Читать книгу Jak zrobić statek kosmiczny. - Stephen Hawking - Страница 6

W pojedynkę w ciasnym, czarnym kokpicie wykonanym z włókna węglowego i masy epoksydowej, 63-letni pilot oblatywacz Mike Melvill mknął w kosmos. Miał 80 sekund na przekroczenie prędkości dźwięku i rozpoczęcie pionowego wznoszenia się na wysokość 100 km, której żaden cywilny pilot dotąd nie osiągnął. Silnik rakietowy spalający mieszaninę podtlenku azotu oraz paliwa stałego na bazie polibutadienu — syntetycznego kauczuku — wytwarzał olbrzymią siłę ciągu prawie 8000 kg, wydając przeraźliwy dźwięk niczym odgłos tarcia metalu o metal i wciskając pilota w fotel. Nagły uskok powietrza przechylił samolot o 90o w lewo i Melvill, manewrując prawą ręką drążkiem, a stopami sterem kierunku, usiłował to skorygować, lecz przechylił z kolei maszynę 90o na prawo, obracając się o pełne 180o. Manewr ten zakrawał wręcz na figurę akrobatyczną. Zboczywszy z kursu o niemal 50 km, wznosił się prawie pionowo w górę niczym strzała, przyspieszając do prędkości Mach 11, mitycznej wartości wynoszącej około 1130 km/h, przy której samoloty miały wpadać w niekontrolowane drgania powodujące śmierć pilota. Istniało realne zagrożenie, że Melvill nie powróci żywy. Jeśli jednak przeżyje, przejdzie do historii jako pierwszy na świecie komercyjny astronauta.

— Boże, błagam, spraw, abym tego nie spieprzył — powiedział Melvill pod nosem, parafrazując słowa modlitwy pilotów oblatywaczy.

Poruszając się szybciej od dźwięku, Melvill stracił możliwość manewrowania sterami kierunku i wysokości, gdyż fale uderzeniowe wywołane przez z trudem rozstępujące się powietrze zablokowały płaty sterownicze. Ryzykant z usposobienia, słynący z przepływania kajakiem wodospadów i stawania na głowie na głazach przy samej krawędzi stromych urwisk, pędził na łeb i szyję przez atmosferę w wystrzelonej z samolotu kapsule rakiety wielkości małego autobusu zbudowanej przez liczący około czterdziestu inżynierów zespół na wysoko położonej pustyni w Kalifornii. Postawili oni sobie za cel wysłać człowieka w kosmos, czyli zrobić coś, co do tej pory było domeną wyłącznie największych państw świata — Związku Radzieckiego, Stanów Zjednoczonych i Chin. Aby zobaczyć o świcie start tego wyglądającego jak skrzydlate jajo statku o nazwie SpaceShipOne, ponad dwadzieścia tysięcy ludzi — wśród nich Buzz Aldrin — zjechało na pustynię Mojave, 160 km na północ od Los Angeles samochodami, rowerami, samolotami i furgonetkami kempingowymi. Z dna wyschniętego jeziora przyglądał się temu również Peter Diamandis, przedsiębiorca, któremu zamarzyło się coś nieprawdopodobnego — prywatne loty w kosmos — i ustanowił nagrodę w wysokości 10 milionów dolarów dla zespołu, który tego dokona. Tego dnia mogło się spełnić to jego wielkie marzenie — oto pilotowany przez człowieka statek kosmiczny, zbudowany i wystrzelony bez pomocy rządowej, miał wzlecieć ponad ziemską atmosferę i bezpiecznie powrócić, lądując na położonym tuż obok pasie startowym. Stawka była wysoka — gra szła o przyszłość nie tylko kosmicznych podróży, ale i samego Diamandisa. Ręcznie sterowany przez Melvilla statek kosmiczny o masie 2720 kg pędził niemal pionowo ku niebu, przecinając błękitny przestwór poszarpaną, białą linią.

Od samego początku lot bardzo trudny, silne odchylenie od osi wzdłużnej — ciężko dysząc, zameldował Melvill Dougowi Shane’owi, dyrektorowi lotu w ośrodku kierowania położonym na wprost pasa startowego na pustyni Mojave. Bezpośrednio za fotelem pilota znajdował się hybrydowy silnik rakietowy oraz zbiorniki zawierające 1120 kg podtlenku azotu i 30 kg paliwa kauczukowego. Melvill kontynuował: — Prędkość spada. Silnik zgasł. Ja go nie wyłączałem. Sam się wyłączył (...). Wcześniej też nie działał zbyt dobrze.

