Читать онлайн Марсианская трилогия бесплатно

Марсианская трилогия

Часть первая. Резонанс

2038 год. Низкая околоземная орбита. Российский орбитальный комплекс «Витязь»

Третий день третьей вахты.

Алексей смотрел на облачный циклон над Тихим океаном. Отсюда, с высоты четыреста километров, он казался спиральной галактикой — белые рукава, закрученные вокруг спокойного глаза. Красиво. И совершенно бесполезно для того, чем он занимался.

— Товарищ бортинженер, — раздался в наушниках голос командира, — хватит медитировать. У нас третий день висит задача по «Аргусу». Вы там скоро?

Алексей оттолкнулся от иллюминатора и поплыл к стойке с оборудованием.

— Иду, командир.

«Аргус» был спутником радиоэлектронной разведки нового поколения. Двадцать четыре тонны солнечных панелей, фазированных антенных решёток и криогенных приёмников. И он отказывался работать. Три запуска подряд — три отказа на орбите. Первый «Аргус» потерял ориентацию через неделю. Второй замолчал через месяц. Третий работал, но его главный инструмент — радиометр миллиметрового диапазона — слеп на левый борт.

Алексей знал почему. Он знал это ещё на Земле, когда читал документацию. Но тогда его никто не слушал.

Теперь слушали. Потому что «Витязь» был единственным в мире пилотируемым комплексом, способным проводить ремонт спутников прямо на орбите. Американцы свой аналогичный проект закрыли три года назад. Китайцы запускали ремонтные модули, но те были автоматическими и могли только дозаправлять. А здесь, на «Витязе», сидел он — Алексей Кольцов, бортинженер-электронщик, тридцать два года, и должен был починить то, что сломал кто-то другой.

Он подплыл к стойке с документацией. На планшете светилась схема радиометра. Алексей знал её наизусть, но всё равно пролистал ещё раз.

Радиометр работал на частоте сто восемьдесят три гигагерца. Это была линия поглощения водяного пара — основной инструмент для изучения атмосферных процессов. Приёмник охлаждался до четырёх кельвинов. Усилитель на основе туннельных переходов сверхпроводник-изолятор-сверхпроводник давал чувствительность, близкую к квантовому пределу. Технология, которой Россия по праву гордилась — ни одна страна не имела таких приёмников в космосе.

Но именно этот усилитель и был проблемой. Алексей понял это, когда прочитал отчёт о втором отказе. Разработчики — блестящие физики из ФИАН — создали идеальный прибор для лаборатории. Но лаборатория — это не космос.

— Командир, я готов к докладу.

Через десять минут экипаж собрался в жилом модуле. Командир — Виктор Савельев, сорок пять лет, два полёта, сухое лицо с глубокими складками у рта. Второй бортинженер — Михаил Дронов, тридцать пять, специалист по механическим системам. И Алексей.

— Докладывай, — кивнул Савельев.

Алексей развернул схему на общем экране.

— Проблема «Аргуса» — вот здесь. Усилитель на SIS-переходах. Это туннельные контакты ниобий-оксид алюминия-ниобий. Толщина барьера — полтора нанометра. Они работают при четырёх кельвинах. Чувствительность — двадцать фотонов в секунду на гигагерц полосы. Это рекорд.

— Тогда почему он слепнет? — спросил Дронов.

— Потому что он спроектирован для лабораторного криостата, а не для космоса. На Земле его охлаждали жидким гелием в дьюаре с магнитным экраном. Здесь, на орбите, охлаждение — пассивный радиатор плюс криокулер замкнутого цикла. Радиатор смотрит в холодный космос. Но спутник вращается. Когда радиатор попадает под солнечный свет, температура охлаждающей пластины поднимается на полградуса. Для обычного приёмника это незаметно. Для SIS-перехода — катастрофа.

— Почему?

— Потому что энергия связи куперовских пар в ниобии — около трёх миллиэлектронвольт. Это соответствует температуре перехода девять и две десятых кельвина. Но туннельный ток через переход экспоненциально зависит от температуры. При четырёх кельвинах он ещё мал. При четырёх с половиной — вырастает в сто раз. Тепловой шум забивает сигнал. Приёмник слепнет.

Савельев нахмурился.

— Ты хочешь сказать, что погубило два спутника? Полградуса?

— Именно. В лаборатории этого нет. В космосе — есть. Они не учли циклы нагрева-охлаждения на витке. Каждый виток — девяносто минут. Сорок пять минут в тени Земли, сорок пять на солнце. Тепловая инерция радиатора сглаживает колебания, но не до конца. Остаточная пульсация — как раз полградуса. Приёмник «дышит» с периодом в девяносто минут. Он то видит, то слепнет.

Дронов присвистнул.

— И что мы можем сделать?

Алексей переключил схему.

