Į stratosferines 27 tūkst. metrų aukštumas - be variklio ir degalų

Aukštai virš snieguotų Patagonijos Andų kepurių savąjį sklandytuvą pilotuojantis Einaras Enevoldsonas (Einar Enevoldson) puikiai žinojo, jog jam reikės priimti sunkų sprendimą. Jis mėgino sklandytuvu pasiekti rekordinį – 15 kilometrų ar net didesnį – aukštį. Žygdarbis, kurį daugelis pilotų pavadintų neįmanomu. Kartu su juo sklandytuve sėdėjo šį mėginimą finansavęs garsusis nuotykių ieškotojas, milijardierius Stivas Fosetas (Steve Fossett).

Smarkiai suslėgtas oras iš balionų minkštais vamzdeliais sruvo į S. Foseto geltoną kombinezoną, kuris netikėtai pradėjo pūtis bei sustandėti. Aukštyje, kurį jie pasiekė, taip nutikti neturėjo. Jei kombinezonas pūsis ir toliau, S. Fosetas keletą valandų neturės jokios galimybės judėti. Dar blogiau, besipučiantis jo skafandras galėjo užspausti sklandytuvo valdymo prietaisus ir kaip reikiant apsunkinti galimybes saugiai nusileisti.

Vis dėlto, atsižvelgiant į tai, jog jau visai čia pat pietinio pusrutulio žiema, tai galėjo būti paskutinė jų galimybė skristi. 74-erių E. Enevoldsonas šiam skrydžiui ruošėsi 15 metų, o apie jį svajojo ištisus dešimtmečius. Jei pavyktų pakilti pakankamai aukštai, jis įrodytų savo teoriją, jog sklandytuvu įmanoma pasiekti net ir stratosferą. Pasuksi atgal (žemyn) – lauks didžiulis nusivylimas. Aukštyn, tik aukštyn, kad ir kaip būtų rizikinga.

Visa tai vyko 2006-aisiais. E. Envoldsono ir S. Foseto skrydis buvo įžūliai drąsaus plano, pavadinimu „Perlan Project“, ašis. Dabar E. Enevoldsonas įsitikinęs, jog rado būdą sklandytuvu pakilti aukščiau nei kas nors yra išdrįsęs pagalvoti – pasikinkius bauginančiai galingas stratosferines bangas, kurias sukelia poliariniai sūkuriai.

Piloto tikslas – be variklio, be degalų pakilti į 27 km aukštį, kur kosmoso juodumos fone švyti išsigaubęs Žemės rutulio horizontas. Tokiame aukštyje oro slėgis sudaro mažiau kaip 1 proc. įprastinio slėgio – toks slėgis yra daugiau kaip šimtąkart mažesnis nei atmosferos slėgis jūros paviršiuje. Kažkas panašaus į Marso atmosferos slėgį...

Būtent todėl „Perlan Project“ komanda konstruoja visiškai kitokį sklandytuvą – savotišką sklandytuvo ir kosminės kapsulės hibridą, kuris bus labai lengvas, greitas ir galės skristi tokiame ekstremaliame aukštyje. Galų gale, metų metus planavus, įveikus galybę kliūčių ir nesėkmių, E. Enevoldsono „Perlan Project“ pasiruošęs praplėsti aeronautikos tyrimų ribas.

Oficialus aukščio rekordas, pasiektas pilotuojamu orlaiviu – 22 120 metrų. Į tokį aukštį 1989-aisiais sugebėjo pakilti amerikiečių žvalgybinis lėktuvas „Lockheed U-2”. Yra orlaivių, pakilusių į dar didesnes stratosferines aukštumas, tačiau tie orlaiviai tokius aukščius pasiekdavo ne sparnais. Pavyzdžiui, reaktyvinių naikintuvų pilotai varikliais išvystydavo parabolines trajektorijas, kurių aukščiausias taškas siekia daugiau kaip 30 km aukštį, tačiau jame orlaivių masė netrukus ima traukti lėktuvą žemyn.

Neturėdamas sunkaus variklio, sunkaus korpuso ar sunkių sparnų, sklandytuvas stratosferoje galėtų išsilaikyti vien sparnų dėka. Vienintelė bėda – kaip į tokį aukštį iškilti. Rekordines aukštumas pasiekti mėginę sklandytuvų pilotai ore ieškodavo ir naudodavosi vadinamosiomis „kalnų bangomis“, kurios susiformuoja, kai oro masės atsiremia į kalnų masyvą ir ima jo šlaitais „lipti“ aukštyn. Kibdami į tokias bangas, sklandytojai yra pakilę į sklandytuvams nebūdingas aukštumas.

