Вид из стратосферы, которая начинается с высоты 11 км, очень похож на вид из космоса: черное звездное небо над головой, четкая граница между голубой атмосферой и космосом по горизонту и далекая Земля внизу. Долгое время полеты в стратосферу были довольно дорогостоящим мероприятием, недоступным энтузиастам. С появлением противоугонных GPS-маяков и компактных легких камер типа GoPro, способных работать в экстремальных условиях, мечта увидеть Землю почти из космоса стала реальностью.
Реализовать эту мечту решил инженер и спасатель Денис Ефремов. Несколько лет назад он захотел повесить камеру и спутниковый маячок на метеозонд и поднять все это в стратосферу. Начал изучать и понял, что это возможно. Денис взял на себя электронную часть, его друг, астроном Альберт Гарнелис — механическую. Сделали гондолу с термозащитой, поставили туда несколько камер GoPro, легкий фотоаппарат Canon с системой электронного спуска. Сделали контроллер, который измерял высоту, температуру, GPS-координаты. Все это запаковали и запустили на высоту 28 км.
Запустить — полдела, вторая половина — найти спускаемый аппарат. В первом полете за координаты отвечали два маячка, предоставленные компанией «Автофон», которая делала маячки для поиска угнанных автомобилей. Маячки после приземления отправили координаты. Прочесав небольшой лес, ребята нашли свой аппарат в целости и сохранности. На видео и фотографиях они увидели ровно то, что хотели: тоненькую полоску голубой атмосферы, черное звездное небо, а внизу — Землю. Но первый запуск состоялся в пасмурную погоду: перенести его не было возможности, поскольку его приурочили к 12 апреля. Вокруг лежал снег и было пасмурно, поэтому картинка снизу скрывалась за облаками.
Ясен день
Решили, что нужно сделать еще один запуск — уже в ясную погоду — и считать стратосферную программу законченной. Второй запуск принес более качественное видео и фотографии, ребята сделали пару постов в ЖЖ. И тут неожиданно к ним стали обращаться: они оказались единственными бюджетными практиками стратосферных полетов в стране. Первыми оказались ученые, которым потребовалось испытать оборудование на высоте около 30 км. Потом поступило предложение из рекламного агентства: сможете запустить в стратосферу банку пива?
Параллельно шли согласования для получения разрешения. Это непростая задача — стать первопроходцем в стратосферных запусках: никаких регламентов нет. Настырного Дениса все разрешающие службы постоянно пытались отфутболить, говоря примерно так: «Мы вам дадим разрешение при условии получения разрешения двух других инстанций». Но через два месяца хождения по инстанциям он смог разгадать этот ребус: на руках оказались все нужные письма от всех необходимых служб, которые пребывали в полной уверенности, что другие таких разрешений не дадут. В итоге ребята получили все разрешения и научились в момент запуска «закрывать» небо. При стандартном запуске стратостат улетает километров на сто в сторону и приходится «закрывать» довольно значительную часть воздушного пространства — вверх на 30 км и на 100 км в радиусе.
Маленькие секреты
Известно, что использовать можно два газа — водород и гелий. Водород в десять раз дешевле, но и в десять раз опаснее. Решили, что безопасность важнее, и запускать начали на гелии, так как возить его приходится самим к месту старта. Гелий инертен, негорюч, и с ним нет проблем — кроме его стоимости.
Следующий вопрос — оболочка. Поначалу брали стандартные оболочки метеозондов, оставшиеся от запасов СССР, быстро скупив все остатки в Москве и Подмосковье. В итоге пришлось перейти к поставкам из-за границы. Сейчас Денис Ефремов использует японские оболочки: у них лучшее качество, следовательно, высота и стабильность получаются больше. Если другие зонды могут разорваться и на 10 км ниже расчетной высоты, то у японских эта разница составляет плюс-минус 2 км. Чтобы понять нагрузки на оболочку, представьте: на старте ее диаметр около двух метров, а во время разрыва — более десяти. В стратосфере летит почти трехэтажный дом.
Сильно изменились и сами маячки. Первоначальные GSM-маячки, которые работали через сотовую сеть и исключительно на земле, в полете были бесполезны: аппараты часто приземляются в непроходимые леса и болота, где сотовой связи нет. Поэтому перешли на спутниковые маячки, которые не только получают информацию со спутников, но и на спутники данные передают. Пришлось разработать систему, которая будет направлять антенну маяка в небо при любом приземлении.