Silnik zamilkł po 77 sekundach lotu na wysokości 52 km, niemniej samolot dzięki bezwładności osiągnął apogeum, docierając na założoną wysokość 100 km nad powierzchnią Ziemi. Jest to tak zwana linia Karmana2 — od nazwiska Theodore’a von Kármána, amerykańskiego fizyka pochodzenia węgierskiego, którą powszechnie przyjmuje się jako umowną granicę pomiędzy atmosferą a przestrzenią kosmiczną.

— Wysuń pióra — rozległo się polecenie Douga Shane’a.

Pióra to była tajna broń samolotu rakietowego w postaci skrzydeł, które składały się niemal na pół, aby zwiększyć siłę nośną — wielce obiecująca, lecz dotąd nieprzetestowana koncepcja konstruktora lotniczego Burta Rutana na sprowadzenie pilota i samolotu z powrotem na Ziemię. Rutan był mistrzem rzeczy zdawałoby się niemożliwych — konstruował maszyny latające z niekonwencjonalnych materiałów kompozytowych przy zastosowaniu technologii wykorzystywanej w deskach surfingowych, przesuwał skrzydła do przodu, a silniki do tyłu, nie obawiał się naruszania symetrii, uchodząc za kreatywny taran w odniesieniu do oficjalnej astronautyki. Nie miał jednak dotychczas żadnego doświadczenia z wysyłaniem ludzi w kosmos. Niekiedy, zwłaszcza w takie dni jak dzisiejszy, Rutana nachodziła myśl: „To doprawdy przekracza wszelkie granice. Tylko skończony szaleniec może podejmować takie ogromne ryzyko jak my”.

— Pióra odblokowane. Pióra rozwierają się — meldował Melvill, gdy biała rakieta obracała się w rozrzedzonym powietrzu. — Próbuję przywrócić ją do pionu.

Mike wylatał 9500 godzin na ponad 150 rozmaitych typach samolotów — w tym nawet na dziwacznej maszynie skonstruowanej przez Rutana, którą pilotowało się, siedząc na niej okrakiem niczym dżokej dosiadający konia. Jednak jak dotąd, ani razu nie miał do czynienia z czymś, co miałoby tak olbrzymią moc ciągu jak silnik rakietowy. W dziobowej części samolotu było rozmieszczonych 16 podwójnych okienek iluminatorów o średnicy 23 cm. Mike wyjrzał przez jedno z nich. Wewnętrzna szyba była wykonana z pleksiglasu, a zewnętrzna z bardziej wytrzymałego poliwęglanu. W fazie montażu i testowania Rutan wręczał pilotom młotki spawalnicze i prosił, by spróbowali rozbić iluminator.

W Kalifornii była mniej więcej ósma rano. Będąc już prawie u szczytu parabolicznej trajektorii3, Melvill widział rząd zwiewnych obłoków wzdłuż wybrzeża Los Angeles, brązowe i beżowe połacie pustyni, migotliwe zarysy Półwyspu Kalifornijskiego oraz porośnięte lasem zbocza Sierra Nevada — wysokie szczyty z takiej wysokości wydawały się równie płaskie jak położona na południe od nich pustynia. Obłoki były w różnych odcieniach — od bieli poprzez barwę platynową do szarości. Ich pasma stawały się coraz grubsze na podobieństwo srebrzystej tkaniny i przesuwały się po niebie niczym fale na otwartym oceanie. Jeziora i wyraźnie zaznaczone wstęgi rzek błyszczały jak płynne złoto. Cienki kontur błękitu okalający Ziemię wydawał się odległy o miliony kilometrów. Mike zrozumiał, dlaczego oglądanie Ziemi z kosmosu wywoływało u astronautów głęboką, duchową przemianę, gdy uświadamiali sobie piękno i kruchość naszego błękitnego globu.

Melvill znajdował się nieopodal przestrzeni powietrznej nad Edwards Air Force Base, w której pilotom zezwalano na odbywanie lotów w obrębie ściśle ograniczonego obszaru znanego jako rejon 2515. Baza Edwards była suchą, gorącą, izolowaną Walhallą dla pilotów oblatywaczy i Mekką dla konstruktorów eksperymentalnych samolotów. To tu właśnie usłyszano po raz pierwszy grzmot naddźwiękowy, tu lotnicy szlifowali swoje mistrzowskie umiejętności i siłę charakteru, tu mogło wykazać swoje możliwości wiele z najszybszych i najpotężniejszych samolotów na świecie. Melvill spojrzał na predykator wysokości — przyrząd pokazujący cyfrowo wysokość, na jaką zdołałby się wznieść samolot po wyłączeniu silników. Jego przyjaciel i nauczyciel Albert Crossfield, nazywany Scotty, pierwszy lotnik, który przekroczył dwukrotną prędkość dźwięku, mający największy staż pilotażu X15 — matowoczarnego, wojskowego samolotu rakietowego, który w 1963 roku osiągnął rekordową wysokość 100 km — przestrzegał go, że po włączeniu silnika rakietowego i przyciągnięciu ku sobie drążka straci na chwilę orientację przestrzenną.

