(Шум в зале)

Доброе утро, дорогие студенты.

Меня попросили прочитать для вас вводную лекцию курса межпланетного пилотирования. Да, вы все мечтаете лететь к звездам. И полетите, обязательно полетите. Но то, что нам удалось изучить в нашей Солнечной системе, пригодится вам и там, у далеких звезд.

Вы, конечно, следите за всеми техническими новинками, двигателями, новыми принципами движения, удельной мощностью и скоростью разгона кораблей. Но постарайтесь не забывать одну вещь, очень простую — она, надеюсь, выручит вас не раз. В планетарном маневре не так сложно набрать скорость — удачно выбранная гравитационная праща или старый химический бустер всегда помогут. Настоящая проблема, с которой вам предстоит столкнуться — как потерять скорость.

(Из зала просят рассказать про Венеру)

Да, я, конечно, расскажу вам. Вряд ли вам пригодится рассчитывать подобные маневры для современных кораблей, но как опыт принятия решений эта история может пригодиться. Ситуация действительно была критическая. При аварии из-за неудачного эксперимента платформа «Венера-7» потеряла свой запас топлива. Солнечные батареи малоэффективны в венерианских облаках, химические источники недоступны, а платформа нуждается в стабилизации и поддержке. Корабль, который я вел, уже отправился с дежурным грузом гелия-3 на Марс, и подготовить новый груз к отправке добывающая станция просто не успевала. Наш маршрут шел низким оверсаном, траекторию можно было успеть скорректировать. Но коррекция съедала почти весь запас топлива.

Принимать решение пришлось быстро, команда решила сразу и единогласно — нужно лететь на Венеру. Межпланетный транспортник, конечно, никто не готовил к атмосферным маневрам — это простые, экономичные корабли. У нас было немного времени для импровизированной подготовки.

Итак, тормозной маневр в верхних слоях атмосферы — это примерно так:

(на экране кадр с камнем-«блинчиком», несколько раз отскакивающим от поверхности воды)

Чрезвычайно важна точность исполнения. Взяли чуть выше — и корабль пролетает над атмосферой, выходя на неудобную эллиптическую орбиту. Чуть ниже — корабль «зарывается» в атмосферу и не выдерживает температурной нагрузки. И, прошу вас, никогда не пытайтесь выполнить это ни на чем, кроме атмосферного челнока.

Да, мы укрепили панели солнечных батарей, освободили один из транспортных баков и подготовили остальные к отстыковке. Когда оставляешь что-то на стабильной орбите — скорее всего, можно будет забрать это оттуда через какое-то время. Да, если никто не заберет этого раньше, конечно. У нас был наш корабль, пустой бак и челнок для разреженных атмосфер.

(Вопрос из зала — откуда взялся пустой бак)

Повысили давление в остальных — у них есть некоторый запас прочности. Гелий-3 слишком дорог в добыче, чтобы разбазаривать его в космосе. Итак, для атмосферного маневрирования в нашем распоряжении были двигатели ориентации, механизмы раскрытия солнечных панелей и управляемая тяга челнока. Корабль развернули одной панелью к Венере, другой от поверхности — главное было удержаться в высотном коридоре. Входили, естественно, баком вперед — элементы корпуса без термозащиты, знаете ли, горят. А челнок был еще нужен нам для посадки. Солнечные панели продержались до плотности в 15 паскалей — у экватора это примерно в 90 км от поверхности для теневой стороны.

(Вопрос из зала — почему теневая сторона)

Почему теневая? Нам нужна была более пологая траектория, а венерианская атмосфера, как вы знаете, обладает заметным «хвостом» с теневой стороны. И стоячие волны. Да, эта прекрасная рябь ночного неба, которую так любят венерианцы — она играла нам на руку. Чередование более и менее плотных слоев позволило нашему пустому баку продержаться до 40 паскалей. Потом пришел черед самого корабля. Было ли жалко? Нет. Там, внизу, на 50 километрах, нас ждали два миллиона человек. Эвакуировать они могли — и эвакуировали, разумеется — только сто тысяч. Детей, беременных, самые перспективные лаборатории. Остальные могли надеяться лишь на чудо.

Корпус межпланетного корабля хорошо защищен от излучений — это сыграло нам на руку. Он прогорал достаточно долго — пока в какой-то момент оторвавшийся кусок обшивки не раскрутил всю нашу импровизированную конструкцию вокруг оси. Нам очень повезло, что к этому моменту мы уже миновали нижнюю точку.

(С какой перегрузкой вы входили в маневр?)

Перегрузка? Расчетная — около 8g. Пока нас не закрутило, да. Там пиковая была около 16, но аппарат удалось выровнять достаточно быстро.

