Всё о космических путешествиях за 60 минут

01. Как далеко мы продвинулись

Чувство тревоги превратилось в тошноту, во рту пересохло. Но кто может обвинить вас? Вы оказались в капсуле на самом верху космической ракеты. Она уже готова к запуску, заправленная достаточным количеством топлива, чтобы взорваться с силой ядерного взрыва малой мощности.

Вы пробыли в кресле почти три часа, терпеливо ожидая, пока сотрудники центра управления полетами одну за другой проверят все системы космического аппарата. Все это время вы повторяли стоящую перед вами задачу. Прокручивая в уме различные непредвиденные обстоятельства. Иногда молясь. Но сейчас обратный отсчет подходит к концу.

Вы чувствуете толчок, сопровождаемый сильным грохотом. Кабина качается из стороны в сторону, а затем начинает сильно трястись – значит, запустились главные двигатели. Когда они достигают максимальной мощности, гравитация прижимает вас, словно неподъемный груз, вдавливая в кресло, в то время как тысячи тонн тяги уносят ракету с вами на борту прямо в небо.

Прошло чуть больше минуты, и вы уже летите со скоростью, превышающей скорость звука. Вы продолжаете ускоряться, завывания ветра снаружи становятся устрашающими, когда он пытается пробраться сквозь тонкую внешнюю оболочку капсулы. Вскоре раздается громкий хлопок, и вы чувствуете сильный удар в спину: первая ступень ракеты отбрасывается, запускаются двигатели второй ступени. Вы на высоте 60 км и летите со скоростью почти 10 000 км/ч, продолжая ускоряться. Постепенно небо чернеет, и, когда атмосфера становится тоньше, ветер и грохочущие вибрации исчезают.

Теперь вы достигли орбиты вокруг Земли. Вы находитесь в 300 км над поверхностью нашей планеты и движетесь со скоростью около 28 000 км/ч – это 7,8 км/с, более чем в 20 раз быстрее скорости звука.

Внезапно двигатель отключается, и вы впервые чувствуете невесомость, плавно поднимаясь со своего места до тех пор, пока вас не остановят ремни безопасности. Взглянув в окно, вы видите, что внизу вращается Земля – окруженная облаками жемчужно-голубая сфера на фоне чернильной тьмы. Поздравляю: вы только что отправились исследовать заманчивое космическое царство!

Удивительнее вымысла

Научная фантастика – жанр, который отлично подходит для изложения невероятных историй, однако именно с таких историй и начался долгий путь человечества в космос.

Возможно, первый рассказ о путешествии за пределы Земли был написан сирийским писателем Лукианом из Самосаты в 160 году наглей эры. В «Правдивой истории» он рассказывает о группе моряков, чей корабль сбился с курса во время шторма. Ужасный вихрь подхватил судно и перенес его на Луну. Здесь команда обнаруживает странные формы жизни: некоторые из них преданы царю Луны, тогда как другие – царю Солнца, и они борются друг с другом за колонизацию Венеры. Но в конечном итоге воцаряется мир.

Немецкий астроном Иоганн Кеплер известен своими формулировками законов движения планет в нашей Солнечной системе. Однако в начале XVII века он также написал научно-фантастическую историю под названием «Сомниум» («Сон»). В ней описывается путешествие на Луну и то, как могут выглядеть небеса с этой совершенно другой точки для наблюдения в соответствии с гелиоцентрическим взглядом Кеплера на Солнечную систему (революционным в то время).

В обеих этих историях для транспортировки бесстрашных исследователей сквозь космическое пространство используется магия. Лишь в конце XIX века авторы подобных произведений начали сокращать разрыв между причудливыми представлениями о космических путешествиях и реальными технологиями. В классическом романе Жюля Верна «С Земли на Луну прямым путем за 97 часов 20 минут» (1865) и его продолжении – «Вокруг Луны» – команда из трех путешественников буквально выстреливается в космос с помощью гигантской пушки. Как ни странно, пушка располагалась во Флориде, где потом появится мыс Канаверал. Позднее в романе «Первые люди на Луне» Герберт Джордж Уэллс описал космонавтов, которые отправляются на Луну, используя антигравитационное вещество под названием «кейворит».

Примерно в это же время предпринимались первые шаги для превращения космических путешествий в научный факт. В 1903 году русский ученый Константин Циолковский опубликовал статью «Исследование мировых пространств реактивными приборами», в которой подробно рассказал, как использовать ракеты, чтобы покинуть Землю и летать между планетами.

17 декабря того же года в городе Китти-Хоук в США Уилбур и Орвилл Райт совершили первый полет на аппарате тяжелее воздуха. «Флайер» братьев Райт представлял собой биплан с размахом крыльев 12 метров и бензиновым двигателем мощностью в 12 лошадиных сил, запускавшим два винта. В тот день он взлетел четыре раза, и самый продолжительный полет длился 59 секунд. За это время «Флайер» преодолел расстояние в 260 метров. Не так уж и далеко, конечно, но это стало началом. Люди больше не были привязаны к поверхности планеты.

