Космос наш: как сибирские учёные помогли человеку улететь к звёздам

12 апреля 1961 года Юрий Гагарин совершил первый полёт в космос — добродушная улыбка лётчика и его бодрое «Поехали!» стали триумфом советской космонавтики. Чтобы этот полёт состоялся, учёные по всей стране ломали головы, как же сделать такую ракету, которая бы выдержала все опасности неизведанного космоса, — здесь не обошлось без идей учёных Сибирского отделения Академии наук. Сам Сергей Королёв попросил учёных новосибирского Академгородка изготовить такой сплав для ракеты, которую планировали отправить на Луну, — и у них получилось. Вскоре советский спутник первым облетел Луну и сфотографировал её обратную сторону, которая скрыта от землян. В честь Дня космонавтики НГС вспомнил, как новосибирцы помогали осваивать космос и что сейчас делают сибирские учёные для ракет и спутников.

В октябре 1959 года мир впервые узнал, как же выглядит обратная сторона Луны: советский спутник «Луна-3» первым облетел Луну и сделал снимки её скрытой от жителей Земли стороны. По нынешним меркам тот снимок был очень тёмный и шумный, но тогда эти кадры казались настоящей фантастикой, которая стала реальностью. «Луна-3» полетела в космос в том числе благодаря учёным Института гидродинамики СО РАН. Для ракеты-носителя требовались особо крепкие сплавы металлов, которые бы выдержали все перегрузки и условия космоса, но в природе таких не существовало и изготовить их известными способами у инженеров тоже не получалось. В 50-х главный конструктор ракетно-космической промышленности Сергей Королёв обратился к академику Михаилу Лаврентьеву с просьбой создать в Институте гидродинамики материал для ракетных двигателей корабля.

«Когда стало ясно, что нужно слетать на Луну и вернуться, встала проблема, что нужно создать соответствующий двигатель, который должен был много раз включаться и выключаться.

Сергей Королёв при встрече с Лаврентьевым сказал, что у него проблема — нужен материал для двигателя, но его в природе нет. Михаил Алексеевич пообещал попробовать и вызывал специалистов. Была разработана методика сварки взрывом, когда два разнородных материала, которые в принципе не могли быть сварены обычной электросваркой. С помощью взрыва их метали один на другой, получалось сварное соединение по всей поверхности. Дальше было почти как в фантастических фильмах. Из Москвы на личном самолёте Королёва доставляли заготовки в Новосибирск, здесь из них делали то, что нужно, и возвращали в Москву на том же самолёте», — рассказывает о первых годах работы Института гидродинамики СО РАН его бывший директор Анатолий Васильев.

Учёные Института гидродинамики создали композитный материал «титан-ниобий-титан», где металлы слоями шли друг за другом, — из него сделали сопла двигателей для ракеты. На этом работа на космическую промышленность для учёных не закончилась. В институте продолжали испытывать детали космических ракет и оборудование на прочность — отчасти они помогли полететь в космос Юрию Гагарину и другим советским космонавтам.

«Когда должен был полететь человек, была масса проблем с безопасностью. Выдержит ли скафандр? Выдержат ли стёкла иллюминатора? Всем же хотелось увидеть Землю сверху. Все представляли, что может произойти при ударе спутника с микрометеоритами. Институт занимался несколькими задачами. Во-первых, нужно было в земных условиях разогнать частички, которые могут там летать, до 15 километров в секунду. Можете такое представить? Первая космическая скорость 8 километров в секунду. Нужно было создать такие установки, чтобы разгонять до таких скоростей, а потом изучать взаимодействие быстролетящих тел с деталями, например иллюминаторами. Дальше привозили скафандры, в них стреляли с такими скоростями и смотрели, что с ними будет», — рассказывает Анатолий Васильев.

Практически в каждом институте Академгородка есть свои изобретения, которые используют для изучения космоса. Например, старший научный сотрудник Института ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН Антон Николенко помогает исследователям космоса наблюдать за тем, что происходит на Солнце и звёздах и как эти изменения могут повлиять на землян.