„Kalnų bangas“ kartais žymi lęšio ar NSO disko formos debesys, kuriuos suformuoja ribuliuojantis oras. Tiesa, aukštis, į kurį gali iškelti tokios bangos, nėra begalinis. Beveik pasiekę stratosferą, vėjai keičia kryptį arba išvis nurimsta, nuslopindami bet kokią „kalnų bangą“. Todėl pilotai ilgą laiką manė, jog sklandytuvo pakilimo „lubos“ yra ne aukščiau kaip 10-15 km.

E. Enevoldsonas buvo įsitikinęs, jog tokia kolegų pilotų nuostata nėra teisinga. XX a. paskutiniojo dešimtmečio pradžioje jis netyčia aptiko esminį momentą požymio, kuriuo buvo galima įrodyti jo teoriją. Tuomet pilotas buvo įkopęs į šeštąjį savo gyvenimo dešimtmetį, o su jo vardu buvo siejama net 13 pasaulio rekordų (E. Enevoldsonas buvo ne tik JAV karinių oro pajėgų, bet ir Jungtinės Karalystės Karališkųjų oro pajėgų (RAF) bei NASA pilotas).

Lankantis Atmosferinės fizikos institute netoli Miuncheno (Vokietija), jo žvilgsnį patraukė ant sienos kabėjusi iliustracija: raudonų ir geltonų taškų dėmės. Susidomėjusiam E. Enevoldsonui laboratorijos vedėjas paaiškino, jog iliustracija buvo padaryta pagal lidaro surinktus duomenis. Lidaras (angl. – „Light Identification, Detection and Ranging“, LIDAR) – tai tam tikras tyrimų lėktuve sumontuotas radaras.

Lidaras to skrydžio metu buvo nukreiptas į šiaurinį Švedijos dangų. Schema iliustravo kylančias ir krintančias daleles aukštuminiuose perlamutriniuose debesyse, kurie susiformuoja virš Arkties. E. Envoldsonas tuomet žiūrėjo ne į ką kitą, o į stratosferinę „kalnų bangą“ – tokias pačias, tik žemiau esančioje troposferoje (troposfera – žemiausias planetos paviršių gaubiantis 9-17 km storio atmosferos sluoksnis) susiformuojančias „kalnų bangas“ gaudo sklandytuvų pilotai. Skirtumas tik tas, jog stratosferinės bangos kyla gerokai aukščiau.

Tuo metu meteorologai kaip tik darė atradimus, liudijančius, jog tokios bangos susiformuoja virš abiejų ašigalių, atėjus to ašigalio žiemai, kai vėsus oras grimzta arčiau planetos paviršiaus. Oro masėms nusileidus, Koriolio efektas jas išsuka ir suformuoja vėjų sūkurius, kurie vadinami poliarinių naktų sraujymėmis (angl. – „polar-night jet“). Tokie verpetai sukasi žiemų periodais, virš Arkties ir Antarktidos. Kai šie galingi vėjai pietų pusrutulyje pasiekia Andus, ten susiformuoja aukščiausios planetoje „kalnų bangos“.

Praėjus dešimtmečiui E. Enevoldsonas ir jo finansinis rėmėjas S. Fosetas atsidūrė aukštai virš Argentinos – keliautojai ieškojo kelių į stratosferą. Jų sklandytuvas Vokietijoje regėtų perlamutrinių debesų garbei buvo pavadintas „Perlan 1”. Kad nereiktų konstruoti brangiai kainuojančios slėgio kabinos, iš bičiulių, dirbančių NASA, vyrai pasiskolino skafandrus. S. Foseto skafandras „kvailiojo“ antrą dieną iš eilės. E. Enevoldsonas įjungė oro stabdžius ir sklandytuvo nosį nukreipė į Žemę. Misija buvo nutraukta.

„Luktelk minutėlę“, - E. Enevoldsonas išgirdo S. Foseto balsą. Kai jie pradėjo leistis, S. Fosetas pajuto, jog jo skafandras ima bliūkšti.

„Jei tuomet su manimi būtų skridęs ne Stivas, aš nedvejodamas būčiau ir toliau leidęsis žemyn, - prismena E. Enevoldsonas. – Tačiau Stivas buvo kietas.“ E. Enevoldsonas paprašė S. Foseto kiek įmanoma labiau atsitraukti nuo sklandytuvo valdymo sistemų. Ir jie vėl pamėgino kilti. 9,9 km, 10,5 km. Tačiau aukščiau – niekaip. S. Foseto kombinezonas veikė normaliai, tačiau skrydžio aukštis stabilizavosi – aukščiau sklandytuvas nebekilo.

