Раздел: Парашютный спорт

Подраздел: Теоретические основы прыжка с парашютом

Автор: Виктор Борисович Петрук

Анонс: Статья с изменениями и дополнениями, отредактированная для публикации в "буржуйских" научно-популярный журналах.

Вступление

1 ноября 1962 года, советский парашютист Евгений Андреев выполнил прыжок с высоты 24458 метров. Это достижение зарегистрировано FAІ в качестве мирового рекорда и до сегодняшнего дня не превышено.

Чуть раньше Андреева, 16 августа 1960 года, с высоты 31150 метров выполнил прыжок американский парашютист Джозеф Киттинджер, но его достижение в качестве мирового рекорда не зарегистрировано, вследствие использования стабилизирующего парашюта, для стабилизации положения тела в разряженных слоях атмосферы.

Оба прыжка выполнялись со стратостата. Полет стратостата "Волга", с парашютистами испытателями Андреевым и Долговым 1 ноября 1962 года был последним пилотированным полетом стратостата в СССР. Вскоре прекратились пилотированные полеты стратостатов в США. Поэтому не удивительно, что и сегодня, 40 лет спустя, рекорд по-прежнему незыблем, несмотря на обилие претендентов.

По известным мне публикациям в средствах массовой информации, претендентов три:

Американка Шерл Стернс, которая намеревается выполнить прыжок с 50000 метров.

Австралиец Род Милнер, который был намерен уже в марте 2002 года выполнить прыжок с высоты 36000 метров.

Француз Мишель Форнье, который уже на протяжении 12 лет намеревается выполнить прыжок с высоты 40000 метров. В сентябре 2002 года Форнье был очень близок к установлению нового рекорда, но проблемы с погодой и наземным оборудованием вынудили его отложить прыжок на май 2003 года.

Сложность выполнения высотных прыжков заключается в том, что по общепризнанному мнению, единственным реальным способом достижения высоты более 20 км является применение стратостата. Чем больше высота полета и масса полезной нагрузки стратостата, тем больший объем он должен иметь. Для подъема парашютиста на высоту 50 км потребуется создание стратостата объемом не менее 5 млн. м3. Дальнейшее увеличение высоты потребует колоссального увеличения объема стратостата.

Совершенно очевидно, что при любом, даже самом фантастическом увеличении объема, стратостат не сможет покинуть пределы атмосферы так, как для создания подъемной силы ему необходима среда более плотная, чем он сам. При существующем техническом уровне изготовления, теоретический предел высоты пилотируемого полета стратостата едва ли достигает 50 км и именно стратостат является серьезным техническим препятствием на пути дальнейшего увеличения высоты прыжка. Таким образом, очевидно, что применение стратостата для установления рекорда абсолютной высоты прыжка - тупиковая идея.

Единственный летательный аппарат, который не имеет ограничений по высоте полета это ракета. Причем ракета имеет несколько радикальных преимуществ перед стратостатами:

- ракета является значительно более дешевым средством достижения верхних слоев атмосферы, чем гигантские стратостаты;

- ракета является единственно возможным средством достижения высот лежащих за пределами атмосферы;

- ракета независима от погоды (гигантские стратостаты можно запускать только в штиль, либо с борта судна, скорость и направление движения которого совпадает со скоростью и направлением ветра, в противном случае оболочка стратостата не выдерживает ветровой нагрузки);

- быстрота взлета ракеты позволяет обойтись без средств защиты парашютиста от длительного воздействия ионизирующего излучения и низких температур в верхних слоях атмосферы, а так же избавляет от необходимости десатурации организма (для предупреждения проявления кессонной болезни), и позволяет в десятки раз сократить запасы кислорода для дыхания парашютиста в процессе набора высоты.

Итак, в случае применения ракеты для доставки парашютиста на требуемую высоту технические препятствия на пути достижения максимальной высоты прыжка снимаются. Остаются физиологические ограничения.

Определение физиологических ограничений.

Среди парашютистов (и не только), принято считать, что скорость падения тела после отделения от ЛА, в течение какого то времени увеличивается, достигая максимального значения, называемого критической или равновесной скоростью, после чего остается постоянной до раскрытия парашюта. В действительности же, скорость падения парашютиста зависит от плотности воздуха. Поскольку плотность воздуха увеличивается с уменьшением высоты, то реальное тело после достижения критической скорости начинает тормозиться, и тормозится до момента раскрытия парашюта. В таблице 1 изображена полученная мною зависимость скорости падения парашютиста от высоты, для начальных высот прыжка 100, 200, 300, 400 и 500 км, при массе парашютиста со снаряжением 120 кг.

