Почему космические корабли и ракеты снабжаются обшивкой: Почему космические корабли и ракеты снабжаются обшивкой из тугоплавких металлов, таких, как бериллий, тантал, вольфрам и др.?

Тепловые явления. Обобщающий урок — презентация онлайн

Похожие презентации:

Влияния состава и размера зерна аустенита на температуру фазового превращения и физико-механические свойства сплавов

Газовая хроматография

Геофизические исследования скважин

Искусственные алмазы

Трансформаторы тока и напряжения

Транзисторы

Воздушные и кабельные линии электропередач

Создание транспортно-энергетического модуля на основе ядерной энергодвигательной установки мегаваттного класса

Магнитные аномалии

Нанотехнологии

Тепловые явления
Обобщающий урок
О теплоте начнём рассказ,
Всё вспомним, обобщим сейчас.
Энергия! Работа до кипенья!
Чтоб лени наблюдалось испаренье!
Мозги не доведём мы до плавленья,
Их тренируем до изнеможенья!
В учении проявим мы старание,
Идей научных видя обаяние!
Но как же жизнь бывает непроста
С той дамой, что зовётся:
“ТЕПЛОТА”!
1 вариант
2 вариант
1. Парообразование,
1.Превращение
пара
в
происходящее с поверхности жидкость-…..
жидкости-…..
2.Количество теплоты,
необходимое для плавления выделяемое при сгорании
кристаллического
тела
при топлива рассчитывают по
температуре
плавления формуле…
рассчитывают по формуле…
3.Физ. величина, которая показывает, какое количество
теплоты необходимо…
для обращения 1 кг жидкости затратить для нагревания
в
пар
при
температуре
постоянной 1 кг вещества на 1 градус
(название
и (название и обозначение)
обозначение)
4.Переход вещества из…
твердого состояния в жидкое — жидкого
…..
5.
состояния
в
твердое -….
Это
можно
совершением
теплопередачей.
изменить 5. Это энергия, которую
работы
и получает или теряет тело в
процессе теплопередачи.

5. По количеству верных ответов оцените знания соседа по парте.

1.Испарение
1.Конденсация
2.Q =λm
2. Q =qm
3.c-удельная
3.L-удельная теплота
теплоемкость
парообразования
4.Плавление
4.Кристаллизация
5.Внутренняя энергия
5.Количество теплоты
По количеству верных ответов оцените знания соседа по парте.

6. А сколько тепла скрывает спичка?

Цель: рассчитать количество теплоты при сгорании
одной спички.
Оборудование:….
План работы:
Внутренняя энергия спички.
Определить количества теплоты при полном сгорании
спички:
А) Определение массы одной спички.
В) Расчёт количества теплоты.
3.Вывод.

7. Из чайника налили чай в стакан с сахаром и в стакан без сахара. Почему чай в первом стакане будет холоднее?

На растворение сахара (на разрушение
его кристаллической решетки)
расходуется энергия.
Почему соль, брошенная на раскаленные
угли, трещит?
Вода внутри соли,
превращаясь в пар,
разрывает кристаллы.

8. Почему космические корабли и ракеты снабжаются обшивкой из таких металлов, как бериллий, тантал, вольфрам и др.

?

Указанные металлы
имеют высокую
температуру плавления.
Температура плавления стали 1400 °С. При
сжигании заряда пороха в канале орудия
развивается температура 3600 °С. Почему ?
За короткое время выстрела
орудие не успевает получить
необходимое для нагревания и
плавления количество
теплоты.

9. Почему вода, налитая на мерзлую ягоду, замерзает?

Температура ягоды значительно
ниже О °С. Вода отдает тепло клюкве, охлаждается и замерзает.
Почему в теплый зимний день лыжа
оставляет на свежевыпавшем снегу тонкую
ледяную корку -лыжню?
При трении лыжи о снег
он плавится, а затем
снова отвердевает.

10. Иногда тротуары посыпают солью, и от этого снег на тротуаре стаивает. Почему?

Снег взаимодействует с солью, образуется
раствор соли в воде, температура замерзания
которого ниже температуры воздуха. Раствор
стекает с тротуара, и снег исчезает
Где ноги стынут больше: на
заснеженном тротуаре или на
том же тротуаре, посыпанном
солью?
Так как температура раствора ниже
температуры чистого снега, то ноги
стынут на мокром тротуаре больше.

