Вопросы для «Команды на Марс»
Дмитрий Пайсон
ЧАСТЬ 2
Вопрос 1. Космическая почта
Уже сегодня космонавты на борту Международной космической станции могут позвонить по телефону родным. Могут узнать о новостях через Интернет. А вот когда впервые в истории на орбиту была доставлена обыкновенная, «бумажная» почта – свежие газеты и письма от родных и близких?
Ответ на вопрос: Первыми космическими почтальонами стали советские космонавты Алексей Елисеев и Евгений Хрунов. 16 января 1969 г., после того, как их «Союз-5» под командованием Бориса Волынова состыковался с «Союзом-4» Владимира Шаталова, Елисеев и Хрунов перешли на борт этого корабля и доставили Шаталову свежие газеты с сообщениями о его полете, письма от родных и от руководителей полета. Это была первая в мире стыковка двух пилотируемых космических кораблей.
Вопрос 2. Боевая раскраска
Еще со времен первых боевых аэропланов, летчики старались раскрасить свои «фарманы» и «ньюпоры» пострашнее. До сих пор на крылатых ракетах и современных истребителях то и дело попадаются акульи морды, кабаньи клыки и прочие атрибуты сильных и свирепых зверей. А вот для баллистических ракет и космических ракет-носителей – сложных летательных аппаратов, которые требовалось много испытывать и отлаживать - в свое время установилась другая мода. На их корпуса наносили узор в виде «шашечек» или вертикальных продольных полос. Вопрос командам – это были только декоративные элементы, или за этой «модой» крылись иные соображения?
Ответ на вопрос: Шашечки и полосы, конечно, наносились не для красоты, а для того, чтобы в процессе испытаний ракет приблизительно оценивать, а потом – по данным киносъемки – определять точнее скорость подъема и угловую скорость вращения ракеты. Граница между полосами или шашечками хорошо видна невооруженным глазом (тем более при изучении кинопленки), и по скорости ее смещения можно легко определить скорость вращения ракеты вокруг оси или скорость ее вертикального движения.
Вопрос 3. Зодиак
В 1965 г. американцы запустили свой первый многоместный космический корабль «Джемини» - через полгода после нашего «Восхода». В космос двухместную капсулу подняли Вирджил Гриссом и Джон Янг. Вопрос командам – в честь какого из знаков Зодиака назван корабль «Джемини»?
Ответ на вопрос. Джемини – означает «близнецы». Подходящее название для первого двухместного космического корабля.
Вопрос 4. Сверху видно все…
Одна из наиболее популярных «профессий» околоземных научных спутников – астрономическая. Наши «Астрон» и «Гранат», американский «Хаббл», телескопы на «Салютах», «Скайлэбе», модуле «Квант» - среди них. Но вот вопрос – а почему бы не наблюдать те же самые туманности и созвездия с Земли? Ближайшая к нам звезда – Проксима – и та отстоит от Земли примерно на 40 трлн. километров (а это – четверка с 13 нулями). Пусть астрономический спутник удаляется от Земли даже на 200 тыс. км (как «Астрон») – все равно, к звездам он от этого ближе не становится. Вопрос – зачем же тогда тащить телескопы в космос?
Ответ на вопрос. Основная причина – стремление избежать влияния атмосферы Земли. Она существенно ослабляет ультрафиолетовое и практически не пропускает рентгеновское излучение, а видимый свет звезд существенно искажается. Спутники, выведенные за пределы атмосферы, позволяют избавиться от этого «светофильтра» и наблюдать за интересными объектами во Вселенной в таких диапазонах спектра, которые на Земле недоступны.
Вопрос 5. Есть ли жизнь … на Земле?
Перед запуском одной из первых автоматических лунных станций, ученые предлагали установить на борту некий датчик, позволяющий определить наличие жизни на Луне. Но спускаемый аппарат оказался слишком тяжелым, для датчика не находилось места – а ученые настаивали. К тому же появились сомнения в том, что он вообще будет работать. Уже на космодроме руководитель работ принял «генеральское» решение. Вопрос – а что бы сделали вы?
Ответ на вопрос. «Выбросьте ваш датчик в степь рядом со стартовой площадкой («за бугор»), - посоветовали создателям прибора. «Посмотрим, что он покажет…» Датчик выбросили в казахстанской степи, и он наглядно продемонстрировал, что… жизни на Земле нет! Таким образом, вопрос был снят – на Луну никчемный прибор не полетел.
