Коли астронавта Уолла Ширра попросили назвати найпрекрасніше з того, що він бачив під час космічного польоту, він відповів: «Це розкривається парашут». Космічний корабель на орбіті досяг свого роду вершини, досягнення, якого домагалися величезними зусиллями. Однак, подібно альпіністові, котрий досяг вершини, космічний корабель, що знаходиться на орбіті, скоїв ще тільки половину свого польоту. «З самого початку ми чітко вирішили, що це буде щось на кшталт подорожі туди і назад», - любив говорити Ширра. Щоб повернутися додому з вершини або з орбіти, треба спуститися вниз, і слід ретельно обговорити маршрут спуску, так як він може виявитися таким же смертельно небезпечним, як і підйом.

Щоб повернутися на Землю, космічний корабель повинен вийти на точну траєкторію входження в атмосферу Землі під правильним кутом. Подібно до того як реактивний літак приземляється на коротку посадкову смугу в Андах, космічний корабель не має права на помилку. Виберете занадто пологий спуск - і космічний корабель вийде назад в космос через кривизни атмосфери, вже не маючи запасу палива для повернення. Занадто крутий кут - і космічний апарат розіб'ється, не встигнувши погасити швидкість в щільних шарах атмосфери. Щоб приступити до благополучного повернення, космічний корабель «Аполлон» входив в атмосферу під кутом 6,5 ° при похибки в півградуса.

Основна проблема повернення з орбіти в атмосферу Землі полягає перш за все в тому, як туди потрапити; і складність не стільки в висоті, скільки в швидкості. Якщо космічний апарат, що знаходиться на висоті орбіти в стані спокою, просто вільно падав би на Землю, подібно парашутисту, то повернення не представляло б особливих труднощів. Орбітальний космічний корабель, однак, не може це зробити через високу швидкість, з якою він рухається. Він може включити гальмівні ракети і повністю зупинитися - якщо для цього у нього будуть досить потужні двигуни і вистачить пального. Але щоб прискоритися від спокою до орбітальної швидкості в 28 000 км / год, він отримав всю міць цілої ракети-носія. Енергія, необхідна для гальмування від такого значення швидкості назад до нуля і рівна енергії розгону, повинна звідкись з'явитися. Ще не побудований жоден космічний носій, який був би в змозі вивести на орбіту таке джерело енергії, тому інженери-ракетники використовують тертя об атмосферу для уповільнення повертається космічного корабля і безпечного приземлення.

Тертя об повітря створює значні гальмують сили, але це ж тертя породжує величезну кількість теплоти. При такій «енергійної» швидкості температура носа надзвукового авіалайнера Конкорд досягає 350 ° C, а фюзеляжу - 95 ° C. Конкорд стикається з таким нагріванням при швидкості, що перевищує швидкість звуку всього в два рази. Орбітальна швидкість супутника більше швидкості звуку в 25 разів, отже, космічний апарат, що опускається в атмосферу, повинен витримувати температури тертя об повітря в тисячі градусів. Створення космічного корабля, захищеного від такого жахливого випробування, було серйозною проблемою і для радянських, і для американських інженерів. Оскільки проблема була єдиною для всіх землян, кожна сторона розробила незначно відрізняються рішення.

Американські космічні капсули мали форму короткого конуса з тупим закругленим кінцем, чинним як теплозахисний екран, що оберігає від впливу щільних шарів атмосфери. Місячна місія «Аполлона» зіткнулася з ще більш серйозною проблемою, ніж повернення з орбіти, так як швидкість космічного корабля збільшилася до 32 швидкостей звуку (це приблизно 40 000 км / ч). Температура середовища, що оточує капсулу з повертаються астронавтами буде близько 2760 ° C. Нічого з того, що ми можемо створити, не здатна довго витримувати всю силу такого впливу. Тому інженери «Аполлона» створили теплозахисний екран космічного корабля за принципом абляціонного матеріалу: теплоізоляційний шар виготовлений у формі сот, в осередках якого знаходиться фенольні смола; вона буде плавитися і поглинати колосальну кількість теплоти, а потім відшаровуватися, несучи з собою тепло.

Щоб знизити силу зіткнення з атмосферою, космічний корабель «Аполлон» використовував невеликі маневрують мікродвигуни, що забезпечують автоматичне керування кораблем шляхом його орієнтування. Тупоноса капсула створювала максимальну силу лобового опору - і падала. Але за допомогою мікродвигунів пілот міг злегка нахилити корабель і таким чином, як би злегка плануючи, якийсь час «ковзати» вгору. Оснащена такою технікою, капсула «Аполлона» йшла по траєкторії «американських гірок», пірнаючи носом в щільні шари атмосфери, щоб зменшити швидкість, а потім йшла носом догори і охолоджувалася, перш ніж знову пірнути вниз. Два таких підйому знижували максимальну температуру і зменшували необхідну товщину теплоізоляційного шару.