«То, что мы видим, — это так называемый видимый диапазон, но самое интересное про Солнце можно рассказать, наблюдая за ним в другом диапазоне, который сквозь атмосферу не проходит. Это мягкое рентгеновское и вакуумное ультрафиолетовое излучение. Если на Солнце произошла вспышка или какие-нибудь другие пертурбации на поверхности, видимое излучение практически не изменится, а вот мягкое рентгеновское увеличивается или уменьшается в десятки, сотни, а в некоторых диапазонах в тысячи раз. Для того чтобы это увидеть, мы вынуждены вытаскивать эти спектрометры и телескопы в космос, ставить их на спутники и наблюдать за Солнцем. Всплески излучения многое говорят о процессах, происходящих на более отдалённых звёздах», — рассказывает Антон Николенко о том, что изучает.

Предугадать на Земле, с какими условиями столкнётся техника в космосе, далеко не всегда просто: если на пути излучения стоит хоть какая-нибудь преграда — тоненькая плёночка или газ, — оно сильно поглощается, и чувствительность приборов может заметно снизиться. В лабораторию Николенко привозят различные спектрометры или отдельные детекторы, различные зеркала и решётки, чтобы измерить, насколько они отражают излучение, какова чувствительность детекторов и как приборы поведут себя после воздействия радиации.

Антон Николенко уже калибровал датчик для Института прикладной геофизики им. Е.К. Федорова: устройство отправится в космос на геостационарном спутнике «Электро-3» —

планируется, что спутник будет работать над экватором в районе острова Науру на геостационарной орбите 36 тысяч километров над Землей.

Также он сотрудничал со «Спектром-УФ» — «Всемирной космической обсерваторией — Ультрафиолет». Запуск аппарата намечен после 2026 года, он будет наблюдать за звёздами, а главное, поможет изучить их раннюю эволюцию и даже зарождение Вселенной.

Может показаться, что вся эта техника нужна только для изучения истории Вселенной и фундаментальной науки, но разработки ИЯФ также планируют использовать в проекте «Космический солнечный патруль», где будут наблюдать за связью Солнца с космической погодой и магнитными бурями, которые могут чувствоваться даже на Земле.

«Самое прямое применение для людей — это космическая погода. Наблюдаем за Солнцем, там произошла вспышка, корональный выброс — выброс солнечного вещества в сторону Земли. Заряженные частицы дошли до Земли, перекорёжили наше магнитное поле, заставили его сильно возмутиться, а это магнитные бури — сразу связь начинает хромать, особенно в высоких частотах», — объясняет Николенко.

Новинки для космической промышленности в Новосибирске разрабатывают регулярно: в конце марта команда сотрудников Института силовой электроники НГТУ получила золотую медаль на XXII Московском международном салоне изобретений и инновационных технологий «Архимед-2019» — вместе с АО «Информационные спутниковые системы» имени академика М.Ф. Решетнёва они изготовили преобразователь для систем электропитания постоянного тока перспективных аэрокосмических аппаратов.

Лёгкий компактный прибор скоро заменит прежние преобразователи энергии на спутниках, которые летают над Землёй.

«Предполагается, что он будет использоваться в спутниковых системах «Информационно-спутниковых систем». Само устройство — это преобразователь электрической энергии, он является частью системы энергопитания космического аппарата. На спутниках важна масса и габариты, а преимущество нашего устройства в том, что у него маленький габаритный размер, но большая мощность — превосходит то, что сейчас летает. Спутник питается сам от солнечной батареи — на борту находятся солнечные панели и аккумуляторы электрической энергии. Преобразователи, соответственно, позволяют заряжать аккумуляторы от солнечных панелей», — рассказывает о новинке ведущий конструктор Дмитрий Штейн.

Как объясняют разработчики, внедрение их устройства займёт ещё несколько лет — в космос их преобразователи полетят только лет через 5.

Новосибирск может похвастаться не только научными достижениями, но и кандидатом в космонавты-испытатели — в 2012 году уроженка Новосибирска Анна Кикина прошла отбор в отряд космонавтов Центра им. Ю.А. Гагарина. Сегодня Анна Кикина — единственная женщина в отряде российских космонавтов. Чтобы стать космонавтом, нужно пройти десятки сложных испытаний: НГС приготовил сложный тест о буднях на орбите — узнайте, возьмут ли вас в космос.