По совету Лонжерона, решил перенести сюда обсуждение из темы "Перевал Дятлова -8.

NLPepper

Наконец нашел время, чтобы выложить давно обещанные соображения и расчеты по предполагаемым наблюдениям пусков Р-7 с Байконура, 17 февраля и 31 марта 1959 года.

1. Геометрическая видимость траектории полета Р-7 на трассе Байконур-Ключи.

Здесь для начала важен просто сам факт: с какого именно расстояния, с учетом кривизны Земли,  наблюдатель способен увидеть в небе над горизонтом то или иное оптическое явление (пока - неважно какова его физическая природа и техническая причина), если оно находится на траектории полета МБР Р-7 на всем ее протяжении (от момента старта с Байконура, и до падения ГЧ на Камчатке).
Методику расчета я не описываю, это простая геометрия (у Буянова был приведен пример, тоже с расчетами).
Мой расчет совпадает с приведенной им табличкой, а погрешность заведомо выше, чем принятые допущения (в частночти, по параметрам самой траектории и циклограмме запусков, которые по разным источникам клеблются).
Для простоты я также не учитывал рефракцию.

Расчет ниже (табличка из Экселя) приведен для трех значений высоты наблюдателя над Землей: 0, 100м, и 1 км. Значения выбраны просто для наглядности (можно подставить и любое другой значение).
Если у кого-то в результате расчета получатся сильно отличающиеся цифры - я готов обсудить (я всегда ужасно не любил что-то рассчитывать, и поэтому вполне допускаю вероятность ошибки).

По самому полету приняты следующие допущения: отделение первой ступени (боковушек) примерно на 120-й секунде, второй (центрального блока) - на 300-й секунде (называют также и 320 с). Соответственно, высота отделения боковушек - 50 км, на расстоянии от старта порядка 300-360 км (эта цифра нам особо не важна), а второй ступени - 230 км (228 км) и порядка 1500 км соответственно.

Высота подъема боевого блока (апогей баллистической траектории) составил 1000 км, и находится он приблизительно посередине расстояния от Байконура до Ключей, то есть около 3000 км от Байконура.

Отсюда понятно, почему в табличке выделены эти три значения: 50, 280 и 1000 км.

На карте из Гугла отмечена проекция траектории, и на ней - точки отделения 1 и 2 ступеней, и апогей траектории.
Для каждой из них отложен радиус видимости для высоты 100 метров, который показывает условную границу: с любой точки внутри этого радиуса,  данная точка на траектории будет видна наблюдателю, согласно законам геометрии.
И чем ближе к центру окружности (или выше высота самого наблюдателя) - тем выше над горизонтом.
Разница между крайними значениями, для высоты наблюдателя  0 м (по сути, чисто плоскость горизонта)  и 1000 км (например, в горах) - для графического представления особой роли не играет, т.к. находится в пределах погрешности нанесения на карту (при необходимости ее легко можно представить зрительно, а в таблице эти цифры есть).

В полном размере:
http://img-fotki.yandex.ru/get/3904/nlp … 70d14_orig

Легко видеть, что все интересующие нас точки, от Тагила до Ивделя или Вижая, находятся "с запасом" внутри этой окружности. То есть, до момента прекращения работы двигателя второй ступени и ее отделения от ГЧ - у наблюдателей есть время, в течение которого они могли бы наблюдать полет второй ступени (центрального блока).
Если интересно, можно также посчитать, в какой именно точке траектории ракета появится из-за горизонта, для каждого из наблюдателей.

Разумеется, точка отделения "боковушек" в нашу зону наблюдения с Урала не попадает.
А зона наблюдения ГЧ - наоборот, доходит почти до Москвы. Но для того, чтобы ее увидеть в отраженном солнечном свете, нужны слишком уникальные условия наблюдения, поэтому я ее не рассматриваю (а просто отмечаю, как курьез - мало ли, кому-то могло повезти?

2. Теперь перейдем ко второй части: ЧТО именно могли видеть наблюдатели собственно на траектории полета, а также какие сопутствующие явления?

Отмечу условия наблюдения: безлунная ночь.
Солнце находится за горизонтом, и освещает объекты, находящиеся высоко в небе (начиная с некоторой высоты). Рассчитывать эту высоту я не стал, ибо лень (и полагаю, что это не так важно).

Важно, что в какой-то момент работающая вторая ступень выйдет из солнечной тени, и осветится Солнцем.
Как именно это выглядит со стороны - можно посмотреть на фотографиях, которые я выкладывал в теме про Р-7 в разделе "Фотографии". Разумеется, следует сделать поправку на расстояние: наиболее удаленная точка, с которой были видны эффекты полета Р-7 при старте спутника - находилась приметно вдвое ближе (что приведет в нашем случае к уменьшению размеров "облака", и уменьшению высоты наблюдения над горизонтом, при  сохранении собственно геометрической видимости).
Источником шлейфа и "пузыря" в его передней части  являются расширяющиеся газы от работы двигателей ракеты,  при этом, тот шлейф, который хорошо виден на снимках, хотя сам по себе и вытянут в длину, но будет виден наблюдателям только в своей верхней части, где он освещен Солнцем. А нижнюю часть, в тени, наблюдатель не увидит. Для него этот момент будет выглядеть, как "внезапное появление" огненного шара (облака, пузыря - разные очевидцы описывают его по-разному).
Большинство успевает заметить, что он полупрозрачен (некоторые сквозь него видят даже звезды).

