Космонавтика кораблевождение) – совокупность отраслей науки и... исследование и освоение космического пространства и космических объектов и их систем

Космонавтика (от греч. κόσμος — Вселенная и ναυτική — искусство мореплавания,
кораблевождение) – совокупность отраслей науки и техники, обеспечивающих
исследование и освоение космического пространства и космических объектов и их систем
с помощью космических летательных аппаратов, пилотируемых или управляемых с
Земли.
Основные этапы современной космонавтики
Еще с древнейших времен люди изобрели пороховые ракеты. Они служили средством
развлечения во время народных празднеств. В средние века ракеты уже применялись в
военном деле. Впервые на возможность использования ракет для «исследования мировых
пространств» указал основоположник космонавтики русский ученый К.Э.Циолковский.
В своей работе «Исследование мировых пространств реактивными приборами»,
вышедшей в 1903 году, он впервые вывел основную формулу движения ракеты в
пространстве, обосновал возможность использования ракетных аппаратов для
межпланетных сообщений, исследовал влияние силы сопротивления воздуха на движение
ракеты и многое другое. Значение его многочисленных работ и высказанных в них идей о
возможности полетов в космическое пространство для развития космонавтики неоценимо.
Важнейшими из них являются: создание искусственных спутников Земли как
промежуточных станций для полета к другим планетам; создание ракетных двигателей,
использующих различные топлива; создание оранжерей на станциях для выращивания
овощей во время космического полета; создание ракетных поездов для достижения
высоких космических скоростей; создание методики торможения и посадки ракеты на
Землю или другие планеты и т.д.
Настойчивость и упорство ученых, энтузиастов и пропагандистов ракетной техники
Н.И.Тихомирова, Ф.А.Цандера, Ю.В.Кондратюка, С.П.Королева, Р.Эно-Пельтри
(Франция), Р.Годдарда (США), Г.Оберта (Германия) и многих других позволили в 20—30х годах нашего века создать и осуществить запуски первых жидкостных ракет. Невысоко
вначале поднимались они от Земли. Но уже в конце 40-х годов «потолок» равнялся
пятистам километрам, а к середине 50-х превысил тысячу километров. Наша Родина стала
пионером в освоении космического пространства, а ее ученые, инженеры, техники,
рабочие, космонавты — первыми, кто проложил дорогу человечеству в космос.
«...Неоценимым вкладом в историю отечественной науки и техники вошли труды ГДЛ
(Газодинамическая лаборатория, 1921—1933 гг.), ГИРД (Группы изучения реактивного
движения, 1931—-1933 гг.) и РНИИ (Реактивный научно-исследовательский институт, с
1933 г.). В стенах этих прославленных организаций выросли кадры ракетостроителей, со
временем возглавившие самостоятельные опытно-конструкторские бюро и научноисследовательские организации, усилия которых сделали возможными современные
достижения советской ракетной техники и космонавтики. Целая сеть научноисследовательских организаций, и опытно-конструкторских бюро по разработке ракет,
ракетных двигателей, бортовых и наземных систем управления полетом, комплекса
наземного оборудования внесла свой творческий вклад в рождение и развитие ракетнокосмических систем в нашей стране. Синтез труда этих коллективов поднял советского
человека в космос...» (Академик В.П.Глушко. Из истории космонавтики. «Земля и
Вселенная», 1971, № 4).
Большой творческий вклад в рождение практической космонавтики внесли наши
крупнейшие ученые, такие, как М.В.Келдыш, С.П.Королев, В.П.Глушко, М.К.Янгель,
Б.Н.Петров, Г.И.Петров, Л.И.Седов, В.В.Парин, А.Ю.Ишлинский, А.А.Благонравов,
А.М.Исаев, Г.Н.Бабакин, Ю.А.Победоносцев, М.К.Тихонравов и ряд других. Многие из
них руководили и руководят крупнейшими научно-исследовательскими и опытноконструкторскими организациями, их трудом закладывались теоретические и
практические основы космонавтики.
Советские исследователи были первооткрывателями на трудном пути покорения
космоса, а на долю первооткрывателей, как известно, выпадает основная тяжесть, самые
сложные испытания.
