"Черный ящик" для искусственного спутника Земли

Обычно искусственные спутники Земли входят в плотные слои атмосферы и сгорают в них вдалеке от густонаселенных районов или же над поверхностью океана. Однако так обстоит дело не всегда. В 1960 году большой кусок советского "Спутника 4" упал прямо на перекресток дорог в американском городе Манитовок, штат Висконсин. В июне 1969 г. множество мелких фрагментов спутника упало на палубу японского грузового судна. В 1978 году части конструкции советского "Космоса 954" оставили радиоактивный след в канадской провинции Северо-западные территории. Если вспомнить недавнюю историю, то в январе 1997 года огромный топливный бак ракеты "Дельта II" упал прямо во дворе жилого дома в Джорджтауне, штат Техас. Несколькими годами спустя точно такой же бак упал с неба в окрестностях Кейптауна, Южная Африка. И, наконец, в марте прошлого года титановый бак для сжатого газа с ракеты "Ариан" упал на дом в городе Касамбия, Уганда.

В настоящее время специалисты по эксплуатации спутников пытаются понять, каким образом относительно крупным фрагментам конструкции удается избежать полного сгорания при входе в плотные слои атмосферы. Для этого важно уяснить специфику процессов, происходящих с космическим кораблем во время его падения, и откорректировать математические модели, используемые при проектировании космических аппаратов. Для этих целей последние пару лет эксперты американской компании Aerospace Corporation, расположенной в г. Эль-Сегундо, Калифорния, ведут разработку "черного ящика" для спутников, аналогичного бортовым самописцам, устанавливаемым на самолетах, и предназначенного для сбора информации о процессе сгорания спутника на финальной фазе полета. В перспективе анализ информации, полученной таким образом, позволит разработать конструктивные принципы, позволяющие спутникам сгорать в атмосфере без остатка, избавив землян от вечного риска.

Размером "черный ящик" напоминает книгу в мягком переплете, монтируется внутри спутника и защищается от высоких температур при падении в атмосфере с помощью собственного теплового экрана. Это позволит ящику остаться целым даже при полном сгорании спутника, на борту которого он был установлен. Прибору не требуется телеметрия, внешние датчики или устройства питания - все необходимое размещено в пределах корпуса. С помощью термовыключателя устройство, установленное на борту спутника или ступени ракеты-носителя, включится автоматически, когда температура превысит установленный порог. Внутри "черного ящика" размещены датчики очень маленького размера, в том числе акселерометры и микросхема навигационной системы GPS, позволяющие записывать на носитель информацию о механических нагрузках и напряжениях, действующих на него при падении. Устройство отличается дешевизной, полной "самодостаточностью" и долговечностью. После фазы разогрева при прохождении на высокой скорости верхних слоев атмосферы у аппарата есть до столкновения с Землей от пяти до семи минут свободного падения, в течение которых он должен сбросить собранную информацию на один из спутников - по всей видимости, на спутник серии "Иридиум". Конструкция "черного ящика" запатентована.

В настоящее время стандарт безопасности НАСА предписывает учитывать возможность падения орбитального аппарата на Землю при его конструировании. Стандарт, в частности, ограничивает использование на борту тугоплавких материалов, таких, как титан, бериллий или нержавеющая сталь. Однако нормы следовало бы пересмотреть, поскольку, с одной стороны, даже детали из сверхпрочных материалов могут при падении рассыпаться на столь мелкие частицы, что они не будут представлять никакого вреда, а с другой стороны, даже плавящиеся при относительно низкой температуре металлы, такие, как алюминий, вполне могут долететь до Земли в виде огромных глыб. Многое зависит от формы и массы элементов конструкции. Однако, по мнению разработчиков "черного ящика", выработка единых требований к конструкции космических аппаратов не предполагается ввиду значительных различий в их размерах и, в меньшей степени, в функциональном назначении. Политика НАСА и правительства США в этом смысле отличается гибкостью и предполагает лишь определение конкретных стандартов безопасности, методы достижения которых определяются самими разработчиками.

Источник: по материалам Space.com