Що йде вниз-вгору траєкторія «Аполлона» також допомагала зменшити перевантаження, яку повинні були відчувати астронавти на борту корабля. При натисканні гальм вашої машини, що йде на великій швидкості, вас з деякою силою кине вперед. Тепер уявіть, що ви тиснете на гальма при швидкості 40 000 км / год! Астронавти, що лежать в своїх кріслах спиною до теплозахисних екрану, відчували дедалі більшу силу «гальмівного» зниження швидкості, яка досягала більш ніж шестиразовій перевантаження, роблячи вага кожного космонавта більше 450 кг.

Конструкція капсули космічного корабля «Аполлон» забезпечувала максимальне управління за допомогою високих технологій і складного пристрою типово американського профілю. Радянські конструкції представляли собою вражаючу протилежність, так як їх творці керувалися принципом економії і простоти. Капсули космічних кораблів «Восток» і «Восход» були сферичними і не мали керованого маневрування при входженні в атмосферу. Вони були розраховані на «пасивне» управління орієнтацією під час повернення корабля: розташування важкого обладнання всередині капсули навмисно зміщало центр ваги корабля, і таким чином сфера природним чином поверталася однією стороною до атмосфери. Некерованим капсул доводилося каменем летіти вниз по простій балістичної траєкторії, яка створювала максимальну перевантаження - більш ніж восьмикратну. Пілоти винищувачів зазвичай втрачають свідомість при дев'ятикратною перевантаження.

Додому з Місяця: «Аполлон-8», сфотографований під час повернення на Землю, грудень 1968 року

Американські космічні капсули були одномісними, розміром трохи більше кабіни літака, до появи капсули «Аполлона», яка надавала трохи більше додаткової корисної площі. Всі капсули цих космічних кораблів були сконструйовані так, щоб при поверненні витримати входження в атмосферу. Радянські конструктори при створенні космічного корабля «Союз», який став основним кораблем радянських космонавтів, інакше підходили до цієї проблеми. «Союз» включав модуль повернення, ще й орбітальний модуль - «житлову кімнату». Разом вони представляли два окремих простору на кораблі. Все, що не треба було повертати на Землю (столова, туалетна або робоче орбітальне обладнання), знаходилося в орбітальному модулі, який закривався і відокремлювався перед входженням в атмосферу. В останньому модулі, повертається на Землю, знаходилися тільки самі космонавти, тому він був невеликим і компактним, максимально скорочуючи вагу важкої дорогої конструкції, яку треба було зробити такий міцної, щоб вона витримала вплив сил, що виникають при входженні в щільні шари атмосфери. Це було ще одне прояв типово радянського підходу.

Входження в щільні шари атмосфери піддає чутливі компоненти складної операційної системи космічного корабля колосальним навантаженням і, як виявилося, є найнебезпечнішою частиною космічної подорожі. У 1967 році Володимир Комаров на кораблі «Союз-1» впорався з цілою серією жахливих неполадок на орбіті, які змусили його перейти до небезпечного ручного управління, щоб приступити до повернення. Після того як капсула, в якій перебував космонавт, благополучно завершила вихід із гарячої фази повернення, його парашут, по жорстокою іронією долі, не зміг розкритися. Ув'язнений в капсулі, що падає у вільному падінні, Комаров загинув, розбившись об землю.

У 1971 році «Союз-11» здійснив м'яку посадку, але коли команда порятунку відкрила люк, то виявила всіх трьох космонавтів, які не могли в тісному просторі кабіни носити скафандри, мертвими [7] . Прямо перед входженням в атмосферу відкрився несправний клапан і випустив весь кисень в космос, позбавивши їх можливості дихати. Космічний корабель автоматично повернув їх мертві тіла на Землю.

Такі трагічні невдачі дозволяють нам ясно уявити всю небезпеку, пов'язану з поверненням на Землю. Так ми можемо оцінити неймовірні досягнення конструкторів, які роблять можливими успішне повернення. Жахлива перспектива повторення падіння Комарова, руйнування корабля або будь-який інший трагічної невдачі змушує інженерів обладнати кожен корабель кращими засобами захисту, які вони можуть створити.

Кожен космічний мандрівник, ступає на борт корабля, який вирушає в політ, готується вступити в Царство Небесне і увійти в книгу історії, побачити приголомшливі речі і зробити відважні вчинки, які призначені не для багатьох. Але коли він пристебнутий ременями безпеки і за ним закривається люк, він повинен не тільки передчувати нагороду, а й усвідомлювати, що за повернення на Землю він може поплатитися за вищої міри.

На цій фотографії Базза Олдрина на Місяці видно відображення Нейла Армстронга, липень 1969 року