— Będzie ci się wydawało, że dziób unosi się do góry i maszyna przewraca się na plecy — mówił Crossfield. — Wszyscy, którzy latali na X15, odnosili takie wrażenie.

— Użyj RCS — polecił Doug Shane, mając na myśli silniki małej mocy na płynny gaz służące do zmiany orientacji samolotu.

— Wszystko w porządku, Doug — zameldował Melvill.

Z centrum kierowania lotem nadszedł komunikat: „Trzy dwadzieścia osiem” i odgłos oklasków, które szybko ustały. Po tej chwili euforii zapanowała niepewność, czy skonstruowany przez Rutana rakietoplan SpaceShipOne oznaczony numerem rejestracyjnym N328KF, faktycznie dotarł do granicy przestrzeni kosmicznej. Pozostawało jedynie czekać, aż nadejdą dane, które to potwierdzą. Rutan i jego współpracownicy rozsiedli się wygodnie w swoich fotelach. Przed nimi był najtrudniejszy etap całej misji. Rok wcześniej, w 2003 roku, prom kosmiczny Columbia rozpadł się nagle przy wejściu w atmosferę i wszystkich siedmioro astronautów znajdujących się na jego pokładzie zginęło. X15 — jedyny inny skrzydlaty aparat latający, któremu udało się dolecieć do kosmosu — podczas wejścia w atmosferę doznawał potwornych przeciążeń i poruszał się z prędkością Mach 5 przechylony pod kątem 40o z opuszczonym dziobem. Jego pilot Mike Adams, przyjaciel Rutana, zginął w 1967 roku; podczas zniżania po osiągnięciu maksymalnej wysokości 81 km 37-letni Adams na wysokości około 70 km z prędkością Mach 5 wpadł w korkociąg, z którego nie udało mu się już wyjść. Rakietoplan rozpadł się na kawałki, które rozleciały się po dnie wyschniętego jeziora.

Melvill spojrzał na panel sterowniczy. Pilotów uczy się, by polegali bardziej na wskazaniach przyrządów niż na reakcjach własnego ciała, lecz on zawsze musiał czuć maszynę. Odbierał bodźce z fotela pilota poprzez kombinezon, odczuwając samolot dosłownie swoim tyłkiem, podobnie jak kiedyś motocykle podczas wyścigów. Samoloty, podobnie jak ludzie, mają swoje dziwactwa. Melvill przerzucił włącznik w górnej części drążka sterującego, aby wysunąć stateczniki poziome, ruchome klapy służące do regulowania pozycji samolotu wokół poprzecznej i podłużnej osi poziomej. Wyrównał lot i czekał, aż stateczniki ustawią się na 30o z każdej strony. Lotki zadziałały prawidłowo; przy wyłączonym silniku słyszał wyraźnie ich głuche uderzenie o przednią część belki ogonowej. Ponownie spojrzał na przyrządy.

Coś było nie tak.

— Sprawdź wyważenie wzdłużne — szybko polecił Shane.

Poziomych stateczników o niezmiennym kształcie oraz elewonów — umieszczonych na zawiasach klap na tylnych krawędziach stateczników — które były poruszane za pośrednictwem skomplikowanego systemu silników elektrycznych i przekładni zamontowanych w belkach ogonowych, używano przy dużych wysokościach i prędkościach, gdy drążek i pedały steru nie działały. Przy wejściu w atmosferę stateczniki musiały być ustawione precyzyjnie pod kątem +10o.

Rutan studiował dane telemetryczne. W centrum kierowania lotem wszyscy zamarli i nie padło ani jedno słowo. Słychać było jedynie dochodzące z wysokości 100 km odgłosy, jak Melvill szybko, jeden po drugim, przerzuca wyłączniki.

— Stop! Pociągnij za dźwignie! — zawołał asystent Rutana, Jim Tighe, główny specjalista od aerodynamiki.

Dźwignie służyły do włączenia silnika rezerwowego. Melvill spróbował to zrobić, ale bez rezultatu. Stateczniki wciąż były ustawione nierówno — lewy pod kątem 30o, prawy pod kątem 10o. Tak olbrzymia różnica groziła wpadnięciem w potencjalnie śmiertelny korkociąg. Melvill znał fizykę na tyle dobrze, by zdawać sobie sprawę, że skoro jego silnik rakietowy wyniósł go ponad atmosferę z prędkością Mach 3 — trzykrotną prędkością dźwięku — grawitacja sprowadzi go z powrotem z taką samą prędkością. Z ustawionymi asymetrycznie statecznikami Melvill nie miał praktycznie żadnych szans, by powrócić na Ziemię żywy. Kabinę dało się opuścić jedynie przez dziób — w odróżnieniu od X15 nie było w niej katapultowanych foteli. W sytuacji awaryjnej pilot musiałby najpierw rozhermetyzować kabinę, odrzucić dziób poprzez silne pociągnięcie za dźwignię umieszczoną w podłodze, a następnie jakoś wyskoczyć z przodu — i to wszystko przy szybkości przekraczającej prędkość pocisku karabinowego. Scotty Crossfield powiedział kiedyś, że taki sposób ewakuacji jest niczym „próba popełnienia samobójstwa, aby nie zostać zabitym”.