— Я предлагаю поставить тепловой демпфер. Вот здесь, между радиатором и криокулером. Это медная пластина с каналами, заполненными жидким галлием. Галлий плавится при тридцати градусах Цельсия. В условиях орбиты он всегда жидкий. Его теплоёмкость в десять раз выше, чем у алюминиевого сплава радиатора. Плюс скрытая теплота фазового перехода — если добавить микроинкапсулированный парафин в галлиевую матрицу, он будет поглощать тепло при плавлении и отдавать при застывании, сглаживая пульсации.

— Это твоя разработка? — спросил Савельев.

— Я считал её ещё на Земле. Предлагал в КБ. Сказали — «нештатное решение, не предусмотренное техзаданием».

— А ты уверен, что оно сработает?

Алексей помолчал.

— Уверен. Я провёл симуляцию. Демпфер снижает амплитуду пульсаций температуры в криокулере с полуградуса до двух сотых градуса. При такой стабильности SIS-усилитель будет работать без сбоев.

Он вывел на экран график. Две кривые: красная — температура без демпфера, синяя — с демпфером. Красная пульсировала с амплитудой в полградуса, синяя была почти прямой линией.

— Я рассчитал объём галлия. Нам нужно демпфировать тепловой поток около пяти ватт на протяжении сорока пяти минут. Это примерно тринадцать с половиной килоджоулей энергии. Теплоёмкость галлия — триста семьдесят джоулей на килограмм на кельвин. Чтобы удержать рост температуры в пределах двух сотых градуса, нам нужно около двух килограммов галлия. Плюс парафин — ещё килограмм. Общая масса демпфера — четыре килограмма. Для спутника весом в двадцать четыре тонны — незаметная добавка.

Савельев посмотрел на схему, потом на Алексея.

— Добро. Готовь оборудование. Выход в открытый космос через шесть часов.

Шесть часов спустя. Выход в открытый космос.

Алексей висел над радиатором «Аргуса», закрепившись карабинами за поручни. Земля плыла под ним — сейчас это была ночная сторона, россыпь огней Индии и Индийский океан, чёрный как смоль. В скафандре было холодно, несмотря на систему терморегуляции. Или это ему казалось.

— «Витязь», я на позиции. Начинаю демонтаж старого теплового моста.

— Принял, Лёша. Работай.

Старый тепловой мост — алюминиевая пластина толщиной в сантиметр — крепился на шестнадцати болтах. Алексей работал ключом-электровёртом, и каждый болт требовал усилий. После четвертого он вспотел, несмотря на холод. После восьмого начали болеть пальцы — скафандр «Орлан-МКС» был удобным, но тонкая моторика в нём всё равно оставалась испытанием.

На двенадцатом болте ключ соскользнул. Гайка провернулась. Алексей поймал её второй рукой — чисто рефлекторно, как ловил когда-то паяльник в лаборатории. Гайка была у него в перчатке. Он выдохнул.

— Лёша, у тебя пульс подскочил до ста двадцати. Всё в порядке?

— В порядке, командир. Просто гайка.

Он продолжил. Через сорок минут старый мост был снят. Алексей достал из грузового контейнера новую пластину — свой демпфер. Она выглядела невзрачно: медный брусок с просверленными каналами, запаянный в титановый корпус. Никакой красоты. Но внутри, в каналах, была заключена физика — галлий, парафин, точный расчёт теплоёмкости.

Он установил демпфер на место, закрепил болтами. Подключил датчики температуры. Проверил герметичность.

— «Витязь», демпфер установлен. Готов к тестированию.

— Принял. Запускай криокулер.

Алексей нажал кнопку на панели управления спутника. Заработал компрессор криокулера — неслышимый в вакууме, но видимый по дрожанию стрелки манометра. Температура на входе усилителя начала падать: сто кельвинов, пятьдесят, десять...

Он ждал. Земля сделала четверть оборота. Сейчас они входили в терминатор — границу дня и ночи. Вот-вот радиатор должен был попасть под солнечный свет.

Температура стабилизировалась на четырёх и нуле двух кельвина. И замерла.

Солнце ударило по радиатору. Тепловой поток возрос в десять раз. Но стрелка термометра не шелохнулась. Демпфер поглощал тепло, плавил парафин, перемешивал галлий — и на выходе сохранял стабильность.

— Командир, температура на усилителе — четыре и ноль две. Пульсаций нет.

В наушниках была тишина. Потом голос Савельева:

— Принял, Лёша. Поздравляю. Возвращайся.

Алексей ещё минуту висел над радиатором, глядя на свою работу. Медная пластина, шестнадцать болтов, каналы с галлием. Никакого героизма. Просто инженерное решение там, где фундаментальная наука не учла реальных условий эксплуатации.

Он отстегнул карабины и поплыл к шлюзу.

Через месяц. Центр управления полётами, Королёв.

Алексей стоял перед комиссией. Та же комиссия, что полгода назад отклонила его предложение. Теперь они слушали молча.