11. Во время ледохода вблизи реки холоднее, чем вдали от нее. Почему?

При плавлении лед отбирает некоторое
количество теплоты у окружающего реку
воздуха. Вследствие этого температура
воздуха вблизи реки понижается.
Почему глубокие водоемы даже в
очень холодную зиму не
промерзают до дна?
Охлаждённые подо льдом слои воды имеют большую
плотность, чем более тёплые нижние слои воды. Холодная
вода уходит в глубину, а ко льду поднимается более тёплая
вода, имеющая меньшую плотность Пока весь водоём не
охладится — он замёрзнуть не может. Поэтому маленькие
лужицы и речушки промерзают насквозь, а большие реки и
озёра — никогда.

12. Чем объяснить, что во время сильных морозов в лесу трещат деревья?

Замерзающая в капиллярах
дерева вода разрывает его
волокна.
Что произойдет с чайным стаканом, если в
нем заморозить воду?
Что произойдет с чайным
стаканом, если в нем
заморозить воду?

13. Какой смайлик выражает ваше настроение?

1
2
4
4
5
3

English    
Русский
Правила

7.

Изменение агрегатного состояния вещества Кристаллические тела

396.
Почему алмаз имеет большую прочность,
чем графит?

397.
Почему соль, брошенная на рас­каленные
угли, трещит?

398.
Как проще всего определить, какое из
двух тел более твердое?

Плавление и отвердевание кристаллических тел

399.
Почему космические корабли и ракеты
снабжаются обшивкой из таких металлов,
как бериллий, тантал, вольф­рам и др.?

400.
Расплавится ли небольшой ку­сочек
олова, если его бросить в тигель с
расплавленным свинцом?

401.
На рис. 58 дан график темпера­туры
замерзания раствора поваренной соли в
зависимости от процентного со­держания
в нем соли. «Прочтите» гра­фик. При
какой концентрации раствора точка
замерзания наинизшая?

402.
Почему в холодильниках по тру­бам,
проложенным в помещении, кото­рое
надо охлаждать, циркулирует не чис­тая
вода, а соляной раствор?

403.
а) Иногда тротуары посыпают солью, и от
этого снег на тротуаре стаи­вает.
Почему?

б)
Где ноги стынут больше: на засне­женном
тротуаре или на том же тротуа­ре,
посыпанном солью?

404.
В сосуде был лед при -10 °С. Сосуд
по­ставили на горелку, которая дает
в рав-ные промежутки времени одинако­вые
количества теплоты. Укажите, какой из
графиков (рис. 59) измене­ния температуры
со временем построен для этого случая
верно и в чем оши­бочны остальные
графики.

405.
Два тигля с одинаковым количе­ством
расплавленного свинца остывают в разных
помещениях — в теплом и холод­ном.
Какой из графиков (рис. 60) постро­ен
для теплого помещения и какой — для
холодного? Найдите различия в графи­ках
и объясните причины этих различий.

406.
Почему морской лед, образуясь из соленой
воды, сам в дальнейшем ста­новится
почти совсем пресным?

Теплота плавления

407.
Один из героев книги Г. Мало «Без семьи»
поучал другого: «Если снег пере­станет,
может наступить сильный мороз». Верно
ли это? Дайте объяснение.

408.
Почему мокрые пальцы пример­зают
зимой к металлическим предметам и не
примерзают к деревянным?

409.
Расплавится ли кусок льда, име­ющий
температуру О °С, если его по­

ложить
в сосуд с водой при О °С? Атмо­сферное
давление считать нормальным.

410.
Чем объяснить, что в начале осе­ни в
реках и озерах вода не замерзает, хотя
температура воздуха на несколько
градусов ниже нуля?

411.
Большой сосуд с водой, поме­щенный в
погреб, предохраняет овощи от замерзания.
Почему?

412.
Из чайника налили чай в стакан с сахаром
и в стакан без сахара. Почему чай в первом
стакане будет холоднее?

413.
Лед тает при трении одного кус­ка о
другой. Какие превращения энер­гии
при этом происходят?