Вопрос 6. Везем ракету
Начиная с середины 60-х годов, СССР и США участвовали в «Лунной гонке». Для высадки на Луну проектировались гигантские ракеты – Н-1 у нас и «Сатурн-V» - у американцев. Одной из ключевых проблем оказалась транспортировка гигантских ракетных ступеней (более 10 м в диаметре!) с заводов-изготовителей на космодром. Ступени Н-1 нужно было везти из Куйбышева на степной Байконур, ступени «Сатурна» - из Хантсвилла, штат Алабама, и с заводов на тихоокеанском побережье на космодром на мысе Канаверал, стоящий на атлантическом побережье штата Флорида. Перевезти такие грузы по железной дороге было невозможно; самолетов подобной грузоподъемности не существовало. Тем не менее, и мы, и американцы смогли решить проблему. Впрочем, на космодроме Байконур для этого пришлось создавать филиал куйбышевского завода; а вот на Канаверале ничего «дополнительного» строить не пришлось. Вопрос командам – почему американцы, в отличие от нас, смогли решить транспортную проблему «малой кровью»?
Ответ на вопрос: Поскольку Канаверал стоит на океанском побережье, ракетные ступени смогли возить баржей – по Миссисипи и по Мексиканскому заливу, или через Панамский канал. Река Сырдарья в районе Байконура не судоходна, и поэтому в конце концов пришлось возить из Куйбышева отдельные элементы ракеты, а для их сборки создавать на Байконуре целое сборочное производство.
Вопрос 7. На каком языке разговаривать, или При чем тут бутылка?..
Летом 1975 г. состоялся первый в истории международный космический полет – стыковка советского «Союза» и американского «Аполлона». Двое космонавтов и три астронавта провели на борту состыкованных кораблей несколько научных экспериментов, а после расстыковки «Союз» и «Аполлон» смоделировали искусственное солнечное затмение – американский корабль выступал в роли тени Луны, а экипаж «Союза» фотографировал солнечную корону. Чтобы реализовать такую сложную международную программу, потребовалось решить массу вопросов. Не последней была языковая проблема. На каком языке должны были общаться между собой космонавты и астронавты на борту состыкованных кораблей?.. Советские экипажи старательно учили английский, американцы – русский язык, но окончательное решение подсказали… бутылка с узким горлышком и обыкновенный стакан. Ведь, как известно, наливать из узкого горлышка в широкий стакан гораздо проще, чем наоборот. Вопрос командам – так какое решение было принято по «языковой проблеме»?
Ответ на вопрос: Было решено, что с каждым из космонавтов следует говорить на его родном языке. Подобно тому, как из бутылки с узким горлышком гораздо легче перелить что-нибудь в широкий стакан, чем наоборот, американский астронавт гораздо лучше поймет своего коллегу, который обратится к нему на английском, чем на русском языке. Удобнее оказалось, чтобы словарный запас и «привычка к языку» были более развиты на «принимающей» стороне.
Вопрос 8. Где поставить двигатель?
Наш «Буран» и американский «Спейс Шаттл» очень похожи [нужно бы картинку и дальше показывать по ней]. Самая главная разница – то, что на отечественном «Буране» основные двигатели установлены на ракетном блоке, который выводит «космический самолет» на орбиту, а затем сгорает в атмосфере, а на американском корабле двигатели размещены на самом «самолете», который возвращается на Землю и потом используется повторно. У обоих вариантов есть по одному существенному преимуществу. Пожалуйста, определите – чем лучше такая схема, как на «Шаттле», и чем – такая, как на «Буране».
Ответ на вопрос: При американской схеме, двигатели возвращаются на Землю и их можно тоже использовать повторно. При отечественной схеме, вместо орбитального самолета «Буран» на ракетном блоке можно установить любой другой тяжелый груз для доставки в космос, а на «Шаттле» можно выводить на орбиту только сам «Шаттл».
Вопрос 9. Жми на тормоза!
Как известно, чтобы затормозить автоматическую станцию или пилотируемый аппарат у Луны или у поверхности астероида – там, где нет атмосферы – применяется реактивное торможение. Аппарат практически падает на поверхность, затем в расчетный момент включаются реактивные двигатели торможения, аппарат замедляется и с небольшой скоростью садится на поверхность. Если не успеешь затормозить – разобьешься, врежешься в поверхность с нерасчетной скоростью. А что произойдет, если выдать тормозной импульс преждевременно или более сильный, чем надо?
Ответ на вопрос. В общем, тоже разобьешься. И в том, и в другом случае скорость снижения достигнет нуля высоко над поверхностью. Спускаемый аппарат «повиснет в воздухе», а затем возобновит свободное падение, и к моменту удара о грунт разгонится достаточно, чтобы разбиться. Поэтому момент и величина импульса должны тщательно рассчитываться.
