Глава 34: соль четыре, холодная физика и Математикастранслятор: CKtalon редактор: CKtalon
Кот нарисовал круг на листе бумаги. «Это Марс с радиусом 3389 километров. Это примерно половина радиуса Земли. Экваториальная длина составляет 21 330 километров, что также составляет около половины земной.”»
Тан Юэ кивнул.
Затем кот нарисовал на круге крошечную точку. «Вот здесь находится станция Куньлунь и Орел. Он находится в северном полушарии Марса и расположен в импактном бассейне, известном как Isidis Planitia. Точное местоположение-12.54°N и 87.0°E. Мы находимся недалеко от экватора, и к северо-востоку от нас находится утопия Planitia.»
«»Орел» стартует с этого места.” Томкэт указал на листок бумаги кончиком пера.»
Тан Юэ увидел, как кот нарисовал огромный круг, окружающий первый круг. «Это орбита Объединенной космической станции. Его периапсис составляет 380 километров, а апоапсис-480 километров. Это эллиптическая орбита, почти круглая. Его период составляет 80 минут, что означает, что объединенная космическая станция будет проходить мимо наших голов каждые 80 минут.”»
Тан Юэ кивнул.
Кот нарисовал маленькую ракету на пустом месте рядом с большим кругом. «Это и есть Орел. Его восходящая часть будет той, что была запущена…”»
Томкэт упаковал верхнюю половину ракеты. «Подъемная машина использует двухступенчатые ракеты. Первая ступень состоит из двух камерных двигателей Raptor 3C от SpaceX. Они будут производить тягу только в течение двухсот секунд, что составляет чуть больше трех минут. За эти три минуты двигатель должен вывести капсулу с полезной нагрузкой на орбиту.”»
Кот нарисовал траекторию полета с Марса и медленно вытянул ее, изображая успешно запущенного Орла. Затем он нарисовал его кружащим вокруг Марса.
«Если «Орел» будет успешно запущен, двигатели Raptor 3C и главный топливный бак будут оставлены. Капсула с полезной нагрузкой продолжит облет Марса.” Кот продолжал: «Моим первоначальным планом был быстрый док. Выбрав подходящее стартовое окно, мы запустим спускаемый аппарат в нужный момент, что позволит ему как можно быстрее синхронизироваться с Объединенной космической станцией… За корректировку траектории отвечает ракета второй ступени, причем это делает российский двигатель РД-0172. Очень зрелая технология у русских.”»»
Тан Юэ совсем не волновался. У кота было достаточно опыта, так что план, который он сформулировал, определенно не был сумасшедшим.
«Но этот план уже бесполезен.” Кот пожал плечами.»
«Из-за погоды?”»
Кот нахмурился. «- Вот именно. Из — за этой проблемной погоды мы не можем выбрать время нашего запуска, основываясь на местоположении космической станции. Вместо этого мы определяем запуск, основываясь на скорости ветра. Мы запускаемся всякий раз, когда скорость ветра падает… Но тут возникает еще одна проблема.”»
«Какая проблема?”»
«Изменения скорости ветра носят случайный характер. Мы понятия не имеем, когда проклятый ураган снизит свою скорость. Поэтому мы не можем заранее установить траекторию стыковки между Орлом и космической станцией. Когда посадочный модуль поднимется, космическая станция может быть над нашими головами, но она также может быть на другой стороне Марса, — сказал Томкэт. «Таким образом, мы можем использовать только медленный метод стыковки. Мы отправим посадочный модуль первым, прежде чем позволить ему оставаться на своей траектории в течение длительного периода времени. Затем мы будем делать каждый шаг по мере его поступления.”»»
«Значит, вы планируете сначала отправить «Орла» на орбиту, а затем постепенно корректировать планы, исходя из ситуации?” Голос Тан Юэ звучал расслабленно, когда он счастливо повернулся в своем кресле. «В чем же большая проблема? Космический корабль уже на орбите. Самый трудный этап уже позади. Самое большее, мы обойдем Марс дважды, и это займет всего около часа каждый круг. Я бы предпочел сделать это аккуратно и медленно, чтобы гарантировать успех. Мы можем медленно использовать двигатели для изменения траектории.”»»
Кот на мгновение замолчал. Он уставился на ручку и бумагу на столе. «Вот в чем проблема.”»
Тан Юэ был ошеломлен.
«Изменение траектории орбиты расходует топливо,” тихо сказал Томкэт.»