414.
Почему в теплый зимний день лыжа оставляет
на свежевыпавшем сне­гу тонкую ледяную
корку — лыжню?

415.
Почему вода, налитая на мерз­лую
клюкву, замерзает?

416.
Во время ледохода вблизи реки холоднее,
чем вдали от нее. Почему?

417.
Весной в воздухе уже тепло — температура
воздуха выше О °С, а на ре­ках и на
озерах лед еще стоит. Чем это объяснить?

418.
Как влияет большая удельная теп­лота
плавления льда на скорость весенне­го
таяния снега и влажность почвы?

419.
Ускорится ли таяние льда в теп­лой
комнате, если накрыть его шубой?

420.
Температура плавления стали 1400 °С. При
сжигании заряда пороха в канале орудия
развивается температура 3600 °С. Почему
орудийный ствол не плавится?

421.
Почему свинец можно распла­вить
пламенем лампы, а железо нельзя?

422.
Почему при сильных морозах для
восстановления гладкости льда по­ливку
катка производят горячей водой?

423.
Почему тонкая медная проволо­ка
плавится в пламени газовой плиты, в то
время как толстый медный стержень даже
не раскаляется докрасна?

плиток челнока | Журнал Air & Space Magazine

В 1981 ГОДУ РАЗРАБОТКА ИЗОЛЯЦИОННОЙ ПЛИТКИ ПРИВЕЛА К ЗАДЕРЖКЕ ПЕРВОГО ЗАПУСКА ШАТЛА, а в прошлом году сложность ремонта плитки вызвала обеспокоенность всего мира по поводу последней миссии шаттла. Хотя оба полета в конечном итоге прошли гладко, плитки стали самыми известными компонентами шаттла.

Каждый челнок покрыт более чем 24 000 блоков размером шесть на шесть дюймов. Большая часть плитки изготовлена ​​из кварцевых волокон, которые производятся из высокосортного песка. Кремнезем является отличным изолятором, потому что он медленно переносит тепло. Когда внешняя часть плитки нагревается, теплу требуется много времени, чтобы пройти через остальную часть плитки к коже челнока. Плитки удерживают алюминиевую обшивку орбитального корабля на 350 градусов или меньше.

Волокна кремнезема смешиваются с водой и химикатами, и смесь выливается в формы, которые нагреваются в микроволновых печах при температуре 2350 градусов для сплавления волокон кремнезема.

Плитки слишком хрупкие, чтобы их можно было напрямую прикрепить к орбитальному аппарату. Кожа шаттла слегка сжимается на орбите, а затем расширяется при входе в атмосферу. Кроме того, нагрузки при запуске и входе в атмосферу заставляют кожу изгибаться и изгибаться. Такие движения могли легко расколоть плитку или стряхнуть ее. Чтобы удержать их на месте, рабочие приклеивают плитки к гибким войлочным прокладкам, а затем приклеивают прокладки к орбитальному аппарату.

Используемые основные плитки имеют одно из двух покрытий. Плитки, подвергающиеся воздействию температуры повторного входа до 2300 градусов по Фаренгейту, например, на части живота, имеют защитное покрытие из черного стекла. Черная плитка работает, отражая около 90 процентов тепла, которому она подвергается, обратно в атмосферу, в то время как внутренняя часть плитки поглощает остальное. Внутренняя часть плитки излучает поглощенное тепло так медленно, что после приземления плитке требуется несколько часов, чтобы остыть.

На частях верхней части фюзеляжа шаттла, подвергающихся воздействию гораздо более низких температур, плитка покрыта белилами из составов кремнезема и оксида алюминия; эти плитки защищают от температуры до 1200 градусов.

НАСА также использует два других типа плиток; более плотные и покрытые более прочным материалом, они обеспечивают дополнительную защиту участков, особенно уязвимых для ударов космического мусора.

