Страница 120 из 123
Поэтому подготовка длительных космических полетов требует разработки новых подходов, принципов и средств обеспечения нормальной жизнедеятельности, работы и отдыха экипажа космического корабля. Путь к этому подсказывает сама природа нашей планеты.
По всей вероятности, неизбежными спутниками человека в будущих космических полетах, в том числе и на другие планеты, будут зеленые растения. На Земле именно они составляют условия, необходимые для жизни животных и человека: создают органические вещества, служащие пищей животным и человеку, очищают воздух от углекислого газа — продукта их дыхания, выделяют в процессе фотосинтеза жизненно необходимый кислород. Эту работу выполняют и наземные и еще более многочисленные по своей массе, исключительно быстро размножающиеся мельчайшие водные растения.
Необходимость предоставления будущим космонавтам полноценного пищевого рациона, вероятно, потребует включения в систему жизненного обеспечения, помимо зеленых растений, также и животных, использующих растения в пищу и превращающих их в более полноценные животные продукты, необходимые для питания человека. Можно себе представить, что на каком-то этапе окажется целесообразным использовать и продукты жизнедеятельности животных с помощью бактерий и тех же зеленых растений, как это и происходит в окружающей нас природе.
Таким образом, средства обеспечения основных жизненных условий для экипажей будущих межпланетных кораблей могут быть представлены как замкнутая система биологического кругооборота веществ, где не требуется создания каких-либо больших запасов пищи и где все необходимое для человека добывается зелеными растениями за счет использования энергии солнечных лучей, углекислоты и воды атмосферы кабины космического корабля.
В связи с этим возникают грандиозные задачи перед нашими физиологами, микробиологами, биохимиками, биофизиками, генетиками. Вообще трудно найти такую область биологических знаний, вклад которой не имел бы важного значения в разработке комплекса вопросов, составляющих теперь предмет космической биологии. Важное место в этих исследованиях займет изучение одноклеточной микроскопической зеленой водоросли — хлореллы, этой своеобразной фабрики кислорода, которая, по всей видимости, будет ценным спутником космонавта при продолжительных путешествиях.
Осуществление космического полета человека откроет перед наукой другие большие возможности. В течение многих лет ученые обсуждают проблему жизни в космосе. На основании косвенных данных выдвигались различные гипотезы, для проверки которых требуются нргмые доказательства. Трудно поэтому вынести окончательное суждение о возможности и формах жизни на других планетах. Теперь изучение этих вопросов ставится на экспериментальный путь. Биологическая наука, таким образом, получает реальную возможность изучения проблемы жизни в космическом пространстве.
По своей значимости и возможным последствиям эта проблема приобретает фундаментальное значение. Как сама постановка, так и подход к решению проблемы жизни в космосе стали возможны благодаря успехам химии, физики, математики, реактивной техники, радиотехники, электроники. В свою очередь выяснение закономерностей жизни, познание природы жизненных процессов обогащают эти науки, выдвигая перед ними новые, порою необычные задачи. В этом одна из характерных особенностей взаимодействия наук в современном естествознании.
Поистине безграничными будут возможности человека, осуществившего выход в бесконечные просторы космического пространства. Поистине неоценима и роль космической биологии в предоставлении человеку такой возможности. Несомненно, что советские ученые не пожалеют сил для осуществления этой грандиозной задачи.
♦ КЛИМАТ ЧУДЕСНОГО КОРАБЛЯ
Ю. СУШКОВ, кандидат технических наук
Громадная ракета-носитель с космическим кораблем на борту стоит на старте. Закончены последние приготовления, и вот нажата кнопка. Замкнулись контакты реле, включились в работу топливные насосы. Мощные струи горючего и окислителя ворвались в камеру сгорания ракетного двигателя, и в ней начал бушевать огненный смерч. Но его дикая сила обуздана людьми. Многотонный пятый советский корабль-спутник поднялся с Земли, сделал несколько оборотов вокруг планеты и благополучно приземлился.
Но как это осуществлялось, каким способом для космических путешественников поддерживается в кабине «комнатная температура»?
Инфракрасное излучение, так же как и видимый свет, является переносчиком тепла. Тела, испускающие лучи, охлаждаются, а поглощающие — нагреваются. В этом состоит сущность «лучистого» теплообмена.
Космический корабль, находящийся на орбите спутника Земли, движется в чрезвычайно разреженной атмосфере. Достаточно сказать, что на высоте 300 километров молекулы кислорода и азота пролетают 70-150 метров, не сталкиваясь друг с другом. Ясно, что в таких условиях температура космического корабля полностью определяется «лучистым» теплообменом.
Космический корабль нагревается, во-первых, солнечными лучами, как прямыми, так и отраженными земной поверхностью. Во-вторых, спутник поглощает тепловое излучение Земли. Кроме того, некоторое количество тепла выделяется и на самом корабле — различными приборами и живыми существами. Но одновременно космический корабль и рассеивает тепло в межпланетное пространство, непрерывно испуская инфракрасные лучи. Когда приток тепла превышает рассеивание, температура космического корабля повышается. Если же корабль рассеивает тепла больше, чем получает, то температура его снижается. Изменяя соотношение между притоком и рассеиванием тепла, можно поддерживать температуру космического корабля в заданных пределах.
Но как? Общеизвестно, что темные предметы нагреваются на солнце гораздо сильнее светлых. Эту закономерность можно принципиально использовать для регулирования температуры спутника. Для этого нужно покрасить половину его металлической поверхности в черный цвет, а другую половину отполировать до блеска. Поворачивая к Солнцу черную половину, мы усиливаем приток тепла и повышаем температуру спутника.
А если спутник войдет в тень Земли?
Чтобы не допустить его охлаждения и в этом случае, нужно резко уменьшить интенсивность теплоотдачи. Для этого надо снизить температуру поверхности спутника.
На советских космических спутниках Земли теплоизлучение регулировалось не только за счет изменения температуры его поверхности, по и путем управления ее излучательной способностью.
Система открывающихся жалюзи на космических кораблях позволяет «задавать» поверхности требуемую излучательную способность. Это позволяет поддерживать температуру в кабине с исключительной точностью.
Впервые в мире искусственный корабль-спутник был возвращен на Землю советскими учеными 20 августа 1960 года. Как же осуществляется посадка космического корабля?
В нужный момент включаются ракетные двигатели, спутник сходит с орбиты и начинает снижаться. Скорость его уменьшается.
Приближаясь к земной поверхности, спутник входит во все более плотные слои атмосферы. Воздух не успевает расступаться, и перед летящим кораблем образуется область увлекаемого им сильно сжатого, а значит, и нагретого газа. Эта раскаленная «воздушная подушка» является основной причиной сильного нагрева снижающегося космического корабля.
В борьбе с перегревом возвращающегося на Землю спутника можно выделить две основные задачи. Первая — обеспечить прочность корпуса корабля, не позволить ему расплавиться. Вторая — снизить до предела количество проникающего внутрь кабины тепла, не допустить чрезмерпого повышения температуры воздуха.
Средства решения этих задач переплетаются. Так, например, можно предотвратить перегрев оболочки корабля, если нанести на нее слой тугоплавкого и плохо проводящего тепло материала.
Холодильный агрегат, работающий по тому же принципу, что и широко используемый в быту комнатный холодильник, здесь вряд ли применим. Ведь он просто «перекачивает» тепло от одного тела к другому. Охлаждая оболочку спутника, подобный холодильник должен нагревать что-то другое. Нужен какой-то «поглотитель теплоты».