Внутри него (в передней части) на фотографиях хорошо видна яркая точка. Я не могу утверждать, является ли она факелом работающих двигателей, или самой ступенью ракеты, блестящей в солнечных лучах. Возможно, имеют место оба эффекта.
Кроме того, на него может накладываться и явление "гало" - светящийся ореол в виде кольца (или концентрических колец), образующийся на ледяных кристалликах в атмосфере. Причем, область этих кристалликов находится далеко от самой ракеты - где-то на прямой, соединяющей глаз наблюдателя и точечный источник света.
Фотографии гало можно посмотреть здесь:
http://ice-halo.net/
И это все медленно перемещается вместе с движением второй ступени, в направлении с юга на восток (точнее, с юго-запада на северо-восток), поднимаясь над горизонтом.

Вся эта картина продолжается ДО отключения двигателей второй ступени.
Что происходит потом?

а) Если был виден факел двигателей второй ступени - то он гаснет. Это выглядит как "исчезновение" точечного объекта.

б) в момент отключения двигателей, из-за неуправляемых процессов в топливной системе и системе наддува баков, могут происходить выбросы остатков топлива или окислителя, испаряющихся и образующих расширяющееся аэрозольное облако, также освещаемое Солнцем.
В этом случае, оно накладывается на первое (от истекавших газов от работы двигателя).   

в) само облако (пузырь) газов никуда не исчезает, а остается на месте отключения двигателей. Сложный вопрос, куда оно при этом еще и движется: некоторые источники утверждают, что какая-то его часть сохраняет скорость, близкую к скорости самой второй ступени, и поэтому какое-то время медленно движется в том же направлении.
Во всяком случае, оно либо смещается за горизонт, либо постепенно рассеивается. Но при этом время рассеивания - много больше самого времени пролета второй ступени, и достигает 20 минут и более.
В частности, фраза типа "все явление длилось более 20 минут" как раз и относится к исчезновению облака, а не к пролету самой ракеты.

г) а куда делась вторая ступень?
Она имеет ту же скорость и вектор полета, что и ГЧ. И если бы не атмосфера, то после разделения она все равно летела бы по той же траектории, и упала бы там же на Камчатке.
Про то, что Спутник-1 как раз и выводился на орбиту вместе со второй ступенью - Андрий уже упоминал.
Какое-то время она продолжает подниматься вслед за ГЧ, но из-за влияния атмосферы тормозится, и падает примерно через 1000 км от точки разделения.
И во время падения - загорается от трения в атмосфере, что как раз и видно на видеозаписи камеры  наблюдения в Сарапуле. Нередко траектория падения выглядит и описывается наблюдателями как "огненный хвост", изогнутый и отходящий вниз и в сторону от светящегося облака.
На видеозаписи в Сарапуле картинка отличается тем, что кроме падающей 2 ступени был виден еще и след от летящей третьей ступени (наши наблюдатели в 1959 году его бы не увидели). А точка отделения 2 ступени (и соответственно, газовый "пузырь" от нее) остались где-то слева за кадром.

Сама падающая и кувыркающаяся 2 ступень (корпус бака) в принципе могла быть видна и до загорания, за счет отраженного света Солнца, как бывают видны отраженным светом "боковушки". Тогда все вместе могло восприниматься как мерцающий источник света. Плюс - возможно, то же гало.

Причем, траектория падения горящей 2 ступени будет находиться уже почти точно на восток от наблюдателей, пока не скроется за горизонтом.
А если произошло аварийное отключение двигателей (запуск 31 числа), то ее падение и сгорание в атмосфере будет однозначно сопровождаться еще и взрывом топлива, оставшегося в баке.

И последнее: аналогичное объяснение у Буянова, имхо, содержит много неточностей или ошибок, относящихся именно к самому полету и его фазам.
Просто он, видимо, не заморачивался детальным разбором особенностей работы Р-7. Лично для меня тоже такое подробное объяснение не требуется, т.к. принадлежность наблюдаемых явлений к пускам Р-7 в те же даты и то же время для меня было совершенно очевидно (я не могу всерьез рассматривать вероятность того, что с точностью до минут в том же месте и те же дни кто-то зачем-то проводил еще какие-то ракетные испытания, кроме Королева).
Но для тех, кому это не так очевидно, требуется подходить к объяснению более тщательно. 

Я тоже не претендую на стопроцентную точность, но пытаюсь помочь обсуждению, представив информацию максимально наглядно.
Вопросы и критика принимаются.

---------------

Andriy .