Как видно из таблицы, с увеличением начальной высоты прыжка, максимальная скорость падения возрастает но, по достижению парашютистом плотных слоев атмосферы, быстро уменьшается, и вблизи поверхности Земли становится практически одинаковой, независимо от начальной высоты прыжка. Причиной уменьшения скорости падения при приближении к поверхности Земли является увеличение плотности воздуха.

Торможение тела в плотных слоях атмосферы приводит к появлению перегрузки. В таблице 2 изображена полученная мною зависимость интенсивности перегрузки, возникающей в процессе выполнения прыжка, от времени падения для начальных высот прыжка 100, 200, 300 400 и 500 км, при массе парашютиста 120 кг.

Как видно из таблицы, с увеличением высоты прыжка, максимальная интенсивность перегрузки торможения возрастает (в частности при прыжке с 500 км максимальная перегрузка достигает 23 g). Много это, или мало? Известно, например, что при баллистическом спуске космических аппаратов перегрузка не превышает 6 g, а при пилотировании истребителя 9 g. Однако, для человека не существует ограничений по максимальной интенсивности перегрузки. Человек может перенести перегрузку и 20 и 100 g, при условии, что время действия такой перегрузки очень мало. То есть, переносимость перегрузки зависит от времени ее действия.

Превышение допустимых перегрузок приводит к различным последствиям: от временной потери трудоспособности, до потери сознания и даже смерти. Вполне вероятно, что потеря сознания в процессе выполнения прыжка может стать причиной смерти. И дело даже не в том, что парашютист не сможет самостоятельно раскрыть парашют (это может сделать страхующий прибор), а в том, что потеря контроля над управлением телом при большом скоростном напоре скорее всего приведет к вращению тела. Даже при отсутствии продольного ускорения, вращение тела относительно продольной оси с частотой 2 об/с, на протяжении 30 секунд приводит к потере сознания, и если вращение не остановить, сознание не возвращается. Продолжение такого вращения в течение 2-3 минут приводит к смерти в результате кровоизлияния в мозг.

Итак, очевидно, что существует предел высоты прыжка с парашютом, который зависит от индивидуальных физиологических возможностей человека по переносимости перегрузок.

Зависимость величины физиологически допустимой перегрузки от времени ее действия колеблется в довольно широких пределах, зависит в первую очередь от индивидуальных особенностей конкретного лица, и может изменяться от многих причин. Этим объясняется то обстоятельство, что в опубликованных работах встречаются различные ограничения для одних и одних и тех же перегрузок.

Для предварительной оценки, в данной работе, приняты зависимости указанные в таблице 3.

Где:

1 - зависимость для перегрузки в направлении ноги - голова

2 - зависимость для перегрузки в направлении голова - ноги

3 - зависимость для перегрузки в направлении спина - грудь

4 - зависимость для перегрузки в направлении грудь - спина.

Как видно из таблицы 3, физиологические ограничения в значительной мере зависят от положения тела. Наибольшие перегрузки парашютист перенесет при падении на спине. И это единственно возможный стиль падения. Его достоинства, помимо большей переносимости перегрузок следующие:

- падение на спине устойчиво благодаря низкому центру тяжести и высокому центру давления, что не требует постоянных управляющих действий со стороны парашютиста (что очень важно, так как при больших перегрузках парашютист окажется физически скованным и управление положением тела будет сильно затруднено);

- конечности могут свободно складываться в направлении движения потока, в зону аэродинамической тени, что исключит их травмирование (вывихи и переломы) при большом скоростном напоре;

- расположение конечностей в зоне аэродинамической тени значительно уменьшает усилия по управлению положением тела при большом скоростном напоре;

Другие стили падения не приемлемы. При падении головой вниз (пикировании) и падении стоя, возникнут наименее переносимые перегрузки в направлении ноги - голова и голова - ноги. Кроме того, падение стоя неустойчиво и может, в случае потери контроля при большом скоростном напоре привести к сильному вводу во вращение (на порядок более сильному, чем при выполнении обычных прыжков).

Падение плашмя лицом вниз при большом скоростном напоре приведет к тяжелым травмам конечностей. Забегая вперед скажу, что максимальный скоростной напор на 317 с падения эквивалентен скорости покидания самолета 940 км/ч на высоте 4 км. При таком напоре вывихи о переломы конечностей просто неизбежны. Кроме того, в этом положении грудная клетка парашютиста будет сжата силой аэродинамического сопротивления и весом парашютной системы, что при значительных перегрузках приведет к остановке дыхания, и более ранней потери сознания. Снова несколько забегая вперед скажу, что на той же 317 секунде падения, при падении лицом вниз, сила сжимающая грудную клетку парашютиста достигнет 100 кгс.