«Я знаю.”»
Томкэт поднял голову, когда его лицо осветилось огнями. У него был невозмутимый вид.
«Но количество топлива, которое у нас есть… нет ничего, чтобы быть оптимистичным.”»
…
Кот и Тан Юэ прижались друг к другу, пока кот быстро двигал ручку. Он быстро произвел вычисления, поскольку сложные формулы и числа заполнили лист бумаги. Несмотря на то, что Тан Юэ ничего не понимал, он нервно стоял рядом, ожидая результатов. Он знал, что за этими холодными цифрами скрывается нечто, определяющее жизнь и смерть.
«Согласно аэродинамике, космический аппарат на низкой орбите будет испытывать сопротивление воздуха с силой сопротивления D=1⁄2Cpv2A, где C-коэффициент сопротивления, ρ-плотность воздуха, а A-площадь поперечного сечения…»
«Тогда сопротивление воздуха приведет к отрицательному ускорению вдоль траектории орбиты и может быть описано F = -1⁄2Cpv2A. Используя уравнение возмущения, его можно записать в виде dr/dt = 2vFr2/2μ… Затем, используя разложение в ряд Тейлора…»
«Если мы предположим, что начальный радиус орбиты равен R1, то момент стыковки будет тогда, когда радиус орбиты упадет до R2, причем R1 Соответствующая плотность воздуха будет равна P1 и ρ2. После завершения стыковки и с помощью передачи Гогмана поднять орбиту…δ =√(μ/r)(1-√(2r/R1+R2)+√(μ/r)[(1-√2r/R1+R2)-1]…»
Расчеты томкэта продолжали увеличиваться по мере появления всевозможных греческих букв и уравнений более высокого порядка. Эти уравнения и вычисления уже были прогнаны более сотни раз в его мозгу, он был просто записан для Тан Юэ, чтобы увидеть.
«Бумага.” Кот даже не поднял головы.»
Тан Юэ передал ему стопку белой бумаги, давая Томкэту еще больше бумаги для записи.
«Бумага!”»
Тан Юэ протянул бумагу.
«Бумага! Бумага! Бумага! Бумага! Бумага!”»
На столе лежали бумаги, заполненные расчетами. Скорость письма кота была так велика, что его лапа едва могла быть видна Тан Юэ. Его глаза были прикованы к бумаге, поскольку все виды параметров, связанных с Марсом, ураганом, Орлом, Объединенной космической станцией, стали формулами. Его компьютер производил вычисления со скоростью миллиардов операций в секунду, моделируя траекторию полета посадочного модуля после запуска, прежде чем записать ее на бумаге.
Тан Юэ стоял рядом, испытывая смешанные чувства. Он чувствовал себя студентом, ожидающим результатов важного экзамена.
Он молился от всего сердца о хорошем исходе, но Тан Юэ знал, что физика и математика были самыми неуязвимыми вещами в мире. Пока были заданы исходные параметры, результат был зафиксирован. Он был независим от воли человека, независимо от того, насколько сложным и запутанным был процесс вычисления или сколько раз он был вычислен.
Когда у него осталось всего три листка бумаги, кот остановился. Скрип пера прекратился, когда массивные вычисления внезапно подошли к концу. Наконец внизу последнего листка бумаги появилось простое и холодное число.
Томкэт поднял листок бумаги вверх, чтобы Тан Юэ мог его увидеть.
2.15547.
«Дважды.” — Медленно произнес кот., «Если предположить, что объединенная космическая станция находится на другой стороне Марса, когда запускается «Орел», то топлива в двигателе РД-0172 достаточно только для того, чтобы дважды изменить орбиту посадочного модуля.”»»
Мозг Тан Юэ онемел, на мгновение не в силах понять, что означает это число.
«То есть у Орла и Объединенной космической станции есть максимум две попытки. Если эти две попытки потерпят неудачу, посадочный модуль потеряет всю движущую силу, что сделает невозможным его стыковку с космической станцией.” Томкэт прояснил последнюю проблему для Тан Юэ. Он повернул голову и посмотрел в глаза Тан Юэ, его взгляд был тревожным.»
«А песчаная буря снаружи не позволяет нам поддерживать связь с космической станцией, и у нас нет никаких средств для управления Орлом в реальном времени. У нас также нет возможности направлять посадочный модуль или МАИ Донг… Вы знаете, что это значит?”»
