КОСМОС — ЧЕРЕЗ ДОРОГУ

Дед Мороз живет в… Харькове

Харьковская детвора знает, что Дед Мороз живет не в Лапландии или даже не на Северном полюсе. Конечно, там и снег, и лед, а птицы, говорят, замерзают на лету, но все-таки есть уголки гораздо холоднее. И не где-нибудь, а совсем рядом, в лабораториях Физико-технического института низких температур АН Украины. Минус 270 градусов по Цельсию - здесь обычная температура для исследований.

Для чего же нужно создавать такой искусственный холод, если его в естественном виде нет на нашей планете? Дело в том, что в этих условиях вещества и материалы приобретают необычные свойства. Резина, например, делается хрупкой. Воздух превращается в лед. Керамика становится сверхпроводником. А немагнитные материалы приобретают свойства магнитов. Эти метаморфозы вещества можно использовать, да они уже и используются в науке и новых технологиях.

Вакуум отнюдь

не пуст

Второе дыхание криогеника приобрела с началом эры освоения космоса. Там, где летают спутники и космические станции, как раз и царят низкие температуры. Поэтому специалистам необходимо в деталях знать, как поведут себя конструкционные материалы или приборы в таких условиях. Появилась необходимость в технике, способной имитировать космос на Земле.

Первые устройства такого назначения начали разрабатывать в Харькове почти сорок лет назад под руководством первого директора и организатора института Б.Веркина по заданию главного конструктора космической техники СССР Сергея Королева. Это было романтическое время первых космических полетов, когда запуску спутника искренне радовался народ, улыбку Юрия Гагарина узнавали на всех континентах, а мальчишки мечтали стать космонавтами.

Так вот, романтика романтикой…

Но космос оказался средой не просто чуждой человеку, но и агрессивной. Дело не только в низких температурах. Есть еще вакуум. А вакуум, хоть в буквальном переводе с латыни и означает «пустота», на самом деле отнюдь не пуст. На космические аппараты обрушивается много других неприятностей.

Неприятности

для супермена

А сейчас - страшилка, придуманная, чтобы читатель не путался в физических терминах, а просто представил, что же это за «неприятности».

Итак, от чего бы человек погиб, помести его в космическое пространство.

Первое - это отсутствие воздуха. В вакууме наш гипотетический бедняга не успел бы даже задохнуться. Все жидкости в его теле мгновенно вскипели бы и разорвали сосуды и ткани. Если бы даже он остался жив, что невероятно, то все-таки задохнулся бы. Если бы он и не задохнулся, то сторона тела, обращенная к Солнцу, очень быстро превратилась бы в бифштекс, а находящаяся в тени - заледенела, поскольку перепад температур за пределами земной атмосферы - от плюс 140 до минус 170 по Цельсию. Если бы наш придуманный супермен и это испытание выдержал, то вакуумный ультрафиолет, который благодаря воздушной оболочке не доходит до поверхности Земли, нанес бы ему смертельный ожог. Если бы и после этого у него остались признаки жизни, то радиация «солнечного ветра» его бы доконала. А межпланетная пыль, летящая в пространстве со скоростью около 100 километров в секунду, наделала бы дырок в, увы, уже безжизненном теле.

Жуткая картина! Согласитесь, что если где-то и есть рай, то он на Земле. А если где-то и есть ад, то он в космосе. Древние поместили его под землю только потому, что извержения вулканов они переживали, что называется, на своей шкуре, а космоса не знали.

А мы, неблагодарные, все недовольны: летом нам жарко, зимой холодно, ветер пронизывает, а метель заносит. В то время как на самом деле атмосфера - газовая дымка высотой всего в несколько сот километров - не только надежно укрывает и бережет нас, но и из грозных космических явлений делает нам на потеху красивые игрушки - полярное сияние, падающие звезды, солнечные восходы.

Трудно не только человеку

Но человек все равно стремится в космос в желании вырваться, как говорил Циолковский, из колыбели. Выдержать дыхание Вселенной трудно и материалам, из которых делаются сейчас космические аппараты. Время их жизни в космосе составляет всего 5-7, самое большее 10-15 лет. Космос инициирует в них процессы космической эрозии, аналогичные старению материалов на Земле, только гораздо более агрессивные и опасные.

Например, у космического телескопа Хаббла (США) за год полета коэффициент отражения уменьшается в сто раз. Попросту говоря, его зеркало из блестящего становится матовым. Чтобы восстановить функции телескопа, его время от времени подпыляют. В нужный момент автоматика испаряет каплю алюминия, атомы которого оседают затем на поверхности зеркала, делая ее вновь гладкой и блестящей.

Ухудшаются свойства оптических систем, которые служат глазами космических аппаратов. А без «глаз» невозможно осуществлять мониторинг Земли в разных диапазонах, исследовать глубины Вселенной, ориентироваться в пространстве.