Так, необходимо было разработать и создать совершенные конструкции
многоступенчатых ракет-носителей, способных нести на борту потребное для полета
количество топлива и необходимую полезную нагрузку.
При проектировании таких ракет нужно было учесть соответствующие
аэрогазодинамические требования при полете в земной атмосфере и в космосе;
возможные упругие колебания корпуса ракеты и колебания жидких масс топлива в баках;
обеспечить необходимые запасы прочности, а также найти наивыгоднейшие условия
разделения ракет по ступеням и исследовать оптимальные траектории полета.
Принципиально важным было создать и испытать мощные ракетные двигатели с
высокой удельной тягой при устойчивом горении, т. е. создать постоянство параметров
температуры и давления в камерах сгорания, обеспечив при этом подавление опасных
высокочастотных вибраций в двигателе, возникающих в некоторых случаях при его
работе.
Нужна была также совершенная система автоматического управления полетом ракеты,
которая с высокой точностью выдерживала бы заданную траекторию полета, управляя как
положением ракеты в пространстве, так и режимом работы ее двигательных установок.
Необходимо было создать также и многое другое; и стартовые комплексы, без которых
невозможен пуск ракет; и наземные радиокомплексы, обеспечивающие траекторные
измерения; и надежные системы связи и управления полетом космических ракет; и
производственно-экспериментальную базу для изготовления и наземной отработки
надежности ракетных конструкций и т. д.
Найти правильное решение всех этих проблем на основе обширных теоретических,
экспериментальных и опытно-конструкторских работ могли только крупные коллективы
ученых, инженеров, техников и рабочих.
В результате большой творческой работы советских научно-исследовательских
институтов и специализированных конструкторских бюро человечество 4 октября 1957
года праздновало свою первую победу в освоении космоса.
Вслед за Советским Союзом на космические трассы самостоятельно вышли и другие
страны: в 1958 году — США, в 1962 — Англия, в 1965 — Франция, в 1970 — Япония и
Китай. Но основополагающий вклад в мировую космонавтику внесли достижения
ведущих «космических держав» — СССР и США, которые и составляют основные вехи
современной космической эры.
Шаг за шагом возрастала значимость и сложность осуществляемых космических
экспериментов. Примерно через год после запуска первого спутника нашей страной были
начаты исследования ближайшего к Земле небесного тела — ее естественного спутника —
Луны.
2 января 1959 года человечество праздновало новую победу над земным тяготением.
Советская ракета-носитель, достигнув второй космической скорости, вывела из поля
тяготения Земли автоматическую межпланетную станцию «Луна-1», которая пролетела на
расстоянии 5—6 тыс. км от поверхности Луны, вышла на околосолнечную орбиту и стала
первой искусственной планетой. Полет станции «Луна-1» показал, что космонавтика
вступила в качественно новый этап своего развития — полетам к Луне и планетам
Солнечной системы. Исследования Луны с пролетной траектории позднее были
продолжены в США с помощью космических аппаратов типа «Пионер» и «Рейнджер», а
также советскими станциями «Луна-3», «Луна-4» и «Луна-6».
В том же 1959 году состоялось еще два полета советских автоматических станций к
Луне. 14 сентября автоматическая межпланетная станция «Луна-2» достигла Луны в
районе кратера Архимед и доставила на ее поверхность вымпелы с изображением Герба
Советского Союза и надписью «СССР, Сентябрь, 1959 год». Впервые в истории
созданный руками людей аппарат достиг ближайшего к Земле небесного тела.
Это событие явилось крупнейшим научно-техническим достижением человечества и
мировой космонавтики.
Через 20 дней после достижения советской ракетой «Луна-2» поверхности Луны был
дан старт новой автоматической станции. Это была «Луна-3», впервые совершившая
облет Луны, фотографирование ее обратной, невидимой с Земли, стороны и передачу
полученных изображений на Землю.
Следующая важнейшая задача науки и техники — осуществление полета в космос
человека. Она была поставлена всем предшествующим ходом развития космонавтики и
тем научно-техническим опытом, который был накоплен в результате запусков
искусственных спутников Земли и полетов автоматических станций к Луне.