С этого момента самолетостроение развивалось уже поразительными темпами. В 1908 году французский авиатор Луи Блерио перелетел через Ла-Манш. А к началу Первой мировой войны, чуть более десяти лет спустя после первого полета братьев Райт, самолеты уже можно было использовать в качестве грозного оружия.

В ракетостроении тоже удалось достигнуть определенных успехов. Идеи Циолковского воплотил американский инженер и изобретатель Роберт Годдард. В 1926 году он запустил первую в мире ракету с жидкостным двигателем с площадки в Оберне в штате Массачусетс. Ракета под названием «Нелл» с двигателем, работавшим на бензине и жидком кислороде, поднялась в воздух на 12,5 метра за 2,5 секунды. В 1930-х годах Годдард разработал управляемые ракеты, которые могли преодолевать звуковой барьер и достигать высоты почти в 3 км.

Но Годдард был не единственным, кто проявил интерес к работам Циолковского. В Европе к числу таковых принадлежал молодой ученый-энтузиаст Вернер фон Браун, ставший техническим директором Группы ракетных исследований немецкой армии. К 1934 году характеристики их ракеты Л-2 почти сравнялись с теми, которых достиг Годдард. Но фон Браун и его команда уже работали над другим проектом – более амбициозным. В 1942 году они испытали новую ракету, получившую название Л-4. Длиной 14 метров, в десять раз длиннее Л-2, уже в свой первый полет она достигла высоты 189 км, что сделало ее первым искусственным объектом, достигшим космоса.

Позже Л-4 была оснащена взрывной боеголовкой и переименована в V-2 (V от Vergeltungswaffe – «Оружие возмездия»). Обладая дальностью полета свыше 300 км, она стала первой в мире баллистической ракетой большой дальности. В конце Второй мировой войны эти ракеты дождем обрушились на города союзников.

Холодная война

Когда война закончилась, СССР и США стали господствующими мировыми державами. И между ними началась холодная война – война на истощение, которая продолжалась до начала 1990-х годов.

Для доминирования в этот период необходимо было овладевать новыми технологиями того времени – ядерной энергией, разрушительное воздействие которой продемонстрировали США в Хиросиме и Нагасаки, и космическими полетами, чей потенциал, без сомнения, доказали ракеты V-2.

Соперничество между США и СССР по освоению космоса известно как космическая гонка. Обе стороны заполучили немецкие ракеты V-2 и запустили проекты по созданию похожих аппаратов, когда война подходила к концу. В рамках американской операции «Скрепка» нацистским ученым предоставили американское гражданство и сняли с них обвинения в совершении военных преступлений. Пенемюнде и Дора-Миттельбау, где разрабатывались и строились V-2, были концентрационными лагерями, в которых погибло свыше 10 000 человек – больше, чем от оружия, созданного заключенными.

Вернер фон Браун принадлежал к числу тех, кто был завербован в ходе операции «Скрепка». Его талант быстро признали и назначили молодого ученого директором американского ракетного проекта сначала в армии, а затем в National Aeronautics and Space Administration («Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства»), или NASA.

Советский Союз придерживался более жесткой политики по отношению к нацистским ученым: их заставляли работать над программой по разработке ракет. Ее руководителем был советский инженер Сергей Королев.

Оба государства потратили первые годы на разработку межконтинентальных баллистических ракет (МБР) – таких как V-2, но достаточно мощных для транспортировки громоздкого ядерного оружия из одного полушария в другое. Советский Союз построил «Р-7», на базе которой создали целое семейство ракет-носителей. Впоследствии на них запустили в космос аппараты «Спутник» и «Восток», а затем и «Союз» – корабли этой серии до сих пор доставляют космонавтов на МКС.

Команда фон Брауна начала работать на испытательном полигоне армии США Уайт-Сэндс в Нью-Мексико. Они построили первые в истории двухступенчатые ракеты, соединив небольшую исследовательскую ракету WAC Corporal с верхней частью V-2. В 1950 году Bumper-WAC стала первой ракетой, запущенной с недавно созданного мыса Канаверал.

Лишь в конце 1950-х годов акцент сместился с военной техники и началась собственно космическая гонка. К 1957 году обе страны объявили о намерении отправить на околоземную орбиту искусственный спутник. Первым это сделал СССР, 4 октября того же года запустив «Спутник-1», а 3 ноября – «Спутник-2» с собакой Лайкой на борту. Она стала первым животным, выведенным на орбиту вокруг Земли.

В декабре 1957 года у США дела шли все хуже и хуже: во время первой попытки запуска спутник Vanguard-TV3 эффектно взорвался на стартовой площадке на глазах представителей крупнейших мировых СМИ. Тем не менее американцы довольно быстро пришли в себя, и запущенный 31 января 1958 года с мыса Канаверал Explorer 1 вскоре достиг орбиты, где и оставался до 1970 года.

NASA было создано чуть позднее в 1958 году, и уже в следующем году оно запустило программу «Меркурий», в рамках которой планировалось отправить человека в космос с помощью ракеты «Редстоун» – одной из баллистических ракет, разработанных фон Брауном и его командой, которая базировалась в городе Хантсвилл в штате Алабама.