Причиной потери сознания при действии перегрузки на организм человека есть уменьшение снабжения кислородом ЦНС. Оно возникает вследствие, изменения жизненного объема легких (в результате сдавливания грудной клетки), уменьшения пропускной способности артерий (в результате сжатия артерий деформированными внутренними органами) и перераспределения крови в организме (в результате оттока или притока крови под действием ускорения). При незначительных перегрузках кислород в ЦНС поставляется в достаточном количестве благодаря увеличению частоты дыхания и частоты сердечных сокращений. При дальнейшем увеличении перегрузки этих естественных регуляторов не хватает, в первую очередь становится недостаточным давление крови, создаваемое сердцем. Возникает замедление циркуляции, а при больших перегрузках обратный кровоток. Однако, потеря сознания даже при наличии обратного кровотока происходит не мгновенно. Это связано с тем, что кровь - вязкая жидкость протекающая по тонким капиллярам, благодаря чему она испытывает большое вязкостное сопротивление, замедляющее ее отток.

Способность ЦНС продолжать функционировать под действием перегрузки благодаря замедленному оттоку крови, назовем резервом. Мгновенная потеря резерва равна:

Она не зависит от правильности наших рассуждений относительно следствий воздействия перегрузки на организм человека и определяется из экспериментальных зависимостей показанных в таблице 3. Где: Т - зависимость времени действия максимальной физиологически переносимой перегрузки от ее интенсивности (нами принята зависимость 4, для направления действия перегрузки грудь - спина). Общая потеря резерва на промежутке времени t0 - t1, под действием переменной перегрузки будет равна:

В момент времени, когда общая потеря резерва W превысит единицу, наступит потеря сознания, поэтому при выборе высоты прыжка необходимо соблюсти условие:

В таблице 4 изображен частичный случай зависимости потери резерва от начальной высоты прыжка для массы парашютиста 120 кг. Пересечение рассчитанной кривой прямой W=1 есть искомым решением задачи про максимально допустимую высоту прыжка с парашютом, при данной массе парашютиста. Высота прыжка в этом случае составляет 443600 метров.

Это максимальная высота прыжка при массе парашютиста со снаряжением 120 кг Однако, существует вполне логичная мысль, что увеличение поперечной нагрузки тела (поперечной нагрузкой называется отношение массы тела к его миделю), приведет к уменьшению перегрузки при торможении в атмосфере, что в свою очередь позволит выполнить прыжок с большей высоты. Таким образом, неограниченно увеличивая поперечную нагрузку, вроде бы возможно неограниченно увеличивать высоту прыжка с парашютом. Однако выполненные расчеты исключают такую возможность.

В таблице 5 изображена полученная мной зависимость общей потери резерва W от высоты прыжка и массы парашютиста при неизменной площади миделя, то есть при различной поперечной нагрузке.

Если рассечь эту поверхность плоскостью W=1, то мы получим зависимость максимально допустимой высоты прыжка, от массы парашютиста (при неизменной площади миделя), изображенную в таблице 6.

Как видите, зависимость не является монотонно возрастающей, график содержит экстремальную точку. С увеличением массы, максимально допустимая высота прыжка сначала увеличивается, достигает максимума при 212,2 кг, а при дальнейшем увеличении массы парашютиста уменьшается. Это не стало открытием, так как известно, что для космических аппаратов, тормозящихся в атмосфере, так же существуют зависимости максимальных перегрузок при торможении от поперечной нагрузки.

Итак, существует максимально допустимая, по физиологическим ограничениям, высота прыжка, которую невозможно превысить путем увеличения поперечной нагрузки.

Критические параметры падения

Точкой экстремума есть масса парашютиста 212,2 кг. Максимальная высота прыжка в этом случае составляет 461500 метров. Ниже приведены некоторые расчетные критические параметры падения парашютиста в этом случае:

- время падения до высоты 900 метров - 7 минут 24 секунды;

- максимальная скорость падения - 2710 м/с, на 307 секунде падения, и высоте 50500 м (таблица 7);

- максимальная перегрузка - 18,56 g, на 317 секунде падения, и высоте 26300 м (таблица 8);

- максимальное число Маха 9,67 М, на 295 секунде падения, и высоте 82200м (таблица 9);

- время падения со сверхзвуковой скоростью - 228 секунд, из них 44 секунды с гиперзвуковой скоростью (таблица 10).

Расчет кинетического нагрева тела

Очевидно, что движение с большими сверхзвуковыми скоростями приведет к кинетическому нагреву тела. На специалистов в области аэродинамики наводит ужас скорость падения 9,67 М и соответствующая ей температура восстановления, вследствие чего многие из них пророчат непреодолимые трудности при выполнении подобного прыжка.