Более хрупкой становится и оболочка космических кораблей, которая изготавливается из особых полимерных материалов. Потоки солнечных протонов и электронов - этих микроскопических космических агрессоров - постоянно бомбардируют ее, разрушая молекулярные связи. Оболочка слой за слоем превращается в труху, иногда даже отлетают достаточно большие по площади пластинки. Все это летает за станцией. Любопытно, что именно такие кусочки от теплоизоляции космонавты поначалу принимали за… «летающие тарелки». Это был специфический оптический обман, связанный с тем, что в космосе трудно определить дистанцию до неизвестного объекта и его размер.

Вот оно, дыхание космоса

Но человека, как известно, опасности зачастую только подзадоривают. Вывод был сделан только один: материалы нужно испытывать в среде, где им предстоит работать. К орбитальным станциям, например, прикрепляют специальные выносные платформы. На них и помещают испытуемые образцы. Но такие натурные испытания обходятся баснословно дорого: 50-100 миллионов долларов за один квадратный метр платформы.

- Используя имитатор космического пространства, созданный в Харькове, можно справиться с этой задачей не только несравненно дешевле, но и гораздо быстрее, - говорит заведующий комплексом космического материаловедения Вячеслав Владимирович Абраимов. - В устройстве можно время как бы сжать, ускорить испытания за счет большей интенсивности, имитировать десять-пятнадцать лет полета за несколько недель испытаний.

Вот оно - устройство, не имеющее аналогов в мире. Внешне это цилиндр длиной полтора метра, опутанный трубами и проводами, окруженный приборами и компьютерами. А внутри за круглой дверцей - дыхание космоса. Здесь свой источник искусственного Солнца - дуговая кварцевая лампа в паре с источником вакуумного ультрафиолета. Свои «радиационные пояса», созданные ускорителями протонов и электронов. Вакуумные насосы создают давление в 10 миллиардов раз меньше, чем атмосферное. И хладагенты, воссоздающие космический холод, - жидкие азот и гелий. Говоря языком специалистов, в Харькове имитируют шесть факторов космического пространства, наиболее сильно влияющих на функционирование летательных аппаратов. Причем в камере можно создать условия как ближнего, так и дальнего космоса - то есть от 300 до 80000 километров от поверхности Земли. Объем имитатора сдерживается только возможностями ускорителя.

Кандидат физико-математических наук Э.Верховцева, кандидат технических наук Л.Колыбаев и их сотрудники проводят здесь испытания фрагментов как различных материалов, так и масштабных моделей. А микроспутники диаметром полметра, которые сейчас получают все большее распространение, можно поместить сюда целиком.

Естественно, достижение харьковчан вызвало интерес среди космических держав. Первыми имитатор купили немцы. Я видела статью в немецкой газете «Deutschland», где написано буквально следующее: «Сейчас в немецком исследовательском центре воздушного и космического транспорта появилось новейшее техническое достижение Германии - комплексный имитатор для симуляции космоса в лабораторных условиях. «ФТИНТ» - написано на нем кириллицей». Как вам нравится высшее достижение космической техники Германии - харьковский имитатор!

Сохраним свои высшие достижения?

Коллектив института выдержал жесткую конкуренцию на мировом рынке космических услуг. Подписан новый договор на поставку устройства в Китай. Подобные контракты намечаются с Индией и Бразилией.

Да-да, не удивляйтесь, эти страны скоро начнут наступать нам на «космические» пятки. Во всяком случае, они, а не Украина, входят в первую десятку государств по величине финансирования космических исследований.

- Харьковский имитатор предполагается задействовать в рамках национальной космической программы 1997-2002 годов в проектах: «Січ-1м», «Микроспутник», спутники связи, «Модуль», - рассказывает директор ФТИНТа академик В.Еременко. - Участвует Украина вместе с Россией, США и Европейским космическим агентством и в проекте «Альфа», который предусматривает создание долгоживущих орбитальных станций. Есть международный проект «Морской старт», предусматривающий запуск космических кораблей с океанических платформ. У нас есть возможность развития уникальной экспериментальной базы для наземной имитации всех основных факторов космического пространства. Ее можно будет использовать для космических миссий будущего: межпланетных перелетов, строительства солнечных электростанций в космосе, создания аппаратов из новых материалов. У космического материаловедения - большое будущее.

Нам можно гордиться харьковскими специалистами. От существования научных и конструкторских коллективов такого уровня во многом зависит, войдет ли Украина в ХХI век космической державой или тихо отойдет на обочину истории.

Колыбель…

в космосе

…Какими парадоксами наполнена наша жизнь. На земле, в институте через дорогу от моего дома стоит сложнейшее инженерное сооружение - имитатор открытого космоса. А далеко вверху летает сейчас с космонавтами на борту станция «Мир». В конце концов, это ведь тоже имитатор, только имитирует он наши земные условия. Человек улетел в космос… в своей колыбели.