Разница воздействия атмосферы на разные части корпуса спускаемого аппарата космического корабля «Союз». Слева на корпусе – обугленный фторлон, по центру – обгоревший или закопченный стеклопластик. Справа в нижней части корпуса и сверху – поверхности, практически не пострадавшие после спуска. NASA

В 2014 году NASA провело испытания спускаемого аппарата нового корабля Orion (см. главу «Техника и технологии»). Форма спускаемого аппарата полностью совпадает с Apollo, но имеет больший диаметр – 5,3 м. Тепловой щит Orion также во многом повторяет конструкцию щита Apollo, только немного изменился состав материалов. Боковая защита Orion уже сильно отличается от своего предшественника: корпус покрыт плитками, похожими на черные плитки теплозащиты Space Shuttle, это дает возможность многоразового использования аппарата. Хотя экранно-вакуумной теплоизоляции на корпусе Orion не было, зато можно оценить, как изменилось состояние нанесенного краской флага.

Взаимодействие гиперзвукового потока воздуха и корпуса космического корабля на скоростях в несколько километров в секунду сегодня моделируется специальными инженерными программами. Такие расчеты неоднократно проводились как для «Союза» и Shénzhōu, так и для Apollo, Orion, ARD и HSRC.

Изучив состояние различных аппаратов, показания их приборов и результаты компьютерного моделирования, можно выделить несколько причин, отличающих внешний вид теплозащиты «Союзов» от Apollo после их возвращения из космоса.

ТЕПЛОЗАЩИТА

Оба космических корабля – Apollo и «Союз» – имеют многослойную теплозащиту, необходимую для возвращения с орбиты на поверхность. Несмотря на разную конструкцию кораблей, разработчики выбрали практически одинаковые материалы для внешней теплозащиты: стеклоткань и фенольно-формальдегидную смолу, более известную как эпоксидная смола. Преимущество этого материала в том, что он практически не плавится, а при достаточном нагреве происходит процесс коксования (обугливания) с выделением газов. В процессе обугливания энергия атмосферного нагрева уходит на горение смолы и уносится вместе с горячими газами и частицами сажи. И хотя температура теплового щита поднимается до 2000 °С, космонавты внутри корабля этого не ощущают.

Спускаемые аппараты Apollo 13, ARD, HSRC; «Восток-1» (корабль Юрия Гагарина) после посадки. NASA, ESA, JAXA; фото автора

Разница между теплозащитой кораблей состоит в структуре композита, пропорциях материалов и процессе изготовления: в «Союзе» формуют весь щит целиком в вакуумном автоклаве, пропитывая смолой стеклоткань. В Apollo использовалась стеклотканевая сотовая структура, которая вручную заполнялась эпоксидкой – каждая ячейка отдельно. Сегодня подобную конструкцию используют для нижнего теплового щита корабля Orion.