за отсутствия управления кораблем. По Зотьеву, автоматический полет является неуправляемым!

Но и это еще не все: «В автоматическом режиме, при отсутствии активного управления, было бы слишком рискованно играть с атмосферой в «блинчики». Поэтому входили в нее так, как входится. «Джемини» же имел 16 ЖРД ориентации и 16 ЖРД для изменения скорости в двух перпендикулярных направлениях, а также 4 ТТРД для торможения. Летая в режиме ручного управления, он мог себе позволить войти в атмосферу оптимально» [3].

К сожалению, доктор Зотьев не стал конкретизировать, что означают его ученые термины «как входится», «оптимально» и что такое «игра в «блинчики»…

Всю физику процессов теплообмена при гиперзвуковом торможении затупленного тела в атмосфере Зотьев умудрился описать двумя емкими фразами, сразу выдающими в нем доктора физико-математических наук: «Итак, полого спускающиеся с орбиты «Меркурий» и «Джемини» разогревались далеко не столь драматично, как живописуют луноборцы. Но как именно?» [3]. «Кроме того, теплозащитному экрану более тяжелого «Джемини», возможно, доставалось несколько больше. В отличие от чисто бериллиевого щита «Меркурия», он был покрыт саморазрушающимся покрытием из пластиков, пропитанных фенольными смолами и еще какой-то дрянью» [3].

Доктор Зотьев умудрился потеряться в трех соснах: почему абляционному покрытию «Джемини» доставалось «несколько больше», чем теплозащитному экрану «Меркурия»? Ведь это «Меркурий» совершал неуправляемый баллистический спуск, как и «Восток», тогда как «Джемини, по легенде, наоборот – управляемый! Где логика?!

А самое главное, доктор Зотьев не захотел или не смог объяснить очевидное противоречие в своей теории: чем принципиально могли отличаться баллистические (неуправляемые) траектории спуска корабля «Восток» от точно таких же баллистических траекторий спуска капсулы «Меркурий»?

Когда же Зотьев начинает приводить конкретные цифры, то степень его некомпетентности просто зашкаливает: «В докладе[31] от компании МакДонелл-Дуглас даны пояснения по поводу использования бериллия в (разработанных ею) космических аппаратах. На стр. 610 сказано, что температура на поверхности капсулы «Меркурий» не превышала 1300 градусов по Фаренгейту, т.е., около 700 град».

Таким образом, Зотьев «доказал», что обшивка корабля «Меркурий» не могла нагреваться выше 700°С ! Что дает ему повод для торжествующих выводов космического масштаба и космической же глупости: «Хватило бы, чтобы расплавить алюминий, но для бериллия с температурой плавления 1500 град. C и титана с его 1700 это — компресс от простуды. Теперь понятно, почему абляционная защита не понадобилась, а капсулы «Джемини» не выглядят сильно обгоревшими?»

Лично мне как раз и непонятно, потому что согласно технической документации НАСА, при орбитальных полетах теплозащитный экран «Меркурия» был вовсе не бериллиевым, а именно абляционным −  на основе смолы на стекловолокне[8] .

 

Аргумент №3 − боковые поверхности кораблей НАСА не обтекались плазмой

Подлинным апофеозом американской пропаганды в изложении доктора Зотьева стала его оригинальная теория гиперзвуковой аэродинамики. Любые сомнения скептиков  порваны «в клочья» и посрамлены! Такие шедевры научной мысли следует цитировать дословно:

 

Зотьев: «Однако, левый рисунок не так далек от истины...»[3]

Зотьев: «Плазмы, обтекавшей «Джемини» на рисунке справа, на самом деле не было (воздух с температурой в несколько сот градусов можно с большой натяжкой назвать плазмой)»[3].

 

Пожалуй, это самый убийственный аргумент (почему обшивка корабля «Джемини»  не обгорала), который мне когда-либо приходилось встречать: «Плазмы, обтекавшей «Джемини» на рисунке справа, на самом деле не было (воздух с температурой в несколько сот градусов можно с большой натяжкой назвать плазмой).

Так и запишем: плазмы − не было! На нет и суда нет. Только тут дело такого рода, что без плазмы не было и космического полета...

А что же в таком случае было?