Melvillowi wydawało się, że spada do tyłu. Nie odczuwał paniki, lecz jedynie smutek. „Tyle wysiłku, chłopie, i tak fatalnie skończysz!” — przeszło mu przez myśl.

Ta niewielka drużyna, która zadomowiła się na pustyni, miała jedno wspólne marzenie — dokonać tego, co innym ludziom wydawało się niemożliwe, i zapoczątkować nową erę lotów w kosmos. Inżynierowie i robotnicy pracowali ze wszystkich sił. Żona Melvilla, śliczna blondynka, z którą ponad cztery dziesiątki lat temu uciekł z domu, stała obok pasa startowego daleko w dole, prawdopodobnie ściskając kurczowo rękę ich syna. Zgrabna, spostrzegawcza, do tej pory zakochana w Mike’u, przed lotem przypięła do jego kombinezonu podkowę szczęścia — broszkę amulet z wygrawerowanym napisem „Mike i Sally”, którą własnoręcznie dla niej zaprojektował w 1961 roku. Sally była jego pierwszą i jedyną miłością. Melvill znów spróbował manewrować przełącznikami.

Lewy statecznik ani drgnął.

Jim Tighe powiedział ponuro:

— Niedobrze.

Rutan, siedzący na prawo od Shane’a, skrzywił się lekko i pochylił do przodu. Mike był jego najlepszym przyjacielem i najlepszym z pilotów oblatywaczy, a także najstarszym stażem pracownikiem Rutan Aircraft Factory. Sally nalegała na męża, by odmówił udziału w próbnych lotach SpaceShipOne. Miała złe przeczucia co do rakietoplanu i utrzymywała, że Mike zrobił już wystarczająco dużo dla tego projektu. Bert widział, że rano przez startem Mike denerwował się, co było dla niego nietypowe. Mike chciał w pojedynkę tworzyć historię — dla siebie samego, dla całego zespołu, dla tych wszystkich, którzy nigdy nie będą mieli sposobności czegoś takiego dokonać. Do tego dochodziła kusząca wizja 10 milionów dolarów nagrody ufundowanej przez Petera Diamandisa dla zespołu, który pierwszy poleci w kosmos dwukrotnie w ciągu dwóch tygodni. Dzisiejszy dzień był nie tylko historyczny, ale i przybliżał o krok do obiecanej nagrody.

Start wyznaczony został na 6.47 rano, gdy ucichnie wiejący nocą porywisty wiatr, osiądzie spowijający wszystko pył i nad wypłowiałym krajobrazem wzejdzie pomarańczowe słońce.

Rutan sięgnął do kabiny, uścisnął dłoń przyjaciela i powiedział mu:

— Mike, to tylko samolot. Kieruj nim tak, jakbyś leciał samolotem.

Zapraszamy do zakupu pełnej wersji książki

1 Mach 1 oznacza prędkość, przy której samolot przekracza lokalną prędkość dźwięku. Poniżej Mach 1 mamy do czynienia z lotem poddźwiękowym (subsonicznym), natomiast powyżej — z lotem naddźwiękowym (supersonicznym). Termin „Mach” pochodzi od nazwiska austriackiego fizyka Ernsta Macha, który badał fale uderzeniowe wywoływane przez pociski poruszające się z prędkościami naddźwiękowymi. Prędkość Mach 1 staje się mniejsza w miarę wzrostu wysokości i spadku gęstości powietrza. Mach 1 na poziomie morza wynosi około 1220 km/h, a na wysokości 18 km — około 1060 km/h.

2 Jakkolwiek linię Karmana elegancko definiuje się jako granicę między atmosferą a przestrzenią kosmiczną, w istocie nie mamy tu do czynienia z wyraźnym rozgraniczeniem — atmosfera rozrzedza się w sposób ciągły, a powyżej 100 km staje się tak rzadka, że mogą w niej latać jedynie statki z napędem rakietowym.

3 Parabola jest trajektorią, która wznosi się aż do apogeum — punktu najbardziej oddalonego od powierzchni Ziemi — a następnie symetrycznie opada niczym kamień lub piłka wyrzucona w powietrze.