ЧАСТЬ 3
Вопрос 1. Межпланетный турнир
Известно, что самые продолжительные или самые дальние космические полеты международная Федерация авиационного спорта регистрирует в качестве мировых рекордов. А по какому виду спорта был впервые проведен турнир между космическими и «земными» участниками?
Ответ на вопрос: Этот вид спорта – шахматы. Летом 1969 г. экипаж «Союза-9» - Андриян Николаев и Виталий Севастьянов – сыграли, пользуясь каналом космического телевидения, партию со «сборной Земли». Матч завершился вничью.
Вопрос 2. Воздушно-космический шарик
Обыкновенный воздушный шарик – один из первых летательных аппаратов, с которыми мы сталкиваемся в детстве. Большие воздушные шары поднимали в воздух людей еще до появления первых самолетов. А какие устройства на борту космического корабля практически аналогичны по принципу действия надувному воздушному шарику?
Ответ на вопрос: Надутый воздухом воздушный шар – почти точная модель двигателя ориентации на сжатом газе. Если надуть шарик и отпустить его полетать, не завязывая, вырывающаяся струя сжатого воздуха создаст самую настоящую реактивную тягу. Если прикрепить шарик к конструкции космического корабля, а в горловину вставить сопло – будет создаваться реактивный управляющий момент. Такая система ориентации использовалась, например, на гагаринском «Востоке», только вместо воздушных шариков с воздухом использовались шар-баллоны со сжатым азотом[1].
Вопрос 3. Звездные войны?..
Космонавтам следует быть готовым ко всяческим неожиданностям. Поэтому на борту кораблей «Союз» обязательно имеется оружие – трехствольный пистолет. С кем же собирались воевать советские, а потом и российские космонавты?
Ответ на вопрос: Конечно, на орбите пистолет – без особой надобности (тем более, что последствия стрельбы внутри герметичных корпусов станций и кораблей в невесомости нетрудно себе представить). «Трехстволка» (дробь, пули, сигнальные ракеты) входит в состав носимого аварийного запаса (НАЗ) кораблей семейства «Союз» и предназначена для охоты и обороны от хищников в случае приземления «Союза» в незапланированном районе (тайга, джунгли…), на тот случай, если космонавтам придется долго дожидаться спасателей. На практике пистолет ни разу не использовался, хотя «опытные стрельбы» входят в программу тренировки экипажей «Союза».
Вопрос 4. Некрасивая ракета
Сегодня на ракеты, стартующие с российских и зарубежных космодромов, наносят и названия космических агентств, и эмблемы, иногда даже рекламные надписи и логотипы компаний… А когда в середине 60-х гг. в свои первые полеты отправлялась ракета «Протон» - самая мощная из сегодняшних отечественных ракет-носителей – ее даже не красили. Так и стояла ракета на старте, с «голыми» сварными швами и линиями заклепок на алюминиевой конструкции. Вопрос – зачем это было сделано, неужели краски пожалели?..
Ответ на вопрос: При первых запусках «Протона» из конструкции ракеты старались «выжать» все, что возможно, с тем, чтобы снизить ее вес, а значит – увеличить массу полезной нагрузки. Масса краски, необходимой для окраски этой ракеты – около 300 кг. Не слишком заметная экономия, по сравнению с 600-700 тоннами (столько весит заправленный «Протон»), но все-таки.
Вопрос 5. Четверорукие космонавты
Начиная с 1983 г., на советских спутниках «Бион» в космос летали необычные экипажи – по две макаки-резуса. Поскольку организм обезьян все же существенно ближе к человеческому, чем у собаки или морской свинки, эти полеты позволили исследовать особенности мозговой и нервной деятельности, лучше понять особенности влияния невесомости на приматов (а как известно, и мы, и макаки – приматы). Для проведения экспериментов на головах макак закрепляли электроды, а чтобы четверорукие члены экипажа не могли их сорвать – защищали электроды легким металлическим шлемом-кольцом. После полета кольцо не снималось – «космонавтов» так и выпускали обратно в стадо в «полетных шлемах». Вопрос – что происходило с «космическими обезьянами», вернувшимися обратно в общество себе подобных?
Ответ на вопрос: Ни у кого из сородичей не было на головах таких блестящих шапочек, как у макак, слетавших на «Бионе»! Обезьяны-космонавты моментально занимали в стаде лидирующее положение – становились прямо-таки «королями».
Вопрос 6. Затворники
После возвращения первых американских астронавтов с Луны в 1969 г., вместо торжественной встречи под оркестр их ожидало… строгое заключение в изолированном помещении на борту поднявшего их корабль на борт авианосца. Лишь после нескольких дней такой отсидки Нейла Армстронга, Эдвина Олдрина и Майкла Коллинза выпустили на свободу, принимать вполне заслуженные почести и награды. Впрочем, через какое-то время такой порядок отменили – астронавты последних лунных экспедиций через заточение не проходили. Вопрос – зачем это делалось, и почему такой порядок был отменен?
