captainmisson (captainmisson) wrote,
captainmisson
captainmisson

Падение «Небесного дворца»

Итак, завтра все страны цивилизованного и не очень мира, расположенные между 42,7 градусами северной и южной широты будут тревожно всматриваться в небо, ожидая падения на свои головы китайской космической станции «Тянгун-1». По прогнозам NORAD, событие может произойти 1 апреля в 00:52 по Гринвичу. Правда, с разбросом по времени плюс-минус 14 часов. При этом прогноз фактически каждый час меняется. По состоянию на 23:00 мск, например, он выглядел уже вот так:



Единственное, в чем можно быть абсолютно уверенным - это в том, что России ничего не грозит. Карта в левом верхнем углу, на которой показана трасса станции (то есть движение по поверхности Земли проекции станции на земную поверхность) нашу страну не затрагивает.

Но почему прогноз настолько груб, что его точность измеряется часами? Ведь космические корабли удаётся сажать строго в назначенное время и в строго назначенную точку? Ну, конечно, и по времени, и по дальности есть отклонение, но оно измеряется явно не часами и не тысячами километров?
Дело в том, что китайская станция снижается неуправляемо. Связь с ней потеряна еще в 2016 году, и с тех пор никаким образом повлиять на её движение с Земли мы не можем. Можем только измерять текущие параметры траектории и, решая уравнения движения в ходе баллистических расчётов делать прогноз их дальнейшего изменения.
Движение космического аппарата, как и движение любого другого тела, происходит под воздействием внешних сил. В данном случае, поскольку двигатели не работают, на падающую станцию действуют только две основные силы - это сила тяжести и сила аэродинамического сопротивления.
Первая сила определяется массой станции и величиной ускорения свободного падения, которая при точных баллистических расчётах, конечно же, не является константой, как в школьных учебниках физики для шестого класса. Она зависит не только от высоты, но и от широты, и даже от долготы. Однако характер этих изменений хорошо известен и практически не меняется со временем.

А вот с силой сопротивления ситуация совсем другая. Потому что при заданной скорости движения она зависит также от коэффициента аэродинамического сопротивления и - главное - от плотности атмосферы. Последняя, как известно, зависит от высоты, но если бы дело ограничивалось только этим - то ситуация еще не была бы столь сложной. Плотность атмосферы на высотах полёта космических аппаратов очень сильно меняется в зависимости от других факторов, в первую очередь - от солнечной активности. А вот эта взаимосвязь с точностью, необходимой для баллистического обеспечения полёта, практически непредсказуема. То есть - одну из действующих сил мы, по сути, не можем предсказать.И вот эта неопределённость и выливается в несколько часов неточности при прогнозе.

Что касается коэффициента аэродинамического сопротивления - то он определяется, в первую очередь, геометрией корпуса и скоростью движения. Но станция, не предназначенная для возвращения на Землю, при входе в плотные слои атмосферы начинает разрушаться. То есть геометрия её изменяется, причём - хаотически, и непредсказуемо. Соответственно, хаотически и непредсказуемо изменяется и коэффициент сопротивления. Правда, этот эффект больше влияет уже не столько на положение предсказанной точки падения, сколько на разлёт обломков относительно неё.

Если бы речь шла о контролируемом сведении с орбиты, то ситуация была бы другой. Баллистики рассчитали бы величину тормозного импульса, необходимую для входа в плотные слои атмосферы в заданной точке с заданным углом наклон траектории по отношению к местному горизонту. И тогда можно было бы с уверенностью сказать, что станция упадёт в некотором заданном районе мирового океана. Точно предсказать точку падения, конечно и в этом случае невозможно - именно из-за хаотического разрушения конструкции и последующего столь же хаотического полёта обломков, но можно было бы, по крайней мере, четко очертить границы района вероятного падения.

Сейчас такой возможности нет. Но паниковать не нужно - ибо вероятность падения какой-нибудь части, пережившей спуск в атмосфере, на объект типа города, ничтожно мала.
Тем более, что сейчас мы наблюдаем уже третий в истории случай неконтролируемого спуска орбитальной станции на Землю.



Станция «Скайлэб». Фото с сайта NASA.

Первый такой случай произошел в 1979 году, когда  возросшая солнечная активность послужила причиной возрастания плотности атмосферы. В результате снижение американской станции «Скайлэб», находившейся тогда на орбите, ускорилось. Классический подъём её на более высокую орбиту был невозможен, так как «Скайлэб» не был оснащён двигательной установкой, подъём её орбиты штатно осуществлялся кораблями «Аполлон». 11 июля 1979 года станция вошла в плтные слои атмосферы, часть обломков упала в западной Австралии южнее города Перт. Некоторые обломки впоследствии были найдены и сейчас экспонируются в музеях.



«Салют - 7» с пристыкованным ТКС.

Спустя 11 лет, на новом цикле солнечной активности, та же судьба постигла советскую «Салют - 7». Когда стало ясно, что  процесс неконтролируемого падения неминуем, специалисты не на шутко забеспокоились - ведь, в отличие от «Скайлэб», к советской станции был пристыкован транспортный корабль снабжения (он же «Космос - 1686»), который был оснащен двухтонным возвращаемым аппаратом. И аппарат этот при определённых обстоятельствах вполне мог сохранить целостность! Но баллистикам ничего не оставалось, кроме как тщательно отслеживать траекторию и быть готовыми в любой момент экстренно выдать предупреждение об опасности. Однако, всё обошлось - в ночь с 6 на 7 февраля 1991 года те обломки, которые уцелели при спуске, упали в малонаселённых районах Чили и Аргентины. Хотя понятно, что если бы падение произошло на другом полувитке, над Европой, то многим пришлось бы понервничать не на шутку.

Не следует забывать и то, что масса «Скайлэба» составляла 77 тонн,  «Салюта - 7» с пристыкованным  «Космос - 1686» - около 32 тонн. «Тянгун-1» весит 8,5 тонн. Так что и масса обломков, которые потенциально могут пережить спуск, будет сущетсвенно ниже.

В заключение, однако, хотел бы заметить - рано или поздно, человечеству придётся решать вопрос сведения с орбиты МКС. А это, ни много, ни мало, - уже без малого 420 тонн!.


Чтобы не пропустить интересную новость - подпишитесь на мой ЖЖ

Tags: Космос
Subscribe

  • Советский след в «Титанике»

    ...Во время пребывания Дж. Кэмерона в России было много дискуссий о будущем фильме, о его сюжете. Джеймс рассуждал: «Глубоководные съёмки…

  • Там, за горизонтом...

    «Когда летчик перестаёт замечать и ценить такую красоту он перестаёт быть летчиком и становится обычным пользователем авиационного…

  • Ни убавить, ни прибавить...

    «..Всякое пришлось им повидать и преодолеть за тридцать лет безаварийной эксплуатации «Миров». В итоге прошедшие годы не были…

Buy for 40 tokens
Buy promo for minimal price.
  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

  • 1 comment