Комментируя правый рисунок, доктор Зотьев пишет: «То, что там нарисовано, похоже на фронт ударной волны, который скользит вдоль стенок, практически с ними не взаимодействуя. Именно поэтому обшивка «Джемини» (и «Меркурия») сильно не нагревалась. От фронта ударной волны доставалось верхней, цилиндрической части капсулы. Он ее не обтекал, как видно на рисунке,  а падал на поверхность под острым углом. Это — наиболее уязвимая часть капсул, которая была полностью облицована бериллиевыми пластинами. Его высокая теплопроводность (в 4 раза больше, чем у стали), коррозионная и термо-стойкость обеспечивали устойчивую работу при спуске в атмосфере без значительного роста температуры на поверхности. Пологая траектория также способствовала успеху этой теплопоглощающей защиты»[3].

И далее, доктор Зотьев переходить к открытию новых законов термодинамики: «Строго говоря, тангенс угла между продольной осью капсулы и фронтом ударной волны, дифрагировавшей на краях теплозащитного экрана,  равен отношению скорости звука к скорости капсулы. Если на глазок принять угол при вершине конуса в 45 градусов, то изображенное на рисунке справа обтекание соответствует скорости капсулы 2 — 2,5 Маха. При большей скорости фронт ударной волны даже не приближается к поверхности конуса. Между ним и стенками образуется как бы карман, предохраняющий их от перегрева. Более того, эта воздушная прослойка организует конвекционный отвод тепла от конуса, которое поступает из цилиндрической части капсулы. Роль поглотителя этого тепла, возможно, играл также защитный экран (с бериллиевой основой у «Джемини» и чисто из него у «Меркурия»)»

Мало того, что профессор геометрии Зотьев выдает суборбитальную конструкцию «Меркурия» с бериллиевой теплозащитой за полноценный орбитальный возвращаемый аппарат (что противоречит технической документации корабля «Меркурий» МА-6[8]), так он еще и распускает сплетни о гипотетической возможности конвективного  теплообмена между стенками капсулы и воздухом с целью охлаждения оной. То бишь, для охлаждения капсулы используется нагретый до состояния плазмы воздух!!!

Бедный доктор Зотьев настолько отрешился от оков школьной физики, что напрочь позабыл второе начало термодинамики, которое гласит: теплота не может самопроизвольно переходить от более холодного тела к более горячему! При этом способ теплопередачи значения не имеет.

Это означает, что ни конвективным, ни радиационным, никаким иным способом никогда не будет происходить теплопередача от боковой поверхности капсул «Джемини» и «Меркурий», нагретой пусть даже до 1000К, в сторону воздушного потока с гораздо более высокой температурой. Только наоборот!

Не могут физически охлаждаться боковые стенки набегающим потоком воздуха − только нагреваться еще сильнее.

Читая разухабистую белиберду доктора Зотьева, трудно удержаться от гомерического смеха по адресу таких, с позволения сказать, открытий. Я уже молчу о том, что он пишет фамилию главного американского конструктора ракет через дефис: Фон-Браун!

Кстати, на самом деле фон Браун не имел никакого отношения к конструированию пилотируемых кораблей «Меркурий» и «Джемини». Только ж не рассказывайте об этом доктору геометрических наук Зотьеву. Т-с-с. Это тайна! Строго между нами...

Несколько слов следует сказать о тангенсах Зотьева. Как вы уже догадались, доктор физико-математических наук имел в виду конус Маха, только немного напутал с геометрией − не тангенс, а синус!

 

 

Угол между образующими конуса и его осью называется углом Маха, он связан с числом Маха следующим соотношением:

Конус Маха это коническая поверхность, разграничивающая возмущенную и невозмущенную области среды,

в которой движется тело со сверхзвуковой скоростью.

 

Поскольку зачастую даже доктора геометрических наук путаются относительно физического смысла конуса Маха, то будет уместно прочитать по этому поводу короткую, но очень убедительную и доступную широкому кругу читателей лекцию.

 

 

Рассмотрим случай, когда точечный источник движется со сверхзвуковой скоростью U, т.е. со скоростью большей скорости звука (U > c). Предположим, что источник переместился из точки 1 в точку 2. Расстояние между точками 1 и 2 равно U·Δt. Но волновой фронт не может догнать движущееся тело, поскольку скорость движения тела больше скорости звука. Теперь тело перемещается из точки 2 в точку 3. Расстояние между точками 1 и 3 равно 2U·Δt, радиус первого волнового фронта – 2c·Δt, радиус второго – c·Δt и т.д. Итак, что мы имеем? Точечный источник движется настолько быстро, что звуковые волны не могут его догнать и остаются позади. Сферически расширяющиеся волновые фронты образуют коническую поверхность, так называемый конус Маха. 

 

При сверхзвуковом течении наблюдатель вне конуса Маха не слышит сигналы, которые излучает источник. Эта область называется зоной молчания. Внутри конуса зона действия. Находясь в зоне действия, вы слышите и чувствуете распространяющиеся возмущения.