«Но главное изменение — наш бортовой компьютер, — говорит Денис Ефремов. — С первого запуска он кардинально изменился». Сейчас он снимает около 50 разных параметров, управляет полетом (тяга шара, возможность отцепки от оболочки, аварийное прекращение полета), следит за напряжением батарей, управляет бортовыми камерами. Работает и двухсторонняя связь, телеметрия передаeтся с платформы на землю в прямом эфире, с земли можно отправлять команды на разные действия на платформе. Но вообще бортовой компьютер умеет в автоматическом режиме управлять полезной нагрузкой. Так, если ставится научный эксперимент, то заранее прописывают, что должно происходить в зависимости от высоты, температуры, скорости и прочих параметров. Для подъема больших платформ применяется кластерный запуск, когда используется не один, а несколько шаров. Отцепляя их при помощи пиропатронов, можно управлять скоростью подъема и высотой.
Пиковые полеты
Почти все запуски, а их более сотни, которые на сегодня сделала компания Дениса Ефремова, — пиковые полеты. Запуск на одном или нескольких шарах до тех пор, пока шары не лопаются или не отцепляются, после чего платформа под парашютом спускается вниз. Почти отсутствует стадия горизонтального полета. Но для некоторых научных задач необходимо находиться в стратосфере продолжительное время и от часа до суток лететь горизонтально. Для этого необходимо иметь систему зависания — поддержания заданной высоты. «Мы сейчас как раз экспериментируем с долгодрейфующими полетами, — говорит Денис, — пробуем разные варианты: с клапанами для выпуска газа либо другими, нетянущимися оболочками. Например, используем супертонкую целлофановую оболочку, но она изначально должна быть огромна и накачана всего на 10% своего объема».
Сейчас для одного из околокосмических НИИ ребята разрабатывают систему долгодрейфующих полетов; кроме кластерных систем, прорабатывается вариант полета на нетянущихся оболочках. Наполняясь расширяющимся гелием до полного объема, они останавливаются на нужной высоте. Снизу оболочка открыта, гелий скапливается в верхней части, и, когда лишний газ стравливается, шар зависает. Но такие оболочки мало кто может сделать, а американцы отказываются их продавать в Россию из-за санкций.
Стратонавт
Параллельно Денис Ефремов пытался попасть в отряд космонавтов и даже прошел очный отбор, но, получив отказ, задумался над альтернативными путями в космос. Тогда и пришла мысль заняться пилотируемыми полетами в стратосферу. Ребята посмотрели прыжки из стратосферы Феликса Баумгертнера и Алана Юстаса, поняли, что в принципе это возможно, и взялись за работу.
Главная сложность полета в стратосферу — скафандр. Начали изучать, какие есть варианты. Оказалось, что вполне достаточно спасательного скафандра «Сокол» производства НПП «Звезда», который используют для полета от Земли до МКС. «В этот момент у нас появились партнеры — с ними мы несколько лет делали запуски, — которым понравились и наше главное направление, и идея с пилотируемыми полетами. Мы совместно организовали компанию «Стратонавтика», продолжаем обычные беспилотные запуски и параллельно занимаемся пилотируемой историей, — говорит Ефремов. — Мы надеемся, что «Звезда» не откажется продавать нам скафандры, а сами мы сделаем всю систему жизнеобеспечения, которая подключается к скафандру, — это система снабжения кислородом, система подогрева, датчики биологической телеметрии. Телеметрия по нашим каналам будет спускаться на землю, где ее проанализирует медик — у нас уже есть договоренность с профильным институтом».
Для отработки системы жизнеобеспечения потребовался скафандр «Сокол». В магазинах скафандры не продаются, но все можно найти в интернете, и теперь у них есть бэушный скафандр с неизвестной историей — даже непонятно, был ли он в космосе или нет. Конечно, Денис не планирует летать в этом костюме, скафандр понадобился пока только для постановки экспериментов.
Чуть больше года назад «Стратонавтика» сделала тестовый запуск. Самое большое, что запускали до этого, — груз весом 10 кг. Поэтому сначала решили запустить пустой скафандр с телеметрией. Разместили внутри камеру, сделали подвеску — собранная система получилась 30 кг. 10 кг — скафандр, 20 кг — все остальное снаряжение для запуска. Один шар поднять этот груз не может, поэтому собрали кластер на шести шарах и подняли скафандр на 25 км. Внутри находилась камера с системой управления, на земле можно было надеть шлем виртуальной реальности, крутить головой, а камера повторяла все движения. Можно было почувствовать себя в стратосфере, понять, что ты там видишь, под каким углом лучше висеть.
«Сколько шаров потребуется для конечного варианта? — переспрашивает Денис. — Один шар поднимает 10 кг, но лучше использовать с запасом — один шар на 5 кг. Мы надеемся, что уложимся в 200 кг. Значит, потребуется 40 шаров».
Прыгать стратонавты собираются с высоты 25−30 км. «Если сделаем систему, позволяющую безопасно прыгнуть с 25 км, то побитие рекорда мира будет только вопросом цены оболочки и наполнения ее гелием», — смеется Денис.