Перед каждой миссией заменяется от 30 до 100 плиток. Некоторые были потеряны или повреждены во время полета, а другие были удалены, потому что рабочим нужно было добраться до структур под ними. Когда требуется новая плитка, ее изготавливают и устанавливают в Космическом центре Кеннеди во Флориде. Управляемая компьютером машина вырезает плитку по размеру либо на основе сохраненных шаблонов, либо на основе измерений фактического пространства на орбитальном аппарате. Толщина большинства плиток варьируется от полудюйма до четырех дюймов, в зависимости от необходимой термостойкости. Поскольку нет двух плиток одинакового размера, «каждая из них изготавливается на заказ», — говорит Кэтрин Лауфенберг, заместитель главного инженера по наземным операциям в United Space Alliance, подрядчике, который готовит орбитальные аппараты к полету. Монтажники оставляют небольшие зазоры между плитками, чтобы предотвратить повреждение при движении алюминиевой обшивки орбитального аппарата. Однако иногда щели слишком велики и затыкаются наполнителями.

До недавнего времени поврежденные плитки можно было починить только после возвращения шаттла на Землю. Это вот-вот изменится. Хотя авария «Колумбии» в 2003 году была вызвана обломками усиленной углеродно-углеродной панели на передней кромке крыла, комиссия по расследованию происшествий рекомендовала, среди прочего, чтобы НАСА предоставило астронавтам возможность выполнять «на орбите» ремонт шаттла. экстерьер, включая плитку. Агентство разработало два решения.

Первый называется эмиттансной смывкой — это материал, который выглядит как крем для обуви и состоит из волокон карбида кремния, смешанного с клеем, которым плитки крепятся к орбитальному аппарату. Наземные испытания показывают, что материал может увеличить количество тепла, излучаемого поврежденной плиткой, примерно на 70–160 градусов. Астронавт во время выхода в открытый космос наносил смывку на поврежденную плитку с помощью инструмента, похожего на аппликатор крема для обуви.

Прошлым летом астронавты миссии STS-114 протестировали систему на плитке во время выхода в открытый космос. «Экипаж смог использовать инструмент без происшествий и проблем», — говорит Стив Поулос, бывший менеджер НАСА по тепловым системам шаттла.

Инженеры завершают наземные испытания того, как мойка будет работать с различными типами повреждений плитки. «Это не панацея», — говорит Поулос, но смывка может сделать маргинальную плитку более безопасной.

Для более крупных вмятин астронавты могут прикрутить пластину размером 12 на 25 дюймов из композита углерод-карбид кремния. Пластины имеют толщину всего 0,03 дюйма, но, как ожидается, будут обеспечивать такую ​​же тепловую защиту, как и оригинальные плитки.

В настоящее время НАСА планирует включить и пластины, и эмиттансную заливку в следующую миссию шаттла: полет «Дискавери», запланированный на май. Говорит Поулос: «Я очень оптимистичен в том, что к концу этого года мы закончим наши ремонтные возможности».

Все изоляционные плитки шаттла имеют маркировку для идентификации, что полезно при установке и расследовании несчастных случаев. Всего 15 процентов плитки на днище шаттла представляют 85 процентов риска несчастного случая, связанного с плиткой.
НАСА

Рекомендуемые видео

Как космический корабль приобрел свою форму | Журнал Air & Space

Космическая капсула «Меркурий» во время испытаний в аэродинамической трубе в 1959 году.
Исследовательский центр НАСА в Лэнгли

На обложке журнала Collier’s от 22 марта 1952 года содержалось дерзкое обещание. «Человек скоро покорит космос», — гремел заголовок над изображением многоступенчатой ​​ракеты с горящими двигателями, направляющейся на орбиту. Спроектированный немецким пионером в области ракетостроения Вернером фон Брауном, чье имя до сих пор не было известно большинству американцев, космический корабль Кольера был гладким и остроносым. его третья крылатая ступень будет пилотироваться на взлетно-посадочной полосе. Но все было не так.

Когда всего девять лет спустя Советский Союз и Соединенные Штаты запустили первые настоящие космические корабли — намного раньше, чем предсказывало большинство экспертов в 1952 году, — они были совсем не гладкими. Один имел форму шара для боулинга; другой напоминал кофейную чашку из пенопласта. Они вернулись на Землю не на крыльях, а на парашютах. Что произошло за эти девять лет, чтобы изменить форму космических полетов? Это имело отношение не столько к мечтам о покорении Марса, сколько к зарождающейся науке о гиперзвуке, секретной ракетной программе и парочке инженеров-провидцев.

