Как построить космический корабль. О команде авантюристов, гонках на выживание и наступлении эры частного освоения космоса

Перешли к обсуждению решения, позволявшего обойтись без «Сайдуиндеров». По мнению «топливщиков», суть этого решения можно было описать двумя словами: «незаполненный объем». Это пространство в бутылке, бочке или баке, изначально не заполненное жидкостью или возникшее за счет испарения. Все, что нужно SpaceShipOne, объяснил Джон Кэмпбелл, – это больше закиси азота и меньше незаполненного пространства. Нет необходимости оставлять в баке столько пустого пространства, потому что окислитель нагревается и расширяется меньше, чем предполагалось. Пилоты всегда взлетают рано утром, по холодку, и быстро поднимаются на такую высоту, где вообще все время холодно. А ко времени возвращения домой, когда у земли становится намного теплее, закись азота бывает уже практически израсходована. Нужно будет просто залить больше ракетного топлива, как турист берет с собой больше воды, если ему нужно подняться выше. И хотя это решение, конечно, подразумевало увеличение веса, но это был «тот вес, который нужен».

– Если мы сведем к минимуму незаполненное пространство и полетим по идеально выверенной траектории, – сказал Фрэнк Маклин, – мы справимся.

Фишка была в том, что команда осознала, что плотность жидкой закиси азота в значительной степени зависит от температуры. И было очень важно на случай потепления оставить над жидкой закисью азота достаточное незаполненное пространство, чтобы парам испаряющейся закиси азота было куда расширяться. Кэмпбелл и Маклин решили эту проблему за счет использования клапанов для сброса давления. Маклин сказал: «У нас вообще не будет незаполненного объема. Мы заполним все до краев и будем следить за температурой, чтобы не допустить нарастания давления в баке до недопустимых значений». Кроме того, при понижении температуры плотность закиси азота значительно увеличивается, и они сделают все возможное, чтобы закачивать ее в более холодном состоянии.

Маклин и Кэмпбелл были уверены, что их гибридный двигатель выполнит свою задачу. Они исследовали профиль изменения температуры при подъеме и предложили новый процесс заливки закиси азота в корабль, позволявший минимизировать незаполненное пространство. Кэмпбелл придумал способ более эффективной изоляции бака. Кроме того, он сделал небольшой кондиционер, нагнетавший холодный воздух к концам бака с окислителем. Наконец, вместе с Маклином они разработали весьма экстравагантный (и, по общему мнению, прямо-таки первобытный) способ перемешивания закиси азота. Они проверяли системы на взлетно-посадочной полосе Мохаве в два часа ночи, потому что именно на это время назначается заливка закиси азота перед реальным полетом. Кэмпбелл садился на место водителя старого буксировщика и тянул прицеп с баком с закисью азота. Находясь в покое, закись азота расслаивалась нежелательным образом, нагреваясь в верхней части и оставаясь холодной в нижней части, в результате чего давление в верхней части повышалось. Однако в рамках нового плана, предусматривавшего обнуление незаполненного пространства, поддержание нужного давления становилось как никогда важным. Поэтому перед заливкой закись азота необходимо было перемешать. Стоя на взлетно-посадочной полосе в лучах прожекторов, Кэмпбелл спросил у Маклина: «А что, если я просто немного разгонюсь и резко нажму на тормоза?» Идея Кэмпбелла состояла в том, чтобы разогнать буксировщик, насколько это возможно, а потом резко затормозить, чтобы закись азота взболталась и перемешалась. Маклин ехал рядом с буксировщиком и проверял давление с помощью манометров. Не понадобились ни миллионы долларов, которые тратило НАСА, ни годы исследований, просто два умных и энергичных человека взяли буксировщик и прицеп, выкатили их на освобожденную ВПП в Мохаве и катались по ней, пока не начало светать. Их «система» взбалтывания и перемешивания работала!

Испытания показали, что обнуление незаполненного пространства обеспечивает нужные характеристики. Двигателисты не сомневались, что если полет пойдет нормально, то их космический корабль пересечет линию Кармана. Подход, практикуемый Бертом с самого начала, позволял им работать быстро. Обычно разработка двигателя начинается с тестирования его уменьшенной модели, затем переходят к проверке более крупных образцов и, наконец, к испытаниям полноразмерного и полновесного механизма. Но Берт хотел, чтобы с самого начала испытывались реальные устройства, предназначенные для полетов. Более того, он хотел, чтобы проверялись механизмы, которые после этого должны были взлетать как можно быстрее. Модернизированный гибридный двигатель с нулевым незаполненным пространством теперь мог выдавать от 340 000 до 450 000 кг · с.