Чтобы осуществить первый полет человека в космос, необходимо было создать
пилотируемые космические корабли со сложной аппаратурой, способной поддерживать
необходимые для жизнедеятельности человека во время полета условия, отработать
надежные системы ориентации, управления и связи, а кроме того, обеспечить устойчивую
наземную систему контроля за полетом корабля.
Большой круг сложных научных и технических проблем был связан с возвращением
первых пилотируемых космических кораблей на Землю и приземлением их в намеченном
районе.
Для решения всех этих вопросов с весны 1960 года в Советском Союзе стали проводить
экспериментальные запуски кораблей-спутников. Основной целью этих полетов явились
последовательные испытания и тщательная отработка технических систем пилотируемых
космических кораблей, а также, проведение необходимых медико-биологических
исследований. В августе 1960 года впервые из полета по околоземной орбите с первой
космической скоростью был благополучно возвращен на поверхность Земли корабльспутник. Серия дальнейших полетов кораблей-спутников позволила накопить
достаточный опыт и подготовиться к осуществлению полета человека в космическое
пространство.
12 апреля 1961 года в 9 часов 07 минут по московскому времени в Советском Союзе
был дан старт космическому кораблю «Восток», пилотируемому летчиком-космонавтом
коммунистом Ю.А.Гагариным.
И сегодня, после того как произведено несколько десятков стартов пилотируемых
кораблей и в космосе побывало свыше 50 отважных землян, когда люди совершили
несколько экспедиций на Луну, неоднократно выходили в космическое пространство,
выполняли сложнейшие маневры на космических трассах, полет Юрия Алексеевича
Гагарина, ставшего Колумбом космоса, остается, пожалуй, самой знаменательной вехой в
истории человечества и космонавтики.
Как бы далеко ни уходили от Земли космические корабли, сколько бы новых трасс ни
было проложено, а человечество никогда не забудет день 12 апреля 1961 года и
советского парня из Гжатска, проложившего людям путь к звездам. Сын советского
народа, коммунист Юрий Гагарин своим бессмертным подвигом убедительно доказал, что
человек может жить и работать в условиях космического полета.
Сделав один оборот вокруг Земли, корабль «Восток» успешно совершил посадку в
заданном районе. Это был первый шаг человека в неизведанное, шаг, который труднее
всего сделать.
В ознаменование исторической даты 12 апреля 1961 года—дня первого полета человека
в космос Международная авиационная федерация (ФАИ) приняла решение с 1969 года
отмечать этот день как Всемирный молодежный день авиации и космонавтики. Оно
является еще одним свидетельством признания величайшего значения этого полета для
всего развития космонавтики, признания грандиозных достижений советского народа в
покорении космического пространства. Кроме того, ФАИ учредила Золотую медаль
имени Ю.А.Гагарина и награждает ею летчиков-космонавтов за наивысшие результаты в
освоении космического пространства в мирных целях.
Первый космический полет человека полностью подтвердил правильность и надежность
теоретических и конструктивных разработок и принципов, положенных в основу создания
советских пилотируемых космических кораблей.
Несколько позже, в мае и июле 1961 года, в США были осуществлены полеты (по
баллистической траектории в капсуле «Меркурий») соответственно космонавтов
А.Шепарда и В.Гриссома. В августе того же 1961 года 25 часов в космосе провел
советский летчик-космонавт Г.Титов, а в феврале 1962 года совершил первый
орбитальный полет американский космонавт Д.Гленн. Так началось «обживание»
окрестностей нашей планеты.
Вслед за первыми полетами последовали другие. Каждый новый с учетом результатов и
опыта предыдущих был подъемом на очередную ступеньку бесконечной лестницы,
ведущей к овладению космосом, вносил существенный вклад в развитие науки и техники.
Первый в мире групповой полет советских космонавтов А.Николаева и П.Поповича, во
время которого их корабли «Восток-3 и «Восток-4» на несколько километров подходили
друг к другу, позволил считать стыковку делом завтрашнего дня. Последующий
групповой полет летчика-космонавта В. Быковского и первой в мире женщины летникакосмонавта В. Терешковой на одноместных кораблях «Восток-5» и «Восток-6»
подтвердил возможность осуществления в космическом пространстве сложных
экспериментов, явился дальнейшей проверкой принятых научно-технических решений и
позволил продолжить изучение влияния различных факторов космического полета на
организм человека.