В таблице 11 изображена полученная мною зависимость температуры восстановления в точке полного торможения потока от высоты, для случая прыжка парашютиста массой 212,2 кг, с высоты 461500 метров.

Как видно из таблицы, температура восстановления местами превышает 3500 К (к слову, сталь плавится при 1946 К). Это именно то, что пугает "специалистов" путающих температуру восстановления в пограничном слое с температурой тела.

Полный расчет кинетического нагрева тела представляет собою очень сложную задачу. Тепловой поток в любой точке тела зависит от:

- местных условий обтекания, которые зависят от чисел Маха и Рейнольдса;

- коэффициента теплопередачи, который зависит от плотности и теплоемкости воздуха, чисел Рейнольдса и Прандтля;

- температуры самой точки, которая зависит от теплоемкости и теплопроводности тела.

Математическое моделирование этих процессов чрезвычайно сложная задача, поэтому, для облегчения расчетов, в сверхзвуковой аэродинамике принято считать температуру тела в точке полного торможения потока равной температуре восстановления в пограничном слое. При установившемся полете (постоянной скорости и высоте полета), в плотных слоях атмосферы, это предположение применимо с достаточной точностью. Однако даже при бесконечно долгом полете в указанных условиях, температура поверхности тела не достигнет температуры восстановления. Причина заключается в том, что тело не только поглощает тепловую энергию от пограничного слоя, но и излучает ее в окружающее пространство согласно закону Стефана - Больцмана.

Более того, при высотном прыжке максимальное число Маха достигается не в плотных слоях атмосферы, а на высоте 82200 м, где плотность воздуха в 56,8 тыс. раз меньше плотности воздуха у поверхности Земли. Поскольку тепловой поток от пограничного слоя к телу, зависит от плотности воздуха, то очевидно, что на высоте 82200 м он будет очень мал. Примером могут служить космические корабли, которые двигаются со скоростью до 12 М в термосфере, где температура более 1200 К, но не испытывают заметного кинетического нагрева, нагреваясь в основном вследствие поглощения солнечного излучения.

Кроме того - в нашем случае, движение тела не является установившимся (число М изменяется по времени), а поскольку тело, вследствие наличия теплоемкости, является достаточно инертным аккумулятором тепла, изменение его температуры будет происходить еще медленнее. Поэтому принимать температуру восстановления в пограничном слое за температуру тела в нашем случае не допустимо.

Выше говорилось о математических трудностях при расчете кинетического нагрева тела. Что бы избавиться от них я принял некоторые упрощения. Причем эти упрощения приводят к переоценке величины кинетического нагрева (заметьте, не к недооценке). В частности, тепловой поток от пограничного слоя к телу в любой точке тела принят равным тепловому потоку в точке полного торможения, приняты постоянными температура тела и теплоемкость воздуха. Полученная таким образом зависимость алгебраической суммы тепловых потоков поглощения и излучения, от времени падения, для прыжка с высоты 461500 метров, парашютиста весом 212,2 кг изображена в таблице 12.

Как видно из таблицы, тепловой поток трижды изменяет знак. Он отрицателен на протяжении первых 298,5 секунд падения, вследствие малой скорости падения и малой плотности воздуха в верхних слоях атмосферы. На интервале 298,5 - 332,2 секунд он положителен (это собственно и есть торможение в плотных слоях атмосферы). На интервале 332,2 - 405,3 секунд тепловой поток снова становится отрицательным, вследствие движения с умеренными скоростями в стратосфере. На интервале 405,3 - 444 секунд тепловой поток снова положителен, вследствие движения с умеренными скоростями в тропосфере.

Общее количество тепла, которое поглотится телом, на интервале 298,5 - 332,2 секунд в этом случае, составляет 792,1 КДж. Для поглощения этого тепла потребуется испарить 0,35 кг воды, или сублимировать 0,305 кг льда, и это завышенная оценка! Поэтому, очевидно, что никаких ограничений по кинетическому нагреву нет.

Увеличение физиологических возможностей

Итак, на основании сделанных мною расчетов, утверждаю, что существует максимально допустимая высота прыжка с парашютом, которая зависит от индивидуальных физиологических возможностей человека, по переносимости перегрузок. Выполнить прыжок с большей высоты, при принятых нами физиологических ограничениях, невозможно.

Однако, физиологические возможности по переносимости перегрузок могут быть увеличены несколькими способами. Наиболее применимые из них:

- тренировки на центрифуге;

- адаптация к гипоксии;

- дыхание воздушной смесью или чистым кислородом под повышенным давлением (большим парциального давления кислорода в воздухе при нормальных условиях);

- применение противоперегрузочных жилетов.

Наиболее радикальные способы:

- применение фармакологических препаратов;

- применение иммерсионных систем.