 

Первый звук от самолета до наблюдателя в точке А дойдет, когда точку А пересчет фронт ударной волны

При этом фронт ударной волны пройдет расстояние ʋ·t < h

 

Из всего вышесказанного следует один простой вывод применительно к вопросам гиперзвукового обтекания спускаемых аппаратов: конус Маха определяет направление движения фронта ударной волны в сторону невозмущенной среды, которая остается снаружи конуса − в так называемую зону молчания. Только и всего.

Поэтому абсолютно безосновательно утверждать, будто внутри конуса либо вовсе нет воздуха, либо же там «запечатан» некий «дозвуковой» воздух, имеющий незначительную продольную скорость относительно корпуса летательного аппарата и, соответственно, низкую температуру. Если бы это было так, то сверхзвуковые самолеты вовсе не могли бы летать, ибо в безвоздушном пространстве крылья почему-то не создают подъемную силу, а на малых дозвуковых скоростях их крылья неэффективны.

Кроме того, говоря о числе Маха, мы обычно имеем в виду скорость звука в холодных, невозмущенных слоях воздуха, используя бытовое понимание данной величины − примерно 340м/с при нормальном атмосферном давлении и комнатной температуре.

Но, при гиперзвуковых скоростях, с учетом аэродинамического нагрева, местная скорость звука в потоке термически диссоциированного газа с температурой Т ~ 5000...10000К будет совсем не «комнатной» − здесь счет пойдет на километры в секунду, ведь скорость звука прямо пропорциональна корню квадратному из температуры, и обратно - молярной массе!

Здесь μ – молярная масса газа, R – универсальная газовая постоянная, Т – абсолютная температура газа, γ – показатель адиабаты

 

Простая термическая диссоциация молекул азота и кислорода на атомы увеличивает скорость в корень из двух раз. Нагревание с 300К до 7500К − дает прирост в пять раз.

Общая картина будет невероятно сложна, ибо корпус спускаемого аппарата на гиперзвуковых скоростях, на самом деле, обтекает достаточно сложная неравновесная смесь газов, состоящая как из молекул N2 и O2 так и продуктов их термической диссоциации: N, O, и даже оксида NO. Подобные комплексные расчеты с учетом химически неравновесных процессов при гиперзвуковом нагреве возможны лишь численными методами на суперкомпьютерах.

Рассмотрим реальную картину гиперзвукового обтекания капсулы сегментально-конической формы (типа «Орион») согласно модели ЦНИИмаш [11]

Результаты расчета показаны для точки начала торможения (Н=91км и V=7,6км/с) при нулевом угле атаки.

Благодаря очень высокой кинетической энергии капсулы, при минимальном скоростном напоре из-за слишком низкой плотности воздуха, температура молекул азота N2 (основного атмосферного газа) перед донным щитом превысит T 8000K.

В непосредственной близости от боковых поверхностей капсулы образуется «застойная» зона с температурой T ~ 2000...5000К

Кроме того, на рисунке хорошо заметно, что линии тока «повторяют» контур спускаемого аппарата. Таким образом, линии уноса коксового остатка тоже будут проходить в непосредственной близости от боковых стенок, при этом сажа будет налипать на них, образуя картину нагара.

 

Кинетическая модель ЦНИИмаш[11]

Расчетная точка №1: V = 7,6км/с; Н = 91км

Линии тока и поле продольной скорости газа Vx = u/V

поступательная и колебательная температуры N2

 

Модель распределения массовых долей веществ в продуктах обтекания капсулы также представляет несомненный интерес.

Дело в том, что если при нормальных условиях воздух состоит (по массе) из 75,5% молекул азота N2 и 23% молекул кислорода О2 то при нагревании воздуха сжатием до очень высоких температур характерных для плазмы (T ≥ 5000К) начинаются процессы термической диссоциации:

 

N2 ↔ 2N (при Т ≥ 4000К)

O2 ↔ 2O (при Т ≥ 2000К)

N2 + O2 NO (при Т 1500К)

 

Распределение массовых долей газов согласно кинетической модели ЦНИИмаш выглядит так[11] :

 

Расчетная точка №2: V = 7,6км/с; Н = 76км

Верхняя половина рисунка - массовая доля N2

Нижняя половина рисунка - массовая доля N

 

Верхняя половина рисунка - массовая доля O2

Нижняя половина рисунка - массовая доля O

Верхняя половина рисунка - массовая доля NO

Нижняя половина рисунка - массовая доля NO+

 

Верхняя половина рисунка - давление  p / p0 ,  p0 = ρ

Нижняя половина рисунка - плотность  ρ / ρ

 

 

На рисунках хорошо видно, что вне условного конуса Маха химический состав воздуха почти соответствует нормальному, тогда как внутри условного конуса Маха, в «теневой» зоне конического сужения капсулы, газовая смесь в значительной мере состоит из продуктов термической диссоциации воздуха - атомарных азота и кислорода.