Групповые полеты советских космонавтов на одноместных кораблях «Восток» и
американских космонавтов на кораблях «Меркурий» дали многое. Но логика
последовательного развития космонавтики ставила на повестку дня все новые задачи.
Программы полетов становились обширнее и сложнее. Их выполнение было уже не под
силу одному человеку. И советские ученые вместе с конструкторами создали первый
многоместный корабль «Восход». На нем они предусмотрели все необходимое для жизни
и работы в космическом полете целого экипажа. Таким первым в мире космическим
экипажем стал советский, состоявший из летчика В.Комарова, ученого К.Феоктистова и
врача Б.Егорова.
Во время полета в октябре 1964 года «Восхода-1» была выполнена обширная программа
по испытанию трехместного космического пилотируемого корабля, исследована
работоспособность и взаимодействие в полете группы космонавтов, проведены некоторые
физико-технические, научные и медико-биологические исследования. Впервые ученые
работали и вели наблюдения в условиях космического полета.
Но развитие космонавтики не ограничивалось лишь исследованием околоземного
космоса и Луны. Первая половина 60-х годов ознаменовалась также и успешными
полетами космических аппаратов к ближайшим соседям Земли — планетам Солнечной
системы.
Полеты советских и американских аппаратов к Луне подготовили также почву для
дальнейшего планомерного осуществления запусков автоматических станций к Венере и
Марсу.
Первым исследовательским аппаратом, направленным землянами к другой планете,
была советская автоматическая станция «Венера-1», стартовавшая в феврале 1961 года.
Через три месяца после запуска станция «Венера-1» прошла на расстоянии около 100 тыс.
километров от Венеры и вышла на орбиту спутника Солнца. Этот космический
эксперимент имел важное значение. Он позволил провести научные исследования по
трассе полета, проверить работоспособность конструкции космического аппарата и его
систем, решить вопросы сверхдальней радиосвязи и методов управления
продолжительными полетами автоматических межпланетных станций.
В августе 1962 года в США в сторону Венеры был запущен космический летательный
аппарат «Маринер-2», который в декабре того же года прошел на расстоянии 40 тыс.
километров от поверхности планеты и передал некоторые новые сведения о Венере,
правда, не так много, как предполагалось.
В результате запусков было подтверждено, что температура и давление в атмосфере
Венеры велики и что магнитное поле у планеты отсутствует.
В ноябре 1962 года был запущен первый космический аппарат к Марсу. Этим
аппаратом была советская автоматическая межпланетная станция «Марс-1», с которой
было проведено свыше 60 сеансов радиосвязи и получена научная информация о
параметрах межпланетного космического пространства. Сближение станции с планетой
Марс произошло в июне 1963 года.
28 ноября и 30 ноября 1964 года соответственно в США и Советском Союзе в сторону
планеты Марс были запущены космические аппараты «Маринер-IV» и «Зонд-2». На борту
станции «Зонд-2» имелся комплект научной аппаратуры, система дальней связи, система
ориентации. В системе ориентации, в частности, впервые были поставлены плазменные
электрореактивные двигатели, прошедшие успешные испытания в условиях космического
полета. В ходе полета станции «Зонд-2» был получен достаточно большой объем научной
информации.
Американский аппарат «Маринер-IV» в июле 1965 года прошел вблизи Марса и
сфотографировал его с расстояния 12600—17000 км. Позднее в феврале и марте 1969 года
в США в сторону Марса были использованы космические летательные аппараты
«Маринер-VI» и «Маринер-VII». В результате проведенных ими исследований было
установлено, что Марс удивительно похож на Луну. Его ландшафт пустынен, поверхность
покрыта кратерами. Давление атмосферы не превышает нескольких миллибар, не был
обнаружен и азот, без которого земная жизнь невозможна. Видимо, Марс, как и Луна,
безжизнен.
Успешные полеты автоматических станций к Венере и Марсу открыли перед
человечеством более широкие перспективы непосредственного изучения этих ближайших
к Земле планет Солнечной системы.