Наиболее применимые методы имеют значительные ограничения. Чрезмерные тренировки на центрифуге приводят в основном к временным последствиям (отеки конечностей, капиллярные кровоизлияния), но при грубых нарушениях возможны более серьезные последствия, например кровоизлияния в мозг. Адаптация к гипоксии, по сути, требует регулярного кислородного голодания, что при превышении допустимых норм может привести к инфаркту и другим осложнениям. А главное, тренировки на центрифуге и адаптация к гипоксии увеличивают переносимость перегрузок лишь до некоторой величины, за которой дальнейшее продолжение тренировок не приводит к заметному увеличению переносимости.

Длительное дыхание кислородом под избыточным давлением может привести к гипероксии - кислородному отравлению, что так же ограничивает пределы увеличения переносимости перегрузок таким способом.

Хорошим средством увеличения переносимости перегрузок является противоперегрузочный костюм (ППК). Принцип его действия заключается в том, что ППК создает обжимающее давление на нижнюю часть тела, величина которого изменяется в зависимости от величины перегрузки действующей на тело. ППК имеет наибольший эффект при компенсации перегрузки действующей в направлении голова - ноги. При компенсации перегрузки действующей в направлении грудь - спина он малоэффективен. При компенсации перегрузок действующих в направлении спина - грудь и ноги - голова он абсолютно бесполезен.

Несмотря на ограниченность увеличения переносимости перегрузок указанными выше методами, их комплексное применение может дать значительный эффект. Думаю, что можно реально увеличить выносливость парашютиста к действию перегрузок не менее чем на 30 %, что позволит увеличить максимальную высоту прыжка до 500 км. Это в 12,5 раз превысит планируемый рекорд Мишеля Форнье, и в 20 раз превысит существующее с 1 ноября 1962 года достижение Евгения Андреева.

Отдельного рассмотрения заслуживают последние два способа. Упоминание о фармакологических препаратах увеличивающих переносимость перегрузки можно встретить в специальной литературе. Такие препараты были созданы и проходили испытания. Все они имели серьезный недостаток - короткое время действия, сразу после приема. Это называют главной причиной того, что эти препараты не нашли применения. Между тем, кратковременность их действия не такой уж большой недостаток, если принимать во внимание то, что в большинстве случаев, когда требуется увеличение переносимости перегрузок (взлет ракеты, баллистический спуск космического корабля, выполнение высшего пилотажа на самолете в ходе соревнований или показательных выступлений), начало действия перегрузок известно заранее и препарат может быть своевременно принят. Скорее всего причина того, что они не нашли применения заключается в том, что большинство перегрузок с которыми человеку приходится реально сталкиваться, включая космические полеты, находятся в пределах естественных физиологических возможностей человека, а в тех случаях, где необходимо их увеличение (например высший пилотаж на реактивных самолетах), достаточно эффективным средством является ППК.

Применение фармакологических препаратов увеличивающих переносимость перегрузки не запрещено FAI и, возможно никогда не будет запрещено. Во-первых, по причине отсутствия прецедентов применения таких препаратов. Во-вторых, по причине отсутствия запрета на их применение со стороны Международного Олимпийского Комитета (FAI запрещает применение только тех препаратов, которые запрещены МОК), что, опять же, является следствием отсутствия прецедентов применения. В-третьих, применение подобных препаратов может быть безопасным для здоровья и даже являться элементом увеличения безопасности полетов на высший пилотаж, повышая выносливость пилотов к действию перегрузок. Однако, если применение таких препаратов при полетах на пилотаж практически не повлияет на честную борьбу, так как определяющими в данном случае являются координация действий пилота и маневренность самолета, то при рекордных сверхвысотных прыжках, где определяющим является переносимость перегрузки их применение приведет к нарушению принципов честной борьбы. Что бы избежать соревнования между препаратами и сохранить честную борьбу между спортсменами, применение фармакологических препаратов увеличивающих пределы переносимости перегрузок при прыжках на установление высотных рекордов необходимо запретить. Запрет должен быть не списком запрещенных препаратов, а в общем виде: "запрещено применение препаратов, действие которых повышает пределы переносимости перегрузок", так как новейший препарат всегда можно успеть применить до того, как он будет внесен в список запрещенных.

Иммерсионные системы впервые упомянуты К. Э. Циолковским. Суть иммерсионной системы заключается в том, что человек помещается в устройство (капсулу), заполненное жидкостью, оптимальная плотность которой должна быть равна плотности крови. При действии ускорения на такую систему в жидкости и теле человека по направлению ускорения возникают равные градиенты гидростатического давления. Эти противодавления компенсируют друг друга, что исключает перераспределение крови в организме и деформацию внутренних органов. Теоретически, при правильном подборе плотности жидкости, человек в иммерсионной системе мог бы перенести неограниченную перегрузку, хотя на практике, из-за ряда трудностей физиологического и технического характера величина максимальной перегрузки все же ограничена. Применение иммерсионной системы является наиболее эффективным средством увеличения предела переносимости перегрузок.