Поскольку в атомарном виде кислород и азот могут существовать лишь при очень высоких вышеуказанных температурах, это дает основание для двух выводов:

1) в «теневой» зоне конического сужения капсулы высокая концентрация атомарных N и O говорит об очень высокой эффективной температуре газа;

2) атомарные газы N и O, сформированные в донной зоне высоких температур и давлений, проникают внутрь условного конуса Маха;

3) в пристеночный слой конической части капсулы проникает оксид азота NO, сформированный в донной зоне высоких температур и давлений.

 

Последний вывод особенно важен, ибо оксид азота NO в свободном виде в атмосфере не существует. Он формируется лишь под воздействием очень высоких температур, либо во время атмосферных грозовых разрядов. Раз оксид азота NO проникает в пристеночный слой конической части, значит и другие продукты химических реакций из-под  теплозащитного щита могут проникать в пристеночный слой конической части капсулы, например, продукты коксования донного абляционного покрытия.

При этом вовсе не обязательно, чтобы концентрация сажи исчислялась килограммами. Для сравнения: всего один грамм сажи на кубометр выхлопных газов дизеля дает густой черный дым! Даже если всего одна тысячная часть коксового остатка абляционного покрытия покроет боковые части капсулы - картина нагара будет налицо.

Отсюда можно сделать главный вывод: при наличии донного абляционного теплозащитного экрана следы нагара на боковых стенках космической капсулы будут всегда, не зависимо от того, нанесено ли теплозащитное покрытие на боковые поверхности, или нет. Отсутствие картины нагара на боковых поверхностях ставит под сомнение сам факт работы теплозащитного экрана при спуске с орбиты. А это уже, в свою очередь, свидетельствует о том, что полет не был орбитальным...

Для подобного предположения есть все основания. Вот как выглядит спускаемый аппарат корабля «Восток» после приземления:

 

На фото хорошо видна сотовая структура армирования абляционного покрытия

 

Спускаемый аппарат корабля «Союз»:

На фото хорошо виден нагар на боковой поверхности спускаемого аппарата

 

Не все американские полеты по проекту «Сатурн-Аполлон» были фальшивыми. На фото слева: капсула «Аполлон-6» − последнего беспилотного запуска в рамках лунного проекта, когда фон Браун в полной мере убедился в неготовности и ракеты «Сатурн-V», и самого корабля «Аполлон» к выполнению поставленной задачи. На фото справа: современный американский космический корабль «Dragon» частной компании SpaceX.

 

 

На фото хорошо виден густой нагар на боковой стенке капсулы

 

На фото хорошо заметны характерные «струйки» сажи

 

 

 

Теперь сравним увиденное с фотографиями капсул «Меркурий» и «Джемини». На фото слева: так выглядит капсула корабля «Меркурий-Атлас-6», на котором 20 февраля 1962 года Джон Гленн совершил первый американский орбитальный пилотируемый полет. На фото справа: хороший крупный план корабля «Меркурий-Атлас-9» астронавта Гордона Купера

На фото отсутствуют следы «обгорания» капсулы

Не видно ни малейших следов термического воздействия на капсулу

 

 

 Та же самая картина наблюдается на фотографиях приводнения капсул «Джемини»:

Следов нагара – никаких! На капсуле «Джемини» применялись ядовитые компоненты топлива (монометилгидразин + азотный тетроксид), но никто не носит средства химзащиты. Зато астронавты в модных очках!

Астронавт спокойно, голыми руками, берется за наружные металлические поверхности, которые, по идее, раскалены на сотни градусов!

 

 Все доводы о том, что у американских аппаратов конической формы («Меркурий», «Джемини») некая особая аэродинамика, отличная от «Востоков» и «Союзов», которая дает принципиально иную картину обтекания на гиперзвуке, легко опровергается одной фотографией. Просто взгляните на вот это:

Нет, это не «Меркурий», захваченный русскими. Это − спускаемый аппарат «Янтарь-2К»!

На фото: спускаемый аппарат «Янтарь-2К». Вот как на самом деле должна была бы выглядеть капсула «Меркурия»!