Вышеперечисленные задачи космонавтики были решены в первой половине 60-х годов.
Не менее успешно продолжались космические исследования и во второй половине этого
десятилетия.
Принципиально новый шаг в освоении космоса человеком был сделан в марте 1965
года, когда на орбиту спутника Земли мощной ракетой-носителем был выведен советский
корабль-спутник «Восход-2» с космонавтами П.Беляевым и А.Леоновым на борту. На
втором витке полета А. Леонов в специальном скафандре впервые в истории
космонавтики осуществил выход в космическое пространство, удалился от корабля на
расстояние до нескольких метров, провел комплекс запланированных исследований и
благополучно возвратился в корабль. Выход человека в открытый космос явился
беспримерным подвигом, который доказал, что человек может не только совершать
полеты в космос, но и работать непосредственно в космическом пространстве вне
корабля. Решение этой трудной задачи ознаменовало собой начало качественно нового
этапа в развитии космонавтики.
В дальнейшем космонавтика добилась ряда новых выдающихся достижений. Так, 3
февраля 1966 года советская автоматическая станция «Луна-9» опустилась на поверхность
Луны в районе Океана Бурь. Тем самым впервые была совершена мягкая посадка на
поверхность ближайшего к нам небесного тела, открывшая новые возможности для
дальнейшего изучения Луны.
В том же году удалось посадить на Луну еще два аппарата: в середине года
американский космический аппарат «Сервейор-1», а в конце года — советскую
автоматическую станцию «Луна-13». На основании исследований, проведенных
советскими и американскими космическими аппаратами на поверхности нашей небесной
соседки, были получены первые сведения о механических, физических и химических
характеристиках лунного грунта.
Очередная этапная задача космонавтики была успешно решена, когда советская
автоматическая станция «Луна-10» в апреле 1966 года была выведена на окололунную
(селеноцентрическую) орбиту. Исследования Луны с орбиты ее искусственных спутников
впоследствии были продолжены советскими космическими аппаратами серии «Луна» и
американскими космическими аппаратами «Лунар Орбитер».
Искусственные
спутники
Луны
дали
возможность
получить
детальные
крупномасштабные снимки ее поверхности, изучить аномалии ее гравитационного поля,
ее конфигурацию, а также получить данные о метеорной и радиационной обстановке в
окололунном космическом пространстве.
В то же время продолжалось дальнейшее изучение планет Марса и Венеры с помощью
космических аппаратов. Так, в марте 1966 года советская автоматическая станция
«Венера-3» достигла Венеры и доставила на ее поверхность первые советские вымпелы. В
дальнейшем как нашей страной, так и США был осуществлен ряд запусков
автоматических аппаратов к Марсу и Венере. Полеты этих аппаратов проводились в
периоды, когда взаимные положения Земли и Марса, Земли и Венеры были для этого
наиболее благоприятными. Эти периоды наступают приблизительно через каждые 19
месяцев для полетов к Венере и через 25 месяцев — к Марсу. Во время этих полетов, с
одной стороны, производилась практическая отработка конструкций автоматических
космических аппаратов и их бортовых систем, отрабатывалась сверхдальняя радиосвязь и
методы управления длительными полетами автоматических межпланетных станций, а с
другой стороны, проводились обширные исследования космического пространства по
трассе полета.
Результаты, достигнутые советскими автоматическими межпланетными станциями
серии «Венера», «Марс» и американскими космическими аппаратами серии «Маринер»,
позволили получить новую информацию о дальнем космическом пространстве и этих
планетах. В частности, были получены многочисленные данные о межпланетном
магнитном поле, космических лучах, межпланетной ионизированной плазме,
длинноволновом излучении, микрометеоритных частицах и т.д. В результате
непосредственных измерений были получены уточненные значения температуры и
давления в атмосфере Венеры, исследован ее химический состав, а также получены
фототелевизионные изображения поверхности Марса и другие интересные материалы,
значительно расширившие наши знания об этих планетах. С каждым новым годом
усложнялись задачи космонавтики, решаемые с помощью автоматических аппаратов и
пилотируемых кораблей.