E. Enevoldsonas sklandytuvą aštriai pasuko į vieną, po to – į kitą pusę, jausdamas oro siunčiamas užuominas, jog kilti dar būtų galima. Tačiau nieko. Tuomet jis pasuko į vakarus, virš Andų viršūnių.

Kažkur žemai, žemai, apačioje sumišę Čilės dispečeriai pradėjo siųsti užklausas apie jų oro erdvėn įskridusį neatpažintą orlaivį. Sklandytuvas leidosi, tad jie nusprendė orlaivį pasukti į rytus.

Ir tuomet tai įvyko. Juos pagavo su niekuo nesupainiojama naujos bangos keliamoji jėga. Vėliau, peržvelgus GPS ir meteorologinių modelių duomenis, paaiškėjo, jog E. Enevoldsonas netyčia nuvairavo savąjį „Perlan 1“ iš vienos bangos viršūnės į kitos, kur kas aukštesnės bangos dugną. Lemtingasis manevras išvedė juos tiesiai į stratosferą – vyrai pasiekė naują aukščio rekordą skriejant sklandytuvu. Be to, tai buvo pirmas tiesioginis patvirtinimas, jog pietiniame pusrutulyje iš tiesų egzistuoja stratosferinės bangos.

Kai sklandytuvas pakilo į 15,3 km aukštį, tandemas ore buvo praleidęs jau daugiau kaip 5 valandas. Temperatūra kabinoje buvo nukritusi iki -10ºC. Vyrai buvo išvargę, tad nutarė aukščiau nebekilti. Kaip tyčia, kylančios oro masės viską darė priešingai – nebuvo justi jokių stojimo ženklų.

Dar prieš ratams paliečiant nusileidimo taką. S. Fosetas pareiškė, jog atėjo laikas pagal specialų užsakymą sukonstruoti sklandytuvą su slėgio kabina ir kilti dar aukščiau. Kitą sykį jie mėgins šturmuoti 27 km aukštumas – ir tai bus naujas vien sparnų pagalba kylančio orlaivio pasiektas pasaulio rekordas.

S. Fosetui to momento sulaukti nebuvo lemta. Praėjus maždaug metams po to įsimintino ir rekordinio skrydžio sklandytuvu, S. Fosetas vienas pats pakilo vienmotoriu lėktuvu iš privataus lauko aerodromo Nevadoje ir pradingo. E. Enevoldsonas buvo milijardieriaus paieškų grupės narys, naršęs Siera Nevadą. S. Foseto lėktuvo nuolaužų ir jo palaikų nepavyko rasti ištisus 13 mėnesių. E. Enevoldsonas neteko bičiulio, kolegos piloto ir, kam čia nutylėti, finansinio rėmėjo. Perlamutrinis nuotykis, rodės, taip pat pasmerktas.

Grįžkime į 2011-uosius. Sykį per mėnesį E. Enevoldsonas leidžiasi į 9 val. kelionę iš savo namų netoli Berkelio (Kalifornija) – pro Kaskadinių kalnų http://lt.wikipedia.org/wiki/Kaskadiniai_kalnai prieškalnes ir iškilusias pietų Oregono lygumas į mažą miestelį, pavadinimu Bendas. Tokių jo kelionių tikslas – mažas, privatus lauko pakilimo takas su penkiais angarais. Jų viduje skraido žiežirbos, žyra metalo drožlės, o iš anglies pluošto lakštų formuojasi būsimojo aparato kontūrai. Tai – bendrovė „Winward Perfomance“. Jos savininkas Gregas Koulas (Greg Cole) yra aeronautikos inžinierius, dizaineris, meistras ir, be kita ko, uolus perfekcionistas.

Būtent todėl E. Enevoldsonas jį ir jo komandą pasirinko projektui „Perlan 2” – orlaiviui, kuris iškels jį į 27 km aukštį. Jei visas rekordinis projektas – E. Enevoldsono kūdikis, tai orlaivis – G. Koulo. Jo kolektyvas gamina beveik kiekvieną detalę – pradedant fiuzeliažu, baigiant 13 metrų ilgio sparnais. Lėktuvo gamyba atsieis liūto dalį 2,5 mln. JAV dolerių finansinės paramos, išgelbėjusios projektą 2010 m. Projektą parėmė kitas milijonierius – Denisas Titas (Dennis Tito), garsiausias pasaulyje kosmoso turistas. Beje, konstruojamame orlaivyje vienas krėslas bus skirtas ir jam.