Но Советы вновь оказались первыми: 12 апреля 1961 года Юрий Гагарин на корабле «Восток-1» сделал один оборот вокруг Земли и вскоре совершил успешную посадку. За этим полетом последовало еще пять запусков кораблей «Восток».

США пытались наверстать упущенное. 5 мая 1961 года астронавт Алан Шепард стал первым американцем в космосе, когда космический корабль «Меркурий-Редстоун» с ним на борту совершил 15-минутный полет и достиг высоты 187 км.

Полет Шепарда был суборбитальным – короткий прыжок в космос и обратно. После этого инженеры NASA заменили «Редстоун» более мощным ускорителем «Атлас», и 20 февраля 1962 года Джон Гленн первым из астронавтов США достиг околоземной орбиты, сделав три полных оборота вокруг Земли, прежде чем капсула «Меркурия» приводнилась в Атлантическом океане 4 часа 55 минут спустя.

Первой женщиной, побывавшей в космосе, стала Валентина Терешкова, которая 16 июня 1963 года на советском корабле «Восток-6» совершила 48 оборотов вокруг Земли. Американская женщина оказалась в космосе намного позже: Салли Райд отправилась туда на борту космического челнока «Челленджер» лишь в июне 1983 года. Тем не менее женщины играли ключевую роль в космической программе США. Кэтрин Джонсон, присоединившаяся к ней в 1953 году, будучи отличным математиком, рассчитала траектории многих полетов – в том числе Шепарда и Гленна, а также «Аполлонов». А инженер-программист Маргарет Гамильтон возглавляла команду программистов из Массачусетского технологического института, разработавших все программное обеспечение для полетов «Аполлонов».

Мы решили лететь на Луну[5]

В сентябре 1962 года, после заявления президента Джона Кеннеди о намерении отправить людей на Луну, NASA запустило проект «Джемини», в рамках которого астронавтам предстояло овладеть сложными навыками и достичь определенного уровня технического мастерства, что было необходимо для пилотирования космического корабля к единственному спутнику Земли. Советские ученые тоже готовились к большому старту: еще в 1959 году они запустили автоматическую межпланетную станцию (АМС) «Луна-2» – первый в истории искусственный объект с Земли, достигший поверхности другого небесного тела. Первым американским аппаратом, добравшимся до Луны, стал «Рейнджер-4» в апреле 1962 года. Однако он врезался в ее поверхность и потерпел крушение.

Американскую программу, целью которой была высадка людей на Луне, назвали «Аполлон», и перед командой фон Брауна стояла задача разработать ракету, достаточно мощную, чтобы отправить посадочный модуль с человеческим экипажем на расстояние в 380 000 км. Результатом стала «Сатурн-5», ракета, с полным баком топлива весившая почти 3000 тонн и достигавшая 111 метров в длину – это на 18 метров выше Статуи Свободы.

В то время как американцы продолжали работать над программой «Аполлон», советские инженеры готовили свой ответ на ракету «Сатурн-5»: им стала «Н-1». Однако ее создатели столкнулись со множеством проблем. Все четыре попытки запуска ракеты не увенчались успехом, а в ходе второго она взорвалась, уничтожив также площадку и окружающий ее пусковой комплекс.

В конечном итоге Америка попала на Луну первой. После ряда испытательных полетов с экипажем и без NASA решило, что готово попытаться высадить людей на Луну летом 1969 года. 20 июля астронавты Нил Армстронг и Базз Олдрин благополучно посадили лунный модуль корабля «Аполлон-11» в Море Спокойствия – гигантскую низменность на видимой стороне нашего спутника – и Армстронг стал первым человеком, ступившим на поверхность Луны.

За этим последовали еще шесть полетов «Аполлонов», во время которых астронавты проводили на Луне геологические изыскания и научные эксперименты. Последний запуск в рамках программы, корабля «Аполлон-17», состоялся в декабре 1972 года. В общей сложности на поверхность Луны высадились 12 астронавтов, и с тех пор ни США, ни какое-либо другое государство не отправляли людей на Луну.

Смелый шаг

С окончанием космической гонки темпы развития пилотируемых космических исследований замедлились. Стоимость программы «Аполлон» составила примерно 153 миллиарда долларов, и теперь, когда ключевые цели были достигнуты, общественная и политическая потребность в подобных расходах постепенно сходила на нет.

Многие жалуются на отсутствие прогресса с 1960-х годов. И все же в те места, куда перестали отправлять людей, начали летать роботы. В области разработки роботизированных космических аппаратов произошел подъем, так как последние стали более надежным и экономически эффективным способом исследования космического пространства. Автоматические зонды побывали уже на всех планетах нашей Солнечной системы, совершив посадку на многие из них, получив потрясающие снимки и научные данные. Ну а «взгляд» космических телескопов, летающих над земной атмосферой, простирается еще дальше: благодаря им мы видим захватывающие панорамы Вселенной и раскрываем ее секреты.