В этот день… №2-05 (11-21 декабря)
Вторая декада декабря продолжает тематику начала месяца: продолжим разговор о звёздных наблюдениях в космосе (уже с участием человека) и о старых, но весьма актуальных идеях в ракетном двигателестроении.
18 декабря 1973 года — старт космического корабля «Союз-13» (СССР).
Астрономическими исследованиями с помощью космических аппаратов занимались не только в США, но и в СССР (на первой ОС «Салют»). А 18 декабря 1973 г. в СССР на околоземную орбиту была выведена астрофизическая обсерватория «Орион-2». Она была установлена на специально модифицированном для этой цели пилотируемом транспортном космическом корабле «Союз-13».
«Союз-13» — первый советский специализированный пилотируемый космический корабль, предназначенный только для астрофизических исследований. Основная цель эксперимента — получение фотографическим путём ультрафиолетовых спектрограмм участков звёздного неба в диапазоне длин волн 2000–3000 Å. В состав обсерватории входили УФ телескоп, визирное устройство, блок электроники и пульт управления.
«Союз-13» был задуман как орбитальная астрофизическая обсерватория, способная решать широкий комплекс научно-исследовательских проблем. Программа восьмисуточного полёта предусматривала, в частности, проведение важных для астрономии и звёздной лоции сеансов спектрографирования звёзд с помощью установленной на борту системы телескопов «Орион-2». «Орион-2» — сложный прибор, сочетающий оптические, электронные, механические и электрические системы. Он крепился на специальной платформе, выведенной за борт корабля. В систему «Орион-2» входил менисковый телескоп для спектрографирования звёзд в ультрафиолетовом диапазоне до 9,5–10 звёздных величин на площади 20 квадратных градусов. Чтобы оптические части не искажали изображения вследствие резких перепадов температуры в космосе, они были изготовлены из кристаллического кварца. Была блестяще решена ещё одна важная проблема — точная ориентация прибора и дальнейшее слежение за избранным объектом. Телескопы после грубой наводки с помощью специальной наводящей системы могли обеспечить точность ориентации до 2–3 секунд дуги.
Большое место в полете отводилось спектрографированию и спектрозональной съёмке отдельных участков земной поверхности с целью изучения природных образований на территории Советского Союза — работе, имеющей большое значение для различных отраслей народного хозяйства. По программе медико-биологических исследований с использованием аппаратуры «Левкой» изучались особенности кровообращения головного мозга на различных стадиях периода адаптации. С помощью системы «Оазис-2» исследовались возможности получения белковой биомассы в условиях невесомости. В ходе научных экспериментов отрабатывались усовершенствованные приборы и методы ориентации, обеспечивающие высокую точность наведения телескопов.
Получаемые с помощью телескопа спектрограммы звёзд фиксировались на специальной высокочувствительной плёнке, причём каждый участок неба фотографировался с разными выдержками от одной минуты до двадцати минут, что позволило получить на каждой фотографии одновременно спектрограммы большого количества ярких и слабых звёзд. Во время полёта экипаж провёл 16 сеансов спектрографирования излучения звёзд различных участков неба. В результате были получены ультрафиолетовые изображения более трёх тысяч звёзд. Общее количество спектрограмм, пригодных для обработки — около 10000. Научная программа КК «Союз-13» предусматривала также проведение эксперимента по фотографированию земной поверхности в различных участках спектра солнечного излучения. Съёмка производилась специальным девятиобъективным фотоаппаратом, в котором одновременно использовались три фотоплёнки.
26 декабря в 11 часов 50 минут, спускаемый отсек корабля «Союз-13» благополучно приземлился в 200 километрах юго-западнее Караганды.
19 декабря 1930 года — отчёт ГДЛ «Теплоизоляция для камер сгорания реактивных двигателей» (СССР).
Один из первых отчётов сотрудника ГДЛ В. П. Глушко был посвящён исследованию теплозащитных покрытий (ТЗП), которые могут использоваться в камерах сгорания ЖРД.
Основное свойство ТЗП — высокая термостойкость, т.е. высокий нагрев без разрушения, и при этом низкий коэффициент теплопроводности. Такое покрытие будет иметь высокое тепловое сопротивление, определяемое отношением (δ/λ)min, т.е. разность температур, приходящаяся на толщину покрытия, ΔTmin = q∙(δ/λ)min будет большой.
Отсюда при неизменной температуре газов (Tʹ0г = Tʹʹʹ0г) температура силовой стенки (Tʹʹʹст г < Tʹст г) будет меньше (рисунок а, в). Если температура силовой стенки неизменна (Tʹʹʹст г = Tʹст г), то можно допустить более высокую температуру газов (Tʹʹ0г> Tʹ0г) (рисунок а, б). Необходимо отметить, что ТЗП стенок ЖРД используется как дополнение к наружному (регенеративному) и внутреннему охлаждению.