Следующий этапный момент — это стыковка космических аппаратов. Она имеет
первостепенное значение для изучения и освоения космоса. Дело в том, что в решении
многочисленных научных и практических задач большую роль будут играть
долговременные автоматические и обитаемые орбитальные станции. А их создание
немыслимо без осуществления стыковки космических кораблей на орбите. Стыковка
необходима и для решения многих задач вблизи Луны и планет.
Значительные успехи в осуществлении процессов стыковки и сближения аппаратов
были достигнуты во второй половине 60-х годов. В 1966 году во время полетов
американских пилотируемых кораблей серии «Джемини» впервые была проведена ручная
стыковка кораблей с пассивной ракетой «Аджена». Автоматическая стыковка
космических аппаратов была осуществлена впервые в 1967 году с помощью советских
искусственных спутников Земли «Космос-186» и «Космос-188».
Важный этап в развитии космонавтики был ознаменован полетами автоматических и
пилотируемых аппаратов к Луне с возвращением на Землю. Особый интерес
представляют рейсы советских космических аппаратов «Зонд-5» и «Зонд-6», которые
осенью 1968 года, облетев Луну, успешно возвратились со второй космической скоростью
на Землю и доставили большой объем научной информации. Так, впервые в истории
космонавтики была проложена космическая трасса «Земля—Луна—Земля».
Опыт, приобретенный в результате запусков беспилотных космических аппаратов
«Зонд-5» и «Зонд-6», был частично использован при осуществлении пилотируемых
полетов по этой трассе на американских космических кораблях «Аполлон». В декабре
1968 года американские космонавты Ф.Борман, Д.Ловелл, У.Андерс, стартовавшие 21
декабря 1968 года, успешно проложили первую трассу полета пилотируемого корабля по
схеме «Земля—окрестности Луны—Земля», удалившись от Земли на рекордное
расстояние 371 тысяча 823 километра! Хотя этот полет и был экспериментальным в
программе «Аполлон» и подготовительным к исторической миссии корабля «Аполлон11», тем не менее это был первый облет Луны человеком и поэтому он по праву войдет
яркой страницей в летопись мировой космонавтики.
1969 год принес космонавтике новые крупные успехи. В январе этого года на орбиты
искусственных спутников Земли были выведены советские космические корабли «Союз4» и «Союз-5».
Мужественные летчики-космонавты В.Шаталов, Б.Волынов, Е.Хрунов и А.Елисеев
успешно выполнили в процессе орбитального полета взаимный поиск, многократное
маневрирование, причаливание и ручную стыковку кораблей, что позволило создать
первую в мире экспериментальную космическую станцию. Впервые в истории
космоплавания два космонавта совершили групповой переход через космическое
пространство из корабля «Союз-5» в корабль «Союз-4».
Полеты кораблей «Союз» позволили осуществить много других сложных научнотехнических экспериментов в космосе.
Один из них начался 11 октября 1969 года, когда строго по расписанию через сутки друг
за другом на околоземные орбиты стартовали корабли «Союз-6», «Союз-7» и «Союз-8». В
групповом полете участвовало 7 космонавтов. В ходе этого полета были проведены
разносторонние научные наблюдения и сложные технические эксперименты, в том числе
по сварке металлов в космосе, накоплен опыт автономной навигации, а также управления
совместным полетом нескольких кораблей.
Успешное решение мировой космонавтикой разнообразных научно-технических
проблем на основных этапах развития космических исследований поставило на повестку
дня задачу осуществления экспедиционных полетов человека на Луну и выхода на ее
поверхность. Впервые эта задача была успешно решена в июле 1969 года во время полета
американского космического корабля «Аполлон-11» с космонавтами Н.Армстронгом, М.
Коллинзом и Э.Олдрином.
Лунная кабина космического корабля «Аполлон-11» с космонавтами Армстронгом и
Олдрином осуществила мягкую посадку на Луну, взлет с лунной поверхности и
последующую стыковку с основным блоком, который с космонавтом Коллинзом в это
время совершал полет на окололунной орбите. Первая экспедиция людей на Луну,
доставившая на Землю образцы лунного грунта, являлась одним из важнейших звеньев в
последовательной цепи космических событий, связанных с исследованием нашего
естественного спутника, Она была подготовлена всем ходом предшествующих
космических исследований Луны и развития мировой космонавтики.