Иммерсионные системы так же разрабатывались и испытывались в свое время, но как и фармакологические препараты не нашли применения. Главная причина этого заключается в том, что физиологические возможности человека в иммерсионной системе значительно превышают запасы прочности летательных аппаратов. В пределах же перегрузок допустимых по условиям прочности ЛА, достаточно эффективным средством является ППК. При этом масса ППК в сотни раз меньше массы иммерсионных систем, что весьма актуально для авиации и особенно космонавтики, где каждый килограмм лишней массы обходится в несколько десятков тысяч долларов.

Если, вопреки отсутствию перспектив применения иммерсионных систем в авиации и космонавтике, кто ни будь все же пожелает применить иммерсионную систему для установления рекорда высоты прыжка с парашютом, сумеет преодолеть большие технические проблемы, а главное, финансовые (стоимость подъема такой системы может на два порядка превысить стоимость подъема свободно падающего парашютиста), организаторам, скорее всего придется столкнуться с непреодолимыми трудностями при регистрации этого достижения, ведь размещение парашютиста в иммерсионной капсуле по сути не отличает его прыжок от полета на космическом корабле. То, что он покинет эту капсулу и приземлится на собственном парашюте, не аргумент. Гагарин то же покинул космический корабль "Восток" и приземлился на собственном парашюте, но его полет не зарегистрирован в качестве рекордного прыжка с парашютом.

Итак, подведем итог вышесказанному. Если подобрать личность парашютиста, физиологически максимально приспособленную к перегрузкам, провести необходимый курс адаптации к гипоксии и действию перегрузок, а так же применить доступные технические средства, повышающие переносимость перегрузок, то возможно установить абсолютный мировой рекорд высоты прыжка с парашютом, который никогда не будет превышен. Почему никогда? Потому, что для утверждения нового мирового рекорда высоты прыжка с парашютом, согласно требованиям FAI, необходимо превысить существующее достижение более чем на 2%, что потребует увеличения переносимости перегрузок на 6,6%. Если же мы при подготовке рекорда используем все доступные средства увеличения переносимости перегрузок, найти впоследствии дополнительный резерв в 6,6% будет нелегко. Во-вторых, хотя планируемый рекорд является парашютным, но его высота превышает 100 км, а полеты, высота которых превышает 100 км по нормам FAI считаются космическими полетами. Если этот рекорд будет приравнен к космическим достижениям, то для установления нового рекорда, согласно требованиям FAI потребуется превышение существующего достижения более чем на 3%, что потребует увеличения переносимости перегрузок на 10%. Найти дополнительный резерв в 10% будет очень нелегко.

Кроме того, учитывая стоимость подготовки и установления подобного достижения, превышение предыдущего рекорда на 2-3% - это стрельба из пушки по воробьям. Желание же увеличить достижение хотя бы на 10% потребует увеличения предела переносимости перегрузок на 36%, что абсолютно нереально.

Состав участников

Существует некий стереотип в составе участников и времени установления абсолютных высотных рекордов. Участник, как правило, один (совместный прыжок Андреева и Долгова нельзя однозначно назвать исключением из этого правила, так как каждый из них выполнял свою программу: Андреев выполнял прыжок с задержкой раскрытия парашюта, Долгов должен был раскрыть парашют сразу после отделения). Участник, как правило, мужчина (единственное исключение - американка Шерл Стернс, заявлявшая о желании установить новый мировой рекорд). Прыжок выполнялся, или планируется выполняться днем. При таком подходе возможно установление только одного рекорда - рекорда абсолютной высоты прыжка с парашютом. Между тем, рекорды высоты прыжка бывают дневными и ночными, одиночными и групповыми, общими и женскими. Полная сетка высотных рекордов (Таблица 1) содержит восемь категорий рекордов.

Таблица 1

Следует сказать несколько слов о способе заполнения сетки рекордов высоты прыжка.

Во-первых, в случае если новый рекорд высоты ночного прыжка превышает существующий рекорд абсолютной высоты прыжка, утверждаются одновременно два рекорда: абсолютной высоты прыжка и высоты ночного прыжка. Отсюда первая рекомендация - рекорды нужно устанавливать ночью.