(Гул в аудитории)

В общем, в коридоре высот удержались, скорость удалось погасить. Даже чуть больше, чем предполагали — оказались по скорости ниже круговой орбиты, вынырнули, фактически, как при суборбитальном полете. От корабля, вернее, его остатков, отцепились еще в атмосфере. Да, расчет для этой скорости у нас тоже был — при аккуратном маневрировании горючего до Венеры-7 хватало.

(Какой у вас был челнок?)

Обычный грузовой лапоть, «Мицубиси-140LP», для разреженных атмосфер. Рейс же был марсианский. Да, не спалить его в плотной атмосфере довольно сложно, но возможно при некотором навыке. Начиная торможение маршевым двигателем, нужно развернуть корабль в тот момент, когда скорость упадет ниже критической, и перейти в атмосферный полет. Да, все верно, входите задом наперед и вниз головой. И потом кобру. Мы шли немного перегруженными, и обшивку повредило наше предыдущее торможение, так что делали очень аккуратно. Хотя, конечно, челнок в полную негодность пришел. Так и оставили его там, на платформе.

(P.S. Обгоревший корпус челнока для разреженных атмосфер Mitsubishi-140LP, бортовой номер 244, установлен на одной из площадей Венеры-7 в качестве памятника)

...гравитационная праща — очень простой маневр. Вы втираетесь на орбиту небесного тела чуть позади — если нужно разогнаться, или впереди — если хотите затормозить. Вас притягивает, и вы забираете часть момента инерции у другого тела — или наоборот, отдаете ему часть своего. Луну, к примеру, вы таким образом заметно не затормозите и не разгоните, а ваш корабль получает заметный эффект без затрат топлива.

Эффективность гравитационного маневра зависит от массы тела и дистанции сближения. Чем крупнее выбранный объект и ближе вы подошли — тем больше момента приобретаете или теряете. Для крупных объектов, с которыми маневр используется чаще всего, оптимальное расстояние определяется в зависимости от плотности атмосферы, по несложной формуле (чертит на доске). С малыми небесными телами все чуть сложнее. С ними, разумеется, праща не так эффективна — тяготение значительно меньше. Но атмосферы у них не бывает, и сблизиться с ними можно достаточно сильно.

(Расскажите, какой ваш личный рекорд?)

О, я расскажу вам. Это смешная история. Мы шли с грузом техники с Энцелада на Ио. Как вы знаете, Ио достаточно сложна для навигации — из-за плазменного кольца. Перемещаться в экваториальной плоскости Юпитера возле орбиты Ио невозможно, подойти к ней безопасно можно, только «выпрыгнув» из эклиптики. Покинули плоскость эклиптики мы, пройдя над полюсом Титана, а вернуться назад должны были, используя маршевый двигатель. Именно он нас и подвел.

Корабль только что прошел модернизацию, мы получили новый гамма-отражатель — но он не продержался и двух часов под рабочей нагрузкой. Без него мощность упала до 40%, и расчеты наши были неутешительны. Погасить свою Z-скорость собственными силами мы не могли. Не погасив ее — на лучшей орбите возвращались к обитаемым мирам через два с половиной года. А припасов на корабле было на месяц. Конечно, наш курс проходил мимо Иo. Но маневрировать в плазменном кольце было еще более верной смертью.

Выручила нас Фива. Внутренние луны Юпитера до сих пор не населены и мало изучены, ценных ресурсов на них не нашли, орбиты замусорены, летать там трудно — про них и вспоминают довольно редко. Но особого выбора у нас не было. Фива — четвертый спутник Юпитера, скала около 100 километров в поперечнике, недостаточно массивная даже для того, чтобы обеспечить сферическую форму. Это, в общем-то, нас и спасло. При расчете маневров для радиусов тел неравномерной формы используются сферические приближения, для Фивы это условный диаметр в 96,4 км. И даже нулевая дистанция сближения не давала нам задержаться в плоскости эклиптики после маневра. Выглядело это неутешительно.

Выход мы все-таки нашли, раз я вам об этом рассказываю. Я поднял данные о собственном движении Фивы и рассчитал положение кратера Цетус в момент сближения. Это нижняя точка поверхности, огромная выщербина от соударения с другим телом. На одной из допустимых траекторий Цетус оказывался с нужной стороны.

Красота, скажу я вам, неописуемая. Когда под тобой проносятся титанические борозды и гряды Цетуса, над головой на полнеба сияет Юпитер, и корабль почти зависает, проворачиваясь вместе с Фивой в ее вечном танце. Похоже на вальс в пустоте. Некоторые из расчетных программ отказали в процессе нашего маневра, потом долго еще расследовали, где были ошибки. А дело было как раз в высоте, той самой, от условного диаметра. Наша дистанция сближения, согласно показаниям корабельных приборов, составила минус четыре с половиной километра.

Такой вот рекорд...