Кинофантастика - Леук Ролан - Страница 7

Рандеву на орбите

В фильме нет отрицательного героя, эта роль отдана законам физики, управляющим орбитальной механикой. С ними и ведет постоянную борьбу Стоун, перебирающаяся со станции на станцию. Ее трудности проистекают из того обстоятельства, что преследование в космосе — совсем не то же самое, что преследование в автомобиле внизу, на Земле. Во втором случае для поимки объекта преследования достаточно разогнаться быстрее него. В космосе наращивание скорости с целью достижения намеченной отметки приводит к неожиданным последствиям, так как на движущиеся объекты воздействует также земное притяжение. Для успеха космического рандеву мало попасть в нужный момент в нужное место, требуется обладать еще и нужной скоростью. Вспомним, что для поддержания определенной орбиты объект должен иметь высокую скорость и что две разные орбиты — это и две разные скорости (скорость уменьшается с сокращением радиуса орбиты). Изменение скорости немедленно приводит к изменению орбиты! Поэтому настигнуть спутник, летящий на одной с вами орбите, чрезвычайно трудно. Привычный образ мыслей побуждает нас и здесь действовать, как на шоссе: спутник и я движемся с одной скоростью, так как находимся на одной орбите. Я ускорюсь и поймаю его!

Что тут не так? Все! Устремляясь к цели, вы увеличиваете свою суммарную энергию и вылетаете на более удаленную от Земли орбиту, уменьшив этим свою орбитальную скорость! И наоборот, направившись в противоположную цели сторону и уменьшив свою суммарную энергию, вы переходите на более близкую к Земле орбиту и увеличиваете свою орбитальную скорость. Вы никогда не достигнете одного и того же места, двигаясь с одной и той же скоростью. Если два объекта находятся на разных орбитах, то задача все равно остается сложной, но уже ближе к осуществлению! Поскольку скорость на орбите зависит от радиуса орбиты, предметы на разных высотах движутся с разными скоростями. Трудность в том, что для перехода с орбиты на орбиту нужно добавлять или сбрасывать сотни, а то и тысячи километров в час, причем проделывать это в строго определенный момент. К тому же орбиты могут быть наклонены друг к другу, что заставляет корректировать также и направление своего движения. В действительности космический телескоп и МКС имеют совершенно разные орбиты: телескоп летит на 200 км выше станции, и его орбита наклонена на 28,5° к плоскости экватора, тогда как наклон орбиты МКС — 51,6°. Быстрое вычисление показывает, что скорость телескопа на 450 км в час меньше. Та же трудность существует с китайской станцией «Тяньгун»: если радиус ее орбиты близок к радиусу орбиты МКС, то наклон составляет только 42,8°. Устроить космическое рандеву, включая только посадочные силовые установки модуля «Союз» (существующие на самом деле!), практически нереально. Идея использовать такую установку, как космический двигатель[15], хороша, но не лишена серьезных недостатков. Вспомним, что для точного маневрирования объекта в космосе желательно, чтобы за каждым толчком следовал импульс в противоположном направлении, как у космического кресла Ковальски. Силовая установка типа «огнетушитель» на это неспособна. К тому же если ее тяга происходит не по оси, проходящей через центр гравитации тела Стоун, то она начнет быстро вращаться! Наконец, для эффективности этой тяги двигаться следует спиной к цели, пятясь, что тоже не облегчает маневр. Поэтому ухищрения, к которым прибегает Стоун со своей силовой установкой для сближения со станцией «Тяньгун», никогда не позволили бы до нее добраться.