Во-вторых, в случае если новый рекорд высоты прыжка среди женщин превышает существующий рекорд абсолютной высоты прыжка, утверждаются одновременно два рекорда: абсолютной высоты прыжка и высоты прыжка среди женщин. Отсюда вторая рекомендация - рекорды должны устанавливать женщины.

В-третьих, в случае если новый рекорд высоты группового прыжка превышает существующий рекорд абсолютной высоты прыжка, утверждаются одновременно два рекорда: абсолютной высоты прыжка и высоты группового прыжка. Отсюда третья рекомендация - рекорды нужно устанавливать группой.

Первые две рекомендации абсолютно применимы для рекордных прыжков со стратостата. Поэтому, средства затраченные на организацию прыжка Андреева, и планируемых прыжков Форнье и Милнера, можно сказать, в значительной мере выброшены или будут выброшены на ветер. Если Шерл Стернс, или другая парашютистка, когда-нибудь выполнит ночной прыжок превосходящий существующий рекорд абсолютной высоты прыжка, ею будет перекрыта вся сетка одиночных рекордов высоты прыжка.

Третья рекомендация для рекордных прыжков со стратостата не применима. Высота прыжка со стратостата группы парашютистов всегда будет меньше высоты прыжка с этого же стратостата одиночного парашютиста, так как с увеличением полезной нагрузки уменьшается максимальная высота полета стратостата. Поэтому, для перекрытия всей сетки рекордов понадобится выполнить минимум два подъема, причем высота групповых рекордов будет существенно меньше высоты одиночных рекордов.

В отличие от стратостата, для ракеты, не существует ограничений по высоте полета и массе полезной нагрузки, так как современные ракеты могут сообщать вторую космическую скорость грузам массой до нескольких десятков тонн, что на несколько порядков превышает потребности планируемого рекорда. Поэтому, несомненно, есть смысл в выполнении группового прыжка, который перекроет всю сетку мировых рекордов. В таблице 2 сведена зависимость категорий устанавливаемых рекордов от состава участников при ночном прыжке.

Количество участников будет зависеть только от характеристик применяемой ракеты (максимальной массы полезной нагрузки, которую данная ракета сумеет поднять на требуемую высоту и размеров обтекателя, под которым будут размещаться парашютисты). Тип применяемой ракеты и ее характеристики, в первую очередь будут зависеть от финансовых возможностей организаторов.

Как видите, чисто мужские составы являются наименее результативными, поэтому их необходимо исключить. Наоборот, чисто женские составы являются наиболее результативными и если придушить мужской эгоизм и прагматично посмотреть на вещи, предпочтение необходимо отдать женской тройке, которая в одном ночном прыжке перекроет всю сетку высотных рекордов.

Во избежание половой дискриминации, а главное, для удовлетворения амбиций мужчин, которые примут активное участие в финансировании и организации этого рекорда, возможны компромиссные, смешанные составы. Так, в случае применения ракеты, способной поднять на требуемую высоту двоих парашютистов, состав: мужчина + женщина, по количеству установленных рекордов не уступит чисто женскому составу. В случае применения ракеты, способной поднять на требуемую высоту четверых парашютистов, состав: мужчина + три женщины сможет перекрыть всю сетку высотных рекордов. В принципе, можно сформировать большое количество смешанных составов, которые перекроют всю сетку высотных рекордов по принципу N мужчин + три женщины, хотя затраты на выполнение такого прыжка будут, разумеется, больше чем затраты на прыжок женской тройки.

Стоит сказать о том, что при утверждении рекордов установленных смешанным составом могут возникнуть трудности. В частности результаты установленные женщинами при прыжках в смешанной команде могут быть не утверждены в качестве женских рекордов. Насколько мне известно, при регистрации рекордов соревнований, наличие хотя бы одного мужчины в женской группе переводит установленное ею достижение в разряд мужских достижений. Это делается для того, что бы женские команды не завышали себе результаты за счет мужчин, которые, как правило, показывают более высокие результаты. Однако, наличие мужчин в женской группе устанавливающей рекорд высоты прыжка, естественно никак не может улучшить результат так как определяющим, в данном случае, будут физиологические возможности самих женщин. Поэтому, по моему мнению, такие рекорды должны утвердить. В противном случае необходимо отказаться от амбиций, и предоставить возможность установления рекордов женской тройке.