В. П. Глушко проанализировал 45 вариантов различных теплоизоляционных материалов. Всего им было произведено 165 опытов. Интересно, что одним из видов ТЗП была двуокись циркония. В настоящее время теплоизоляция, использующая двуокись циркония и составы на её основе, применяются в ракетном двигателестроении. Так, камера сгорания американского ЖРД XLR-99 (обзор №1-02 16–30.11.2015) имела керамическое покрытие из окиси циркония, толщиной 0,4 мм.
ЖРД второй ступени РН «Протон-К» — РД-0210, РД-0211, РД-0213 (обзор №1-12 16–30.04.2016), после доработки также имели ТЗП внутренних полостей камеры на основе двуокиси циркония.
Для камер двигателей, работающих с дожиганием генераторного газа после турбины, проблема охлаждения стояла остро с середины 60-х годов. При охлаждении камеры горючим (НДМГ) необходимо ограничивать температуру нагрева его в охлаждающем тракте камеры. Отсюда — необходимость снижения температуры горячей бронзовой стенки камеры путём нанесения на внутренней поверхности камеры сгорания (цилиндр + входная часть) ТЗП, которое берет на себя непосредственное воздействие продуктов сгорания, обладает низкой теплопроводностью, высокой жаростойкостью и противоэрозионным уносом. При доработке ЖРД РД0210, РД0211 и РД0213, специалисты КБ Химавтоматики сотрудничали с ведущими прикладными НИИ отрасли — ВИАМом, ЦНИИМАШем и НИАТом. Но предлагаемые технологии имели существенные недостатки: пористость покрытия, малая прочность сцепления покрытия с подложкой, разнотолщинность, отсутствие методов контроля свойств покрытия и т.п. Выбирать тип ТЗП и метод его нанесения пришлось специалистам КБХА — А. С. Степанову, А. И. Татарко, Л. М. Кругловой, М. И. Асрединову, В. А. Орлову, А. Н. Макаревичу. Было выбрано ТЗП из двуокиси циркония, метод нанесения — плазменный.
После многих экспериментов был достигнут успех, но частичный — ТЗП на входной части сопла так и не закрепилось. Через два десятилетия, в 80-е годы ХХ века, при создании двигателя РД-0256, задачу нанесения ТЗП на всех внутренних поверхностях камеры удалось решить. Правда, это было новое ТЗП «кермет» (80% двуокиси циркония и 20% нихрома).
А всё начиналось 86 лет тому назад.
11 — 20 декабря 1973 года — продолжение полёта первого основного экипажа ОС «Салют-6» (СССР).
20 декабря экипаж ОС «Салют-6» осуществил выход в космическое пространство для осмотра и контроля состояния внешних элементов конструкции станции в районе переходного отсека и расположенного на нем стыковочного узла и проведения, в случае необходимости, ремонтных операций. Возможные повреждения элементов конструкции стыковочного узла могли произойти в результате отклонения от предусмотренного режима причаливания КК «Союз-25». Кроме того, во время выхода космонавты испытали новый выходной скафандр «Орлан-Д».
В течение 1 ч 53 мин был открыт внешний люк переходного отсека. Во время пребывания в открытом космическом пространстве экипаж провёл работу на освещённом и теневом участках орбиты и подтвердил работоспособность стыковочного узла и других элементов станции. При выходе в космос Г. М. Гречко с помощью переносной цветной телекамеры передавал на Землю изображение элементов стыковочного узла и отдельных частей станции. Ремонт узла не потребовался и станция, в последующем, могла принимать одновременно два космических корабля.
При подготовке материалов были использованы следующие источники:
- Ежегодник Большой Советской Энциклопедии. — М.: «Советская Энциклопедия», 1974.
- Пионеры ракетной техники. Избранные труды (1929-1945). В. П. Ветчинкин, В. П. Глушко, С. П. Королев, М. К. Тихонравов. — М.: «Наука», 1972.
- Научно-технический юбилейный сборник. — Воронеж: КБ химавтоматики, ИПФ «Воронеж», 2001.
- Основы теории и расчета жидкостных ракетных двигателей. Книга 2. / Под ред. проф. В. М. Кудрявцева. — М.: «Высшая школа», 1993.
- Ежегодник Большой Советской Энциклопедии. — М.: «Советская Энциклопедия», 1978.
« | В этот день… №2-04 (1-10 декабря) | В этот день… №2-06 (21-31 декабря) | » |