Весной 1952 года, когда миллионы читателей Collier восхищались взглядами журнала на будущее, инженеры втайне боролись с почти непреодолимыми трудностями проектирования первых межконтинентальных баллистических ракет (МБР). Создать ракету с достаточной мощностью и точностью, чтобы бросить многотонную ядерную боеголовку по целям в Советском Союзе, находящимся на расстоянии около 6000 миль, было достаточно сложно. Но не менее сложной была и другая проблема: как сделать так, чтобы боеголовка пережила высокоскоростной вход в атмосферу с края космоса. Врезавшись в верхние слои атмосферы со скоростью, в 20 раз превышающей скорость звука, боеголовка столкнулась бы с огромным трением, создав температуру в 12 000 градусов по Фаренгейту.

Необходимо создать защитный носовой обтекатель; вопрос был какой? Чтобы свести к минимуму трение, общепринятое мнение требовало использования тех же форм с низким лобовым сопротивлением — тонких крыльев с остроконечной кромкой и гладких корпусов с игольчатым носом, которые разрабатывались для экспериментальных сверхзвуковых самолетов, таких как Douglas Skyrocket. Но когда в аэродинамических трубах были испытаны модели игольчатых форм, результаты оказались обескураживающими: при числах Маха, приближающихся к ожидаемым для реального входа межконтинентальной баллистической ракеты, кончики носовых обтекателей начали плавиться. Что-то было не так с общепринятым мнением, и для поиска решения потребовался бы нестандартный мыслитель.

Был такой инженер в Исследовательском центре Эймса, объекте Национального консультативного комитета по аэронавтике недалеко от Сан-Франциско, где исследователи изучали возможности высокоскоростных полетов. Это был жизнерадостный калифорнийец по имени Х. Джулиан Аллен, которого коллеги называли Харви — прозвище, взятое от невидимого кролика из бродвейской пьесы. Разговаривая с ним, коллеги чувствовали его подвижный ум; в разговоре он мог перейти от аэродинамики к Рахманинову (опытный пианист, Аллен играл пьесу и предлагал друзьям угадать композитора). Он также любил азиатскую культуру, и во время поездки в Ангкор-Ват в Камбодже купил так много мебели, что ему пришлось добавить пару комнат в свой дом в Пало-Альто, чтобы вместить ее. Для своих гостей на ужине, которых иногда насчитывалось несколько десятков, Аллен готовил экзотические блюда, от скандинавских блюд до креольских гамбо. Один коллега вспоминает, что его говядина по-бургундски была «лучшей, что я когда-либо ел».

Но его истинным гением было воздухоплавание. Он участвовал в разработке P-51 Mustang, одного из самых успешных истребителей Второй мировой войны. Еще до того, как над авиабазой Эдвардс в пустыне Мохаве раздались первые звуковые удары, Аллен думал о том, как преодолеть звуковой барьер, и к 1952 году, будучи начальником отдела высокоскоростных исследований Эймса, он исследовал область гиперзвука. полет на недостижимой тогда скорости выше 5 Маха. «Харви был настолько широк в своих способностях мыслить», — вспоминает коллега Эймса по аэродинамике Джек Бойд. «Он всегда был, как мне кажется, лет на пять-шесть впереди всех».

Как советник по секретной программе межконтинентальных баллистических ракет, Аллен был хорошо осведомлен о проблеме входа боеголовки в атмосферу, и это была именно та ситуация, в которой он преуспевал. «Он был очень силен в аэродинамике, — говорит Джим Арнольд, специалист по аэродинамике, приехавший в Эймс в 1962 году. — Но у него также хватало широты понимания происходящей физики. Многие аэродинамики, когда вы начинаете говорить о газовых процессах и химических реакциях, они просто мигают, потому что они действительно работают в [идеализированном] мире идеального газа, где эти эффекты не важны. Но он понимал, что произойдет, когда вы начнете переходить, скажем, с 1 Маха, к которому Р-51 приближался в пикировании, до 25 Маха. Он понимал, что произойдет, когда эти машины будут двигаться быстро».