Впрочем, есть еще одно решение, которое позволит не только включить в состав мужчин, но и достичь благодаря этому более высоких результатов, что несомненно оправдано. Как известно, среднестатистические физиологические возможности мужчин превышают среднестатистические физиологические возможности женщин. Поскольку речь идет об установлении достижения по предельным физиологическим возможностям, мужчины могли бы установить более высокое достижение. Исходя из этого есть смысл установления раздельных рекордов мужскими и женскими тройками. При этом женщины перекроют женскую сетку рекордов, а мужчины, с некоторым превышением общую. Хотя это самый результативный состав, но он же и самый затратный. Поскольку решающую роль при таких мероприятиях имеет финансирование, то составов участников будет в первую очередь зависеть от финансовых возможностей организаторов. В то же время стоит заметить, что расходы в пересчете на одного участника уменьшаются с увеличением количества участников. Для группы они значительно меньше чем для одного или пары парашютистов. Если за каждым из участников будет собственный спонсор, или каждый из участников внесет собственные финансовые средства, то установление группового рекорда станет значительно более реальным, чем установление одиночных рекордов. Есть смысл сделать интернациональный рекорд, что бы помимо участников и спонсоров частичное финансирование предоставили заинтересованные государства. Для них это будет значительно выгоднее, финансирования самостоятельных рекордных попыток.

Зачем это нужно

Один из главных вопросов, который мне постоянно задают: - зачем это нужно? Отвечая в меру сил на него я постоянно терзаюсь любопытством - а что на этот вопрос отвечали люди открывавшие полюса и покорявшие высочайшие вершины, переплывавшие и перелетавшие на всем, что плавает и летает, через Ла-Манш, Атлантику и, наконец вокруг Земного шара?

При стремлении ко всякому достижению подобного рода есть три главных движущих силы:

- научно-технические цели

- политические цели

- личные амбиции

Они не обязательно идут в такой последовательности, и даже наоборот, как правило они идут совсем в другой последовательности, но это не имеет особого значения.

Научно-технические цели

Превышение существующих достижений в технических видах спорта невозможно без создания новых технических решений. Рекорд - это фокус, собирающий в одно целое все самые передовые технические решения, способные оказать как радикальное, так и самое незначительное влияние на улучшение достижения. Многие из этих решений, неоправданно дорогие и не находят дальнейшего применения в других сферах. Однако многие сложные и дорогие решения именно благодаря использованию в спортивных и рекордных достижениях, находили в дальнейшем широкое применение.

Главной научно-технической целью этого проекта может стать амбициозная идея создания средств индивидуального спасения космонавтов и пилотов суборбитальных самолетов. Заранее предчувствуя, как бурно сейчас замашут руками специалисты, скажу, что до недавнего времени я сам был большим скептиком подобной идеи. Даже имея расчеты, подтверждающие возможность прыжка человека с высоты до 500 км, я не верил в возможность создания средств индивидуального спасения космонавтов, так как вход в атмосферу со скоростью 2700 м/с и с первой космической скоростью, совсем не одно и то же. Сегодня я знаю, что это возможно.

При авариях на конечных этапах выведения, начальных этапах спуска и орбитах ИСЗ, коллективные средства спасения космонавтов считаются единственно возможными. Можно перечислить массу пока что гипотетических ситуаций в которых коллективные системы не обеспечивают спасения. Необходимость создания индивидуальных средств спасения космонавтов на всех режимах полета - тема отдельной статьи. Что бы не отвлекаться, скажу лишь, что наглядным примером недостатков коллективных систем спасения является катастрофа орбитального корабля "Челенджер", который, помимо всего прочего, являлся системой коллективного спасения экипажа и груза МТКК "Спейс Шаттл" Как известно, все члены экипажа корабля были живы до удара корабля об воду, но не смогли спастись из-за отсутствия других средств спасения.

Политические цели

Политические цели, в данном случае можно разделить на цели повышения имиджа государства и цели популяризации авиации.

Политический престиж государства, его экономический и научно-технический потенциал, лучше всего утверждаются установлением выдающихся научно-технических достижений. Это объективный факт, понять который нетрудно, обратившись к истории авиационно-космической гонки между Соединенными Штатами и Советским Союзом. Ни для кого не секрет, какие силы (а главное средства) США вложили в Лунную программу, что бы поднять свой престиж после поражений с первым ИСЗ и первым пилотируемым космическим полетом. Кто знает, как сложилась бы история, если бы США проиграли Лунную гонку. Не исключено, что уже в начале семидесятых американские астронавты высадились бы на Марс.

Наиболее важным следствием установления авиационных рекордов есть популяризация авиации. Популяризация авиации и ее развитие неразрывно связаны. Развитие авиации невозможно без новых, свободно мыслящих людей, не обремененных грузом стереотипов. Приход большого количества таких людей возможен только в том случае, если авиация будет передовым краем научно-технического фронта. В этом отношении полет в космос Гагарина и высадка Армстронга и Олдрина на Луну принесли авиации больше, чем все популяризаторы вместе взятые.

Личные амбиции

О личных амбициях я скромно умолчу.

Дата обновления: 01:06 12-12-2002

Отзывы на данную статью