„Perlan 2“ – savotiškas sklandytuvo ir kosminės kapsulės hibridas. Jo kabina ne tik pritaikyta palaikyti normalų oro slėgį – ji visiškai sandari. Aukštuminių skrydžių metu reaktyvinių naikintuvų kabinose slėgis palaikomas nuolatos įsiurbiant orą iš išorės. Tačiau sklandytuve variklių nebus, tad šio orlaivio konstruktoriams toks sprendimas – ne išeitis. Slėgį palaikys suspaustas oras, kurio balionai bus sumontuoti skraidyklės uodegoje. Sklandytuvo ekipažas kvėpuos iš kito baliono tiekiamu oru.

Visa sklandytuvo konstrukcija yra tokia, kad 10 metrų ilgio „Perlan 2“ didžiuliame aukštyje galėtų skristi dideliu greičiu. Kuo didesnis aukštis, tuo didesniu greičiu teks skristi. Skrisi per lėtai, sparnus veiks per mažai oro molekulių, ir išsilaikyti tokioje aukštybėje bus neįmanoma.

Skrendant didžiuliu greičiu, gali iškilti du stabdymą didinantys faktoriai. Abu jie begales sykių apsvarstyti rengiant sklandytuvo brėžinius. Tačiau, kaip tvirtina Masačiusetso technologijų instituto (MIT) aeronautikos fizikas Markas Drela (Mark Drela), „Perlan 2“ bus pirmasis orlaivis, kuris abi problemas eliminuos simultaniškai, vienu metu.

Pirmoji iš dviejų minėtųjų problemų – „Macho skaičiaus“ problema. Kai orlaivis pasiekia garso greitį (1 machas), sparnų galinėje dalyje, kur oro srauto greitis būna didžiausias, gali susidaryti smūginės bangos. Tai lėtina skrydžio greitį.

Antroji problema – „Reinoldso skaičius“ (angl. – „Reynolds number“) – taipogi lėtina orlaivį. Oro srautas virš sparno paviršiaus vadinamas paribio sluoksniu (angl. – „boundary layer“). Jis nežymiai modifikuoja sparno formą, kai šis skrodžia jį supantį orą. Retas oras suformuoja plonesnį paribio sluoksnį ir mažina greitį.

Kad būtų išvengta šių trukdžių, G. Koulas suprojektavo unikalų sparnų dizainą. Nors iš pirmo žvilgsnio jis atrodo kaip bet kuris kitas sklandytuvas, įsižiūrėjus galima pamatyti nemažai skirtumų. „Skirtumai – labai subtilūs, tačiau esminiai ir reikšmingi, - tvirtina M. Drela. – Aerodinaminiu profiliu „Perlan 2” panašus į mažą, radijo bangomis valdomą sklandytuvą.“

G. Koulo sklandytuvas galėtų skristi net ir itin retoje Marso atmosferoje, tad negalima atmesti galimybės, jog šis dizaino projektas ras savo vietą ateities lėktuvų ar net erdvėlaivių brėžiniuose.

Ar šis iš anglies pluošto sukurtas Andų paukštis bus sėkmingas Žemėje, paaiškės dar šiemet, kai Kalifornijoje bus pradėti sklandytuvo bandymai. Jei viskas eisis sklandžiai, 2013-aisiais „Perlan 2” bus patalpintas į konteinerį ir nuplukdytas į Buenos Aires (Argentina). Iš ten konteineris keliaus dar 2,7 tūkst. km į pietus, į galutinį kelionės tikslą – prie ežero besiglaudžiantį nediduką El Calafate oro uostą. Kitoje ežero pusėje plyti nuo pat Andų besidriekiantis ledynas.

E. Enevoldsonas subūrė aštuonių sklandymo ekspertų komandą, kurios nariu yra ir jis pats. Pilotas tikisi, jog rekordas bus pasiektas etapais – kiekvienas skrydis bus vis aukštesnis už ankstesnįjį. Kad sustiprintų savo galimybes, komandoje bus ir meteorologė Elizabet Osten (Elizabeth Austen), kuri teiks tiesiogines orų prognozes.

Kai nuo pakilimo tako atsiplėš „Perlan 2”, bus praėję beveik 110 metų nuo to momento, kai į orą pakilo pirmasis žmogaus pilotuojamas lėktuvas.