Аллен чувствовал себя как дома в теоретической и экспериментальной областях лучше, чем большинство его коллег. Он решил проблему входа в атмосферу не с помощью аэродинамической трубы, а с помощью карандаша и бумаги. Потратив несколько лет на изучение деталей воздушного потока вокруг сверхзвуковых самолетов, он теперь задумался о том, как возвращающаяся боеголовка будет взаимодействовать с верхними слоями атмосферы. Когда боеголовка замедлится, большая часть ее кинетической энергии будет преобразована в тепло. Но Аллен понял, что именно то, что делало формы с низким лобовым сопротивлением преимуществом в сверхзвуковом полете — минимальное лобовое сопротивление, — было недостатком в гиперзвуковом полете. Заостренный нос генерировал только тонкую ударную волну сжатого газа, которая мало защищала от сильно нагретого воздуха вокруг него; количество тепла, достигающего боеголовки, было намного больше, чем мог выдержать любой известный материал. Ответ, как понял Аллен, заключался в том, чтобы замедлить вход в атмосферу, создав максимально возможное сопротивление, чего можно было добиться, используя тупую форму. В результате получится толстая автономная ударная волна, которая изолирует боеголовку от большей части тепла, выделяемого ее замедлением.

Аллен поддерживал дух сотрудничества среди своих людей: он часто обсуждал идеи с коллегами за обедом. Когда в 1951 году в одном из таких случаев за столом возникла проблема повторного входа, Аллен сделал неожиданное предположение, что правильная форма может быть чем-то напоминающим пушечное ядро ​​времен Гражданской войны. К лету 1952 года он и Эл Эггерс, один из его молодых инженеров, погрузились в математическое исследование проблемы. Их результаты перевернули общепринятое мнение с ног на голову. «Нужно избегать не только остроконечных тел, — писали они в секретной газете 1953, «но закругленный нос должен иметь как можно больший радиус».
Когда статья Аллена и Эггерса была распространена среди исследователей ракет, ее выводы были восприняты с большим скептицизмом. Но это не смутило Аллена. «Он просто думал об этом как о еще одном препятствии, которое ему нужно было преодолеть, — вспоминает Бойд, — и на самом деле это его не очень беспокоило… что я считаю замечательным. Он воспринимал любую критику и похвалу одинаково: «Я просто делаю то, что хочу».

К 19 годам55, после обширных испытаний в аэродинамических трубах, ВВС приняли тупоконечную форму носового обтекателя своей межконтинентальной баллистической ракеты «Атлас», которая тогда находилась в разработке. Но только в 1957 году, когда статья 1953 года была рассекречена, мир узнал о достижении Харви Аллена. В новостях открытие Аллена назвали гениальным. Хью Драйден, директор NACA, «приравнял это открытие к разработке водородной бомбы меньшего размера», согласно New York Times. «Он сказал, что это подняло статус баллистической ракеты с практической невозможности до фактической уверенности».

Аллен преуменьшил свою роль в прорыве, сказав одному репортеру в 1957 году: «Все это есть в учебнике по физике…. Все, что я сделал, это применил известные законы». Но его достижения по-прежнему вызывают восхищение; Историк авиации Том Хеппенхаймер называет трактат 1953 года «вполне возможно… самой важной статьей, когда-либо написанной в области гиперзвука».

В 1950-х годах многие военные занимались проектированием боеголовок и ракет, но небольшое сообщество инженеров работало над путешествиями человека за пределы атмосферы. В молодой области космических полетов конструкторы все еще думали о крылатых обтекаемых аппаратах. К осени 1957, в рамках проекта с ВВС, группа инженеров NACA разработала ракетоплан под названием X-15, который должен был развивать скорость до 7 Маха и высоту 50 миль и более — край космоса. Несмотря на то, что до первого полета Х-15 оставалось два года, они уже представляли себе более совершенный корабль, гиперзвуковой планер, который будет запускаться на межконтинентальной баллистической ракете по суборбитальной траектории. Все полагали, что это приведет к медленному, поэтапному переходу к орбитальному полету, рубежу, которого пилотируемые аппараты могут достичь только через пару десятилетий.

