Техника - молодёжи 1962-04, страница 39

Г. ПОКРОВСКИЙ, профессор, доктор технических наук

спутники

спутников

НА МАЛЫХ КОСМИЧЕСКИХ ТРАССАХ

Ч!

я ¹

|еловек за бортом!» Даже тот, кто никогда не бывал в океане, может представить себе, как звучат эти слова глухой ночью под свист штормового ветра где-либо в океанской пустыне у берегов Антарктиды. Читатели, может быть, вспомнят известный из газет случай во время плавания нашей знаменитой китобойной флотилии «Слава», когда потребовались огромные усилия большого числа судов, чтобы найти в темноте, при помощи прожекторов, случайно упавшего за борт человека. Человек был спасен.

В наше время возможно более опасное соприкосновение со стихией — с неведомыми беспредельными пространствами космоса.

ЧЕЛОВЕК УПАЛ В... КОСМОС!

Приближаются дни многочисленных и разнообразных космических полетов кораблей с людьми. Скоро возникнут станции, движущиеся по орбитам вокруг Земли. К этим станциям будут прибывать корабли с Земли и из космоса. На станциях начнутся сложные монтажные работы. В таких работах, несомненно, потребуется и непосредственное участие людей. Одетые в скафандры рабочие-космонавты будут выходить из кораблей наружу и, пользуясь невесомостью, довольно легко производить различные работы. На первый взгляд такой труд будет даже безопаснее труда земных монтажников-верхолазов. На Земле может привести к гибели даже падшие с высоты нескольких метров. Такая опасность в космосе, где космонавт находится в состоянии невесомости, отсутствует. Но что, если вдруг человек упал в... космос?

Представим себе такой случай. Космонавт-монтажник случайно оттолкнулся от корабля, причем оказалось, что космонавт не был привязан к кораблю. Тогда монтажник начнет (в условиях невесомости) более или менее быстро удаляться от космического корабля. Человек будет пытаться остановить свое движение, отбрасывая в сторону, противоположную своему движению, предметы, которые могут у него находиться: например, гаечные ключи, отвертки, молоток. Однако вызванный этим реактивный эффект будет в большинстве случаев меньше, чем действие первоначального толчка. Конечно, можно снабдить космонавта индивидуальным ракетным двигателем, но такой двигатель будет стеснять монтаж ника, и человек будет стремиться по возможности от него отделаться.

Что же произойдет с неосторожным космонавтом, улетевшим в космическую даль?

КОСМОС ВОЗВРАЩАЕТ СВОИХ ПЛЕННИКОВ

Если бы человек, оттолкнувшийся от космоплана, двигался прямолинейно и равномерно в соответствии с законом инерции, то его было бы очень трудно спасти. Возглас «Человек за бортом!» звучал бы в космосе действительно как сигнал неотвратимой катастрофы. Однако фактически дело обстоит не так трагично. Космос сам возвращает обратно своих пленников!

Рассмотрим подробнее движение человека, оттолкнувшегося от космического корабля. Представим себе систему координат, связанную со спутником. При этом допустим, что спутник стабилизован относительно Земли.

Это значит, что определенная ось спутника все время направлена к центру Земли. Другими словами, спутник вращается относительно оси (уже другой), перпендикулярной к плоскости его орбиты и проходящей через центр Земли, и совершает один оборот вокруг этой оси при одном обороте вокруг земного шара. Именно так движется Луна, обращенная к Земле все время только одним полушарием.

Подобная система координат очень удобна с практической точки зрения: именно в этой системе будет воспринимать все происходящее вокруг экипаж, находящийся на спутнике или поблизости от него.

Однако вращающаяся система координат не позволяет применять обычного закона инерции. Эта система не является «инерциальной», в которой обычно решаются все задачи механики.

Поэтому во вращающейся системе координат всякое тело, движущееся по инерции, описывает круг, а не двигается по прямой, как в обычной инерциальной системе. Полный круг оно проходит за время полного оборота системы координат, связанной со спутником, вокруг Земли.

Из сказанного следует, что человек, оттолкнувшись от спутника, будет двигаться по окружности в системе координат «спутник — человек». После одного оборота спутника вокруг Земли человек совершает в системе координат «спутник — человек» тоже полный круг и вернется к спутнику со стороны, которая противоположна той, от которой он оттолкнулся. Диаметр круга, описанного человеком, будет во столько раз меньше среднего диаметра орбиты спутника, во сколько раз скорость человека относительно спутника, приобретенная им при отталкивании, меньше скорости движения спутника по орбите вокруг Земли.

На этом основании можно определить, что в случае, если спутник летит на высоте того же порядка, что и высота полетов первых советских космонавтов, диаметр окружности, измеренный в километрах, будет численно равен скорости отталкивания, измеренной в метрах в секунду, умноженной на 1,7. Если оттолкнуться от спутника с силой, соответствующей прыжку на высоту одного метра (в земных условиях), то полученная скорость будет равна 4,5 м/сек и диаметр окружности во вращающейся системе координат будет равен, примерно 7,7 километра. Время движения по этой окружности будет равно периоду обращения спутника вокруг Земли, то есть примерно полутора часам.

Разумеется, все это справедливо лишь при движении космонавта в плоскости орбиты. Кроме того, необходимо, чтобы центр окружности, по которой движется космонавт, был расположен приблизительно на таком же расстоянии от центра Земли, как и центр тяжести космического корабля. Это будет осуществлено, если космонавт оттолкнулся от корабля вверх или вниз по отношению к Земле.

Если же человек оттолкнется от спутника в направлении, перпендикулярном плоскости орбиты, то он будет двигаться в системе координат «спутник — человек» по прямой подобно маятнику, колеблясь около спутника. Максимальное удаление от спутника будет равно половине диаметра рассмотренной выше окружности, которую человек описывает, двигаясь в системе координат, свя

35