Спасибо, Николай, за подробный ответ. Несколько замечаний:

можно узнать, откуда взята эта цифра? 228 км фигурирует в отделении второй ступени Спутника-1 (которая потом улетела на орбиту), но использовать ее для оценки баллистической траектории некорректно по двум причинам: во-первых, вместо 5-ти тонной боевой ГЧ 8К71 головная часть Спутника-1 представляла 80 кг железяку с обтекателем, что значительно облегчало получение нужной кинетической энергии от работы ступеней, во-вторых, выведение на траекторию на Камчатку требует меньшую высоту и скорость, чем выведение на полную дальность (8000 км), которые, при равной конфигурации РН, уступают требуемым характеристикам для выведения на орбитальную траекторию. А ведь Спутник-1 выводился «изо всех сил» той «семерки», чтобы поднять на максимально высокую орбиту.
Далее, по поводу карты. Первое, уже озвученное, высота отделения второй ступени по моим данным с запасом не превышала 200 км. Второе – судя по координатам, Вы расположили место отделения второй ступени где-то в районе Новосибирска. Увы, это не так. В Новосибирске находился НИП-12, а чуть ранее по трассе находятся поля падения вторых ступеней Р-7 – эту карту я приводил ранее:

Посмотреть на Яндекс.Фотках
Что опровергает Ваш вывод:

Траектория падения второй ступени для наблюдателей с Северного Урала, обладающих загоризонтным зрением, будет находиться максимум на юго-восток.
Далее, по поводу облаков газов и прочих спецэффектов. Наиболее крупномасштабные динамические явления, развивающиеся на высотах более 150 км, связаны с особыми режимами работы ракетных двигателей. В основном, эти эффекты сопровождают процесс выключения твердотопливных ракетных двигателей, после вывода ракеты на расчетную траекторию. Этот процесс связан с резким сбросом давления в камере сгорания, что приводит к практически мгновенному выбросу в атмосферу большого количества различных компонент топлива и продуктов сгорания.
В нашем случае, во-первых ЖРД, во-вторых, особенностью «полутораступенчатых» 8К71 было то, что двигатели второй ступени «сжигали» топливо полностью, а потом уже происходило отделение, а не по «команде» включения следующей ступени. После отделения второй ступени никаких светящихся «облаков газов», ни «гало», ни т.п. красоты вокруг ГЧ быть не могло. Сравнение с эффектами при выведении трехступенчатыми РН здесь не совсем уместны.

Боковушки редко когда «видны» со стартовой площадки. Как могла выглядеть в «отраженном свете» вторая ступень с расстояния >1000 км легко прикинуть по воспоминаниям о наблюдении аналогичной второй ступени Спутника-1 с расстояния ~300 км. Никак, если вкратце.

А вот если никакого «аварийного отключения двигателей» не происходило? Произошло падение давления перекиси водорода и снижение тяги двигателей за 20 секунд до окончания работы второй ступени, в результате чего ГЧ была выведена на более низкую баллистическую траекторию, и упала в 1300 км от «колышка», в районе Оймякона. Более низкая траектория, кстати, еще больше уменьшает шансы ракеты быть увиденной с Северного Урала. Не говоря уже о том, что наблюдения Мещерякова, скорее всего, вообще другой природы, чем ракетные пуски.

Будьте осторожны, Е.В. воспринимает подобные сомнения как личные оскорбления.  

Давайте подведем итоги. Как Вы писали выше, и с чем я совершенно согласен:

Но для того, чтобы ее (ГЧ) увидеть в отраженном солнечном свете, нужны слишком уникальные условия наблюденияС учетом трассы полета ракеты и объективных данных об особенностях изделия 8К71 я считаю, что время наблюдения полета ракеты с работающими двигателями (речь можно вести только об этом этапе полета ракеты) наблюдателями с Северного Урала если и было отлично от нуля, то могло составлять считанные секунды. Приблизительная точка отделения второй ступени находится на ЮВВ от точек наблюдения на Урале.
Таким образом, мы остаемся на прежних позициях – длительность наблюдения и направление полета «огненного шара» 17.02.59, отмеченные всеми очевидцами, полностью противоречат возможности связать эти наблюдения с объективными параметрами полета баллистической ракеты 8К71 по трассе Байконур-Ключи без добавления каких-либо совершенно фантастических условий. Безотносительно спорной даты о пуске 17 февраля.
--------------

---------------
NLPepper

По поводу карты: я ее видел, но, к сожалению, ее качество и читаемость оставляют желать лучшего.
Если у Вас есть возможность, нанесите, пожалуйста, эти же точки на Гугл (можем потом обменяться файлами).

По существу замечания: не возражаю. Берем 200 км:
------------------------
    Высота наблюдателя   
Высота
объекта,
км 0 км    100м    1 км
--------------------------------------------
...
200 1 596,37    1 632,07    1 709,25   
-------------------------------------------
и переносим координаты отделения 2 ступени ближе к Астане.
Даже в этом случае радиус видимости этой точки проходит севернее Отортена.

Остальное позднее.