Ответ на вопрос: До тщательного анализа доставленных с Луны образцов и проверки состояния здоровья самих астронавтов теоретически сохранялся риск доставки с Луны на Землю какой-нибудь смертельной инфекции, от которых у землян не было иммунитета. Поэтому первых лунных путешественников содержали в медицинском карантине. После того, как ученые окончательно убедились, что Луна совершенно безжизненна, карантин для вернувшихся астронавтов был отменен.
Вопрос 7 (шуточный). Третья графа
На одном из российских Интернет-сайтов размещена «Энциклопедия непознанного» - сборник статей различных авторов о загадках Вселенной, путешествиях во времени, контактах с внеземными цивилизациями… Составители энциклопедии стараются представить самые разные точки зрения, не отвергая даже весьма диковинные статьи о контактах с внеземным разумом и «заколдованных местах». Ведется аккуратная статистика авторов «Энциклопедии» - их пол, возраст, место жительства. Пробелов и прочерков здесь нет. Среди авторов – около двух третей мужчин, треть – женщины… но в табличке «Пол» базы данных есть и третья графа, в которой присутствует единственный представитель. Кто он?
Ответ на вопрос: В «Энциклопедии непознанного», которую на протяжении многих лет аккуратно составляет Вадим Чернобров, помимо мужчин («М») и женщин («Ж») фигурирует также автор, обозначенный «И». Это означает – «Инопланетянин», а попал он в Энциклопедию, надиктовав словарную статью о своей планете одному из «человеческих» авторов, который утверждает, что находится с ним в телепатическом контакте.
Вопрос 8. Звезды на флагах
Небесные светила – звезды, Солнце, Луна – всегда были излюбленными символами мощи, величия и благосостояния. Поэтому их много и охотно изображали и продолжают изображать на гербах и флагах самых разных стран мира. Например, звезду и полумесяц можно встретить на флагах многих мусульманских государств – Алжира, Туниса, Турции… Однако с точки зрения ученого-астронома далеко не все флаги безукоризненны. Ниже изображен один из вариантов флага Турции[2] и флаг Алжира. На обоих – звезда и полумесяц. Однако «астрономическая ситуация», изображенная на одном из флагов, вполне возможна, второй же – откровенно «фантастический». Вопрос – какой из флагов близок к реальности?
Вариант флага Турции
Флаг Алжира
Ответ на вопрос: В принципе, звезда и полумесяц могут расположиться в небе так, как на флаге Турции (звезда за пределами окружности «полной Луны»). А вот на флаге Алжира звезда попадает между «рогами» полумесяца, а значит, находится между Луной и Землей (поскольку невидимая часть лунного диска находится в тени Земли). Такого, естественно, быть не может.
Вопрос 9, классический
Существуют «вечные вопросы», которые задавали ученикам еще в Навигацкой школе, основанной Петром Первым. К их числу и относится следующий вопрос: что больше весит – килограмм железа или килограмм пуха? Но, поскольку наше соревнование относится к области межпланетной, усложним задание. Кстати, и пух заменим более современным пенопластом. Итак, что больше весит: килограмм железа или килограмм пенопласта – на Земле, в космическом корабле на пути к Марсу и на спутнике Марса Фобосе?
Ответ на вопрос: Вес, по определению – сила, с которой тело действует на опору или подвес. Если никакие другие силы не действуют, вес любого тела с массой 1 кг равен примерно 9,8 Ньютона («g» Ньютонов, если быть совсем точными). Но, поскольку на поверхности Земли на тела действует еще и выталкивающая (Архимедова) сила, равная весу воздуха в объеме взвешиваемого тела, килограмм железа будет весить больше килограмма пенопласта (большой «кусок» пенопласта будет сильнее выталкиваться воздухом). В состоянии невесомости оба килограмма весят одинаково – нисколько. А на поверхности Фобоса атмосферы нет, и железо с пенопластом тоже весят одинаково, но существенно меньше, чем на Земле.
[1] Этот вопрос можно было бы сопроводить демонстрацией – показывать командам надутый шарик, а при ответе на вопрос его отпускать полетать. Существенный момент – что показывать следует именно не завязанный шарик, удерживая горловину пальцами – вероятно, это должно натолкнуть на правильную мысль.
[2] «Один из вариантов» - потому, что изображение флага немного «усовершенствовано» в графическом редакторе, чтобы сделать нижеописываемый эффект более наглядным. На геральдику и международные отношения повлиять это не должно…