Возвращение в атмосферу

Добравшись все-таки до китайской станции и устроившись в ее спасательной капсуле, Стоун падает на Землю. Поверхность капсулы раскаляется докрасна из-за аэродинамического трения. Даже при слабой плотности верхних слоев атмосферы это трение очень существенно, так как скорость вхождения капсулы в атмосферу примерно равна ее скорости на орбите, составляя порядка 28 тыс. км/ч. Температура наружных деталей может достигать 2000 °C, поэтому капсула должна иметь термический щит. Эта защита совершенно необходима, как показывает взрыв челнока «Колумбия» при возвращении на Землю 1 февраля 2003 года из-за повреждения его термозащиты еще при старте. Трение в атмосфере приводит к торможению капсулы, падение которой перестает быть свободным, то есть под воздействием одной гравитации. Это замедление может достигать высоких величин и в несколько раз превысить земное притяжение, создавая внутри капсулы искусственное тяготение. При этом в фильме шлем от скафандра Стоун продолжает плавать по кабине, как на орбите! Эта ошибка тем удивительнее, что замедление в фазе вхождения в атмосферу и его воздействие на астронавтов достоверно показаны в других фильмах. Уже после съемок пришлось приложить старания, чтобы добавить плавающий шлем в сцене, где правильнее было бы без этого обойтись. Можно было бы неплохо сэкономить, просто дав создателям фильма кое-какие советы из области физики…

Оборвем в этом месте анализ, хотя обсуждения достойны и многие другие научные и технические аспекты фильма, отдельные из которых, например пожар на МКС, производят сильное впечатление. Альфонсо Куарон очень стремился к реалистичности, особенно удачно у него получились космические виды. Например, даже звездное скопление Плеяды, созвездия Тельца и Орион показаны в его картине правильно! Отметим также, что она завершается обзором эволюции жизни на Земле, адресованным, вероятно, американским поборникам теории креационизма… Как, разве вы не заметили? Вынырнув из озера, куда рухнула капсула, Стоун с трудом выползает на берег, еле-еле выпрямляется и гордо, даже, можно сказать, с вызовом смотрит в небеса!

В конечном счете кинокартина «Гравитация» при всех огрехах сценария производит великолепное визуальное впечатление. Но, как вы догадались, его создателей интересовало другое: благодаря им у нас появился отличный предлог поговорить об орбитальной физике!

Благодарность

Выражаем благодарность Кристофу Бонналю из Национального центра космических исследований (Франция) за ценные сведения о космическом мусоре и о несчастных случаях в космосе.

Что почитать и посмотреть

• Полетом при g = 0 можно полюбоваться по адресу: https://www.youtube.com/watch?v=lVTTpKShVtE.

• Опыт Дэвида Скотта с падением предметов в экспедиции «Аполлона-15» выложен по адресу: https://www.youtube.com/watch?v=03SPBXALJZI.

Глава 3.

«Интерстеллар»: прогулка в черной дыре

На Земле разразилась страшная экологическая катастрофа, планета умирает, на ней бушуют ураганные ветры и пыльные бури[16]. Падают урожаи, не хватает еды… В условиях недостатка ресурсов человечество агонизирует. Группа ученых-затворников (НАСА!), ища выход, отправляет маленькую экспедицию в космос, на поиски новой Земли. Скитаясь по экзотическим планетам, герой в конце концов попадает в черную дыру, чтобы научить нас той истине, что пространству и времени неподвластна одна любовь…

Притом что «Интерстеллар» (Кристофер Нолан, 2014) не слишком цепляет зрительское внимание, этот фильм, заявляющий о своей преемственности с «Космической одиссеей 2001 года», представляет немалый педагогический интерес ввиду неоспоримой научной серьезности действия и добросовестности режиссера[17]. Правда, он подправил некоторые эпизоды — особенно те, где фигурирует черная дыра, — в ущерб научной точности: «в Голливуде даже черные дыры прихорашиваются», как сострил по этому поводу британский журнал «Нью сайентист». В итоге многие научные моменты фильма не могут не вызвать у зрителя недоверие[18]. Мы не станем задерживаться на этих подробностях, а поговорим о науке, чтобы привести кое-какие сведения, никак не вытекающие из некоторых сцен в фильме. Сосредоточимся на черной дыре Гаргантюа и на ее влиянии на окружающее пространство, что составляет сердцевину интриги. Итак, пристегните ремни: отправляемся к черной дыре!