Конец прошедшего и начало нового десятилетия ознаменовались новыми выдающимися
событиями в истории космонавтики. В сентябре 1970 года был успешно осуществлен
первый в истории человечества полет автоматической станции на Луну с целью доставки
лунного грунта на Землю.
12 сентября 1970 года в Советском Союзе стартовала автоматическая станция «Луна16». Через пять дней после старта станция была выведена на селеноцентрическую
круговую орбиту, а затем после маневрирования в окололунном пространстве и перехода
на эллиптическую орбиту она совершила мягкую посадку на поверхность Луны в районе
Моря Изобилия.
После посадки станции был выполнен ряд подготовительно-технологических операций,
а затем специальным электробуром произведено бурение лунного грунта. По окончании
бурения лунная порода, взятая из района лунных морей с помощью манипулятора, была
помещена в герметичный контейнер возвращаемого аппарата.
21 сентября, используя посадочную ступень станции как стартовую платформу,
космическая ракета с возвращаемым аппаратом стартовала с Луны. Это был первый старт
к Земле автоматического аппарата с другого небесного тела.
24 сентября космическая ракета станции «Луна-16» со второй космической скоростью
приблизилась к Земле, от нее отделился возвращаемый аппарат с лунным веществом на
борту. После торможения и плавного спуска на парашюте возвращаемый аппарат станции
«Луна-16» произвел посадку на территорию Советского Союза. Исследования,
выполненные станцией «Луна-16», были повторены в феврале 1972 года, когда советская
автоматическая станция «Луна-20» решила еще более сложную научно-техническую
задачу — посадку автоматического аппарата в районе Луны со сложным рельефом
поверхности между Морем Изобилия и Морем Кризисов и доставила на Землю образцы
лунного грунта, впервые взятые в труднодоступном «материковом» районе Луны.
Успешные полеты автоматических станций «Луна-16» и «Луна-20» стали новым
важным этапом в развитии космонавтики, Они свидетельствовали поистине о
безграничных возможностях автоматической космической техники, роль которой будет
несомненно возрастать по мере дальнейшего изучения космоса.
Подтверждением сказанному явились последующие полеты советских автоматических
станций серии «Луна», «Венера» и «Марс».
Действительно, полет советской автоматической станция «Луна-17», доставившей в
ноябре 1970 года на поверхность Луны первое в мире самоходное автоматическое
устройство «Луноход-1», явился качественно новым этапом в исследовании нашего
естественного спутника Луны. Этот полет особенно ярко продемонстрировал огромные
возможности, который раскрывают перед космонавтикой автоматические устройства и
системы управления.
Автоматы вывели станцию «Луна-17» на околоземную орбиту, перевели ее на
траекторию полета к Луне, восприняли и выполнили команды о коррекции траектории,
обеспечила переход станции на окололунную орбиту и, наконец, осуществили ее мягкую
посадку на Луну в районе Моря Дождей. С посадочной платформы станции на лунную
поверхность сошла автоматическая научная передвижная лаборатория «Луноход-1»,
которая на протяжении многих месяцев выполняла на нашей небесной соседке обширную
программу научных исследований Луны и космического пространства, а также комплекс
инженерно-конструкторских испытаний.
«Луноход-1» функционировал на Луне более десяти с половиной земных месяцев. За
это время он детально обследовал 80000 квадратных метров лунной поверхности, более
чем в 500 точках исследовал физико-механические свойства лунного грунта, а в 25 точках
провел анализ его химического состава.
Бортовые телевизионные системы лунохода передали на Землю свыше 20 панорам и
20000 снимков поверхности нашего естественного спутника. Эта обширная информация
позволит ученым провести комплексное изучение обследованного района Луны.
Успешное завершение в декабре 1970 года еще одного советского космического
эксперимента, связанного с полетом автоматической межпланетной станции «Венера-7»,
позволило впервые осуществить мягкую посадку на поверхность другой планеты
Солнечной системы и получить уточненные значения параметров атмосферы Венеры.
«Венера-