Спасение «Аполлона-13»

«Говорит Море Спокойствия. Орел прилунился». Эти слова 20 июля 1969 года произнес с борта «Аполлона-11» астронавт Нил Армстронг, сообщив этими будничными словами о величайшем научном достижении человечества. Всего за девять лет до этого президент Кеннеди дал старт проекту «запустить человека на Луну и вернуть его на Землю до конца этого десятилетия». В тот момент ученые еще не знали, как они этого добьются, и уж точно они не думали о том, что полет на Луну состоится до наступления семидесятого года. Но изобретательность и талант оказались на высоте, и до окончания десятилетия похожий на жука спускаемый аппарат, названный «Орлом», благополучно опустился на поверхность естественного спутника Земли. Спустя несколько часов подполковник Армстронг стал первым человеком, ступившим на грунт неземного небесного тела, произнеся при этом знаменитую фразу: «Один маленький шаг человека, но гигантский прыжок всего человечества».

Всего через четыре месяца после исторического прилунения «Орла» посадку на Луну совершил спускаемый аппарат «Аполлона-12» «Неустрашимый». Ожидалось, что в апреле 1970 года спускаемый аппарат «Аполлона-13», «Водолей», совершит посадку в определенном месте лунной поверхности, на Фра Мауро.[28] Однако мы так и не услышали слов: «Это Фра-Мауро. «Водолей» прилунился». Потрясенный мир услышал совсем иное. Астронавт Джек Суайгерт произнес: «Алло, Хьюстон, у нас неприятности». Да, у астронавтов действительно возникли неприятности. На пути к Луне взорвался кислородный бак служебного модуля, от которого зависело само существование командного модуля! Кислород был необходим для соединения с водородом в топливных ячейках. Эта реакция была источником электрической энергии и воды для нормальной работы командного модуля. Без топливных ячеек командный модуль мог работать на ограниченном запасе воды и электрических батареях. Высадку на Луну, естественно, пришлось отменить, и началась разработка плана возвращения космического корабля на Землю. Батареи надо было, во что бы то ни стало, сохранить, чтобы сохранить энергию для маневрирования при входе в плотные слои земной атмосферы.

Путь к Земле должен был занять несколько дней, то есть слишком долго для астронавтов, находившихся на вышедшем из строя командном модуле. Согласно плану, астронавтам следовало перейти в лунный модуль, который должен был сыграть роль «спасательной шлюпки». «Водолей» был снабжен системой обеспечения кислородом, электрическими батареями, а также обеспечен запасами еды и воды, рассчитанными на время нахождения на лунной поверхности. Однако в лунном модуле не было достаточно реагентов для очистки атмосферы от двуокиси углерода; их не хватило бы на время пути к Земле.

Люди вдыхают кислород для того, чтобы клетки могли «сжигать» углеводы и жиры для производства энергии. Но, как при всяком сгорании органического вещества, при этом «горении» тоже образуется углекислый газ (двуокись углерода). Этот газ не ядовит, но он тяжелее воздуха, а, значит, вытесняет его, и, следовательно, любое скопление углекислого газа в замкнутом помещении неизбежно приводит к удушью. Такая ситуация на Земле складывается при выделении углекислого газа при извержениях вулканов или при разложении известняка (карбоната кальция). Углекислый газ затем просачивается в пещеры и может привести к смерти от удушья обитающих в пещере животных.

Классический пример – пещера близ храма Аполлона в Памуккале (Турция). Древние греки верили, что в этой пещере находился вход в подземное царство Аида, потому что всякий зверь, всякий человек, входившие в эту пещеру, никогда не возвращались. Сегодня мы можем объяснить, почему это происходило. Местность вокруг пещеры изобилует подземными горячими источниками. Когда горячая вода протекает по поверхности известняковых пород, они разлагаются с высвобождением диоксида углерода. Давление газа нарастает, и часть его растворяется в горячей воде. Происходит нечто вроде природного газирования. Потом эта насыщенная двуокисью углерода вода достигает дна пещеры, давление окружающей среды падает, и газ покидает воду, высвобождаясь из раствора. Двуокись углерода вытесняет из пещеры воздух, и всякий, кто туда входит, очень скоро теряет сознание и умирает от недостатка кислорода.

Очевидно, что выделяющийся в замкнутое помещение углекислый газ надо удалять. К таким замкнутым помещениям, в первую очередь, относятся подводные лодки и космические корабли. Обычным методом очистки является пропускание двуокиси углерода через «поглотители», емкости, заполненные гидроксидом лития, химическим соединением, которое реагирует с двуокисью углерода с образованием твердого карбоната лития. Инженеры в Хьюстоне принялись за работу и придумали остроумный способ использовать гидроксид лития командного модуля, находившийся в емкостях, которые были несовместимы с системой очистки воздуха лунного модуля. Было предложено использовать подручные канистры, картонные ящики, пластиковые мешки и шланги для изготовления самодельного поглотителя, который спас жизнь астронавтам, во всяком случае, уберег их от удушья. Оставалась, между тем, еще одна проблема – избавиться от поврежденного служебного модуля и лунного модуля после того, как астронавты перебрались обратно в командный модуль. Ученые в центре управления полетами, среди которых было несколько сотрудников университета Торонто, разработали такой метод, и, затаив дыхание, наблюдали, как корабль входит в земную атмосферу.

Возвращение из лунного путешествия сопровождается временным нарушением радиосвязи. Дело в том, что от трения об атмосферу корпус корабля разогревается до чрезвычайно высокой температуры, молекулы воздуха ионизируются и блокируют прохождение радиоволн. Обычно связь прерывается приблизительно на четыре минуты, но при возвращении «Аполлона-13» связи не было шесть минут, на восемьдесят семь секунд больше, чем ожидалось. Люди на земле не знали, что думать. Опасались, что взрыв мог повредить теплозащитную капсулу, а это означало, что астронавты сгорели в корабле живьем. Люди испытали невероятное облегчение и радость, когда связь восстановилась. Через несколько минут корабль с плеском приводнился в южной части Тихого океана. Человеческая изобретательность и ленты-шланги победили катастрофу.