В середине октября 1957 года инженеры, работавшие над преемником Х-15, собрались в Эймсе на так называемую конференцию Третьего раунда, чтобы обсудить достоинства конкурирующих разработок гиперзвукового планера. Один инженер, невысокий и жилистый мужчина по имени Макс Фагет, установил решающую связь между концепцией тупого тела Харви Аллена и полетом человека в космос.
Фагет (произносится как «фах-ДЖЕЙ») происходил из семьи новаторов. В середине 19 века его прадед, Жан-Шарль Фаже, помог спасти Новый Орлеан от эпидемии желтой лихорадки, обнаружив характерное изменение температуры тела и частоты пульса, которое стало известно как симптом Фаже. Открытие позволило врачам диагностировать пострадавших и изолировать их до того, как болезнь распространится. В 19В 40-е годы отец Макса, Гай Фагет, открыл первое успешное средство от проказы.

Макс, влюбленный в самолеты, выбрал авиационную технику. Исключительно уверенный в себе, он никогда не беспокоился о том, чтобы приспособиться. В 1946 году он прибыл на свое первое собеседование в исследовательский центр NACA в Лэнгли в Вирджинии в шортах, сандалиях и гавайской рубашке. Центр все равно нанял его, как из-за его мужества, так и из-за его мозгов; Директор Лэнгли Роберт Гилрут, который впоследствии возглавил Центр пилотируемых космических полетов НАСА в Хьюстоне во время высадки Аполлона на Луну, был впечатлен добровольным участием Фагета на подводной лодке во время Второй мировой войны. Хотя позже его одежда стала более традиционной — он любил галстуки-бабочки, — Фэже никогда не терял своей индивидуальности. Во время совещаний он мог напугать коллег, перепрыгивая через стулья (он был гимнастом в колледже) или делая стойку на голове — чтобы улучшить приток крови к мозгу, сказал он. Однако, несмотря на всю его эксцентричность, подход Фаже к инженерному делу был неизменно практичным. Легенда НАСА Крис Крафт, видевший Фэджета в действии с первых дней существования космической программы, называет его «наиболее блестящим инженером, которого я когда-либо знал, без исключения».

В то время, когда Фейджет и другие прибыли в Эймс на конференцию Третьего раунда, Советский Союз только что запустил спутник. Все они понимали, что это лишь вопрос времени, когда Советы последуют их достижениям с пилотируемым космическим кораблем. Для Фэджета медленный, постепенный прогресс больше не подходил; важнее всего было вывести американцев на орбиту как можно быстрее. Он знал, что этого не произойдет с типами конструкций, которые тогда рассматривались для гиперзвукового планера; подогрев при входе в атмосферу прикончит их. В Эймсе Фэджет пересекся с Харви Алленом, который описал свою концепцию тупого тела. «Я купил его сразу же, — сказал мне Фагет в интервью много лет спустя (он умер в 2004 году). Вернувшись в Лэнгли, он провел следующие несколько месяцев, разрабатывая бескрылый пилотируемый аппарат с тупым корпусом, который должен был вернуться на баллистическую траекторию.

Когда участники Третьего раунда снова собрались в Эймсе в марте 1958 года, на этот раз для разработки плана орбитального корабля, Фагет представил свою концепцию. И, как и Аллен до него, он столкнулся со скептицизмом. Правда, Х-15, как и его запланированные преемники, должен был вернуться в атмосферу с высоко поднятой носовой частью, представляя свою широкую нижнюю часть воздушному потоку, что, по сути, было применением принципа тупого тела. Но это был все еще самолет, траекторией полета которого управлял пилот. Фаже говорил о бескрылом теле, обитатель которого больше походил на пассажира. Но он был полностью убежден.

Одним из присутствовавших был молодой летчик-испытатель NACA по имени Нил Армстронг, который помнит резкость Фагета, когда он обращался к собравшимся. «Макс сделал свой шаг, — вспоминает Армстронг, — заявив с существенным акцентом что-то вроде того, что если мы хотим вывести человека на орбиту за достаточно короткий период времени с помощью доступной нам технологии, то единственным разумным вариантом будет бескрылое тупое тело, летящее по баллистической траектории. Я думаю, Макс был разочарован тем, что все сразу не смогли понять логику его предложения».

«Это было так очевидно, — вспоминал позже Фейджет. «Но поверьте мне, это не было приемлемым решением для большинства моих коллег. Это была анафема. Это был разрыв с верой… Но это был правильный способ сделать это». Что Фаге любил в дизайне, так это его простота. Чтобы астронавт вернулся на Землю, должно произойти только одно событие — запустить тормозные ракеты в правильном направлении, чтобы замедлить корабль, чтобы он мог упасть с орбиты. С этого момента широкий плавно изогнутый теплозащитный экран будет направлен в сторону полета, замедляя корабль до тех пор, пока он не окажется в нижних слоях атмосферы, когда он раскроет парашют для приземления.