 

Поразительно похожие по форме капсулы имеют принципиально разный внешний вид.

Угадайте с одного раза, которая из двух изображенных ниже капсул летала в космос?

 

На фото: спускаемый аппарат «Янтарь-2К»

На фото: спускаемый аппарат «Меркурий» MA-8

 

Мало того, что внешний вид американских капсул не содержит ни малейших признаков серьезного термического воздействия плазмой (T ≥ 5000К), так еще и сама конструкция капсул, особенно коническая часть на заклепках и винтах, без абляционной теплозащиты, – не внушает ни малейшего доверия.

 

 

 (смотреть 2-ю часть)

 

 

Аркадий Велюров

 

[1] «Космические аппараты» Под общей редакцией проф. К.П. Феоктистова. Москва, Военное издательство, 1983г.
[2] «Баллистика летательных аппаратов» Ю.Г. Сихарулидзе, Москва, «Наука», 1982г.
[3] «Джемини» тоже не летали?» Дмитрий Зотьев, http://extremal-mechanics.org/archives/20712
[4] «Первые жестянки в космосе или КА «Восток-1» и КА «Mercury», https://pikabu.ru/
[5] «Великий карбюратор», http://free-inform.ru/pepelaz/pepelaz-13.htm
[6] «32 Мая», http://free-inform.ru/pepelaz/pepelaz-6.htm
[7] «Большая российская энциклопедия», https://bigenc.ru/technology_and_technique/text/1929970
[8] «Results of the first United States manned orbital space flight», NASA, 1962
[9] «Results of the first United States manned suborbital space flight», NASA, 1961
[10] «Пилотируемые полеты на луну, конструкция и характеристики Saturn-V Apollo» М., 1973г. Серия «Ракетостроение», т.3
[11] «Радиационная газовая динамика спускаемых космических аппаратов. Многотемпературные модели», Суржиков С.Т., Москва, 2013г.
[12] «КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА» К. Гэтланд, перевод на русский язык, с изменениями и дополнениями, «Мир», 1986г.
[13] «Postlaunch report for Mercury-Redstone No.2 (MR-2)», NASA, 1961
[14] «Скрытый космос», Н. Каманин, 1995-97гг. (дневники и письма)
[15] «Прогнозирование межпланетных полетов», Соловьев Ц.В., Тарасов Е.В., Москва, Машиностроение, 1973г.
[16] Национальный музей воздухоплавания и астронавтики США (NASM), https://airandspace.si.edu/
[17] «Manned Space Flight Network Performance Analysis for the GT-2 Mission», NASA, May 14, 1965
[18] «NASA Gemini 2 press kit», NASA, December 4, 1964
[19] Авиационная энциклопедия «Уголок неба», http://airwar.ru/enc/ch/ch54.html
[20] Авиационная энциклопедия «Уголок неба», http://www.airwar.ru/enc/craft/c133.html
[21] http://www.aulis.com/odyssey_apollo.htm
[22] «Chariots for Apollo: The NASA History of Manned Lunar Spacecraft to 1969», стр.259
[23] «Stratopedia», http://stratocat.com.ar/
[24] «Небо вокруг меня» Е.Н. Андреев, 1983г., издательство ДОСААФ СССР

[25] «Redstone Rocket Engines», http://heroicrelics.org/info/redstone/redstone-engines.html
[26] «This New Ocean: A History of Project Mercury» https://www.hq.nasa.gov/office/pao/History/SP-4201/ch10-5.htm
[27] Project Mercury Status Report No.1 for period ending Jan 31, 1959

[28] «This New Ocean: A History of Project Mercury» https://www.hq.nasa.gov/office/pao/History/SP-4201/ch5-7.htm

[29] http://www.astronaut.ru/strato/stratolab/stratolab.htm?reload_coolmenus

[30] National Naval Aviation Museum, https://www.navalaviationmuseum.org/history-up-close/stratosphere/

[31] «Proceedings of the Beryllium conference», 1970, https://books.google.ru/books?id=IGMrAAAAYAAJ&printsec=frontcover&hl=ru&source=gbs_ge_summary_r.

[32] «Космическая эргономика» Меньшов А.И., «Наука» (Ленинградское отделение), 1971г.

[33] «This New Ocean: A History of Project Mercury» https://www.hq.nasa.gov/office/pao/History/SP-4201/ch9-8.htm

[34] «This New Ocean: A History of Project Mercury» https://www.hq.nasa.gov/office/pao/History/SP-4201/ch10-5.htm

 

 

ОБСУДИТЬ НА ФОРУМЕ