Весной и летом 1958 года Faget продолжал совершенствовать концепцию баллистического корабля, который стал известен как «капсула». Колдуэлл Джонсон, давний сотрудник, усовершенствовал идеи Фагета в превосходных инженерных чертежах; другие коллеги провели испытания в аэродинамической трубе форм-кандидатов. Они обнаружили, что для минимизации нагрева теплозащитный экран должен иметь радиус кривизны, в 1,5 раза превышающий его диаметр. Другие испытания показали, что если бы сама капсула имела форму усеченного конуса, она автоматически выровнялась бы во время входа в атмосферу, даже если бортовая система управления вышла из строя, что Фагет считал вероятным. Еще одна проблема, поднятая во время конференции Эймса, заключалась в том, что баллистический вход в атмосферу будет связан с высокими перегрузками. В ответ Faget изобрел облегающую «кушетку для выживания», чтобы помочь пилотам выдерживать сокрушительное торможение. Когда добровольцы катались на контурной кушетке в центрифуге ВМФ, они выдержали более 20 g. Фагет знал, что проблема решена.

В конце концов, одна из характеристик баллистического транспортного средства определила его выбор: он был достаточно легким, чтобы его можно было запустить с помощью ракеты Атлас, грузоподъемность которой составляла 2000 фунтов. (Орбитальная версия X-15 потребовала бы ракеты-носителя, более мощной, чем что-либо из существующих.) К концу 1958 года NACA стало НАСА, и капсула Фагета была выбрана для нового проекта агентства, получившего название «Проект Меркурий».

Космический корабль «Меркурий» вывел первых американцев на орбиту — но не раньше, чем советский космонавт Юрий Гагарин на корабле «Восток» добрался туда первым. Воспользовавшись большей грузоподъемностью ракеты-носителя R7, Советы придали «Востоку» сферическую форму, как у пушечного ядра Харви Аллена, так что было еще меньше беспокойства по поводу контроля его ориентации при входе в атмосферу. Но плавно изогнутый теплозащитный экран Фаже проявился в советском космическом корабле следующего поколения под названием «Союз» — точно так же, как это было в «Джемини» и «Аполлоне». Даже космический шаттл, первый крылатый космический корабль, снова вошел в атмосферу с высоко поднятой носовой частью X-15, используя модифицированный подход с тупым телом вместе с усовершенствованными изолирующими плитами, чтобы спасти свою кожу от тепла при входе в атмосферу. И сегодня, когда эра шаттлов подходит к концу, новейший пилотируемый корабль НАСА «Орион» вернулся к форме «капсулы», еще раз доказав, что когда дело доходит до космических полетов, блант прекрасен.

Последняя книга Эндрю Чайкина — «Голоса с Луны: астронавты Аполлона описывают свой лунный опыт» (Studio, 2009).

Космическая капсула «Меркурий» во время испытаний в аэродинамической трубе в 1959 году.
Исследовательский центр НАСА в Лэнгли

Запуск в 1958 году носового обтекателя Mark II ракеты Atlas B стал реальным доказательством прорывных идей Аллена.
НАСА

Харви Аллен доказал преимущества автомобиля начального уровня с тупым кузовом. Но то, что было хорошо для бомб, оказалось хорошо и для космонавтов.
НАСА Эймс/Ли Джонс

Аллен дома в 19 лет57: Его подвижный ум перескакивал с ракет на музыку и готовку.
НАСА Эймс

В августе 1958 года для космического корабля «Меркурий» все еще можно было использовать заостренные формы.
НАСА

Патентная заявка 1959 года на тупую форму.
НАСА

Первоначальная концепция проекта Mercury.
НАСА

1953 концепта тупого тела проекта Меркурий.
НАСА

Эл Эггерс работал с Алленом над оригинальными уравнениями тупого тела. Позже он стал помощником администратора НАСА.
НАСА

Макс Фагет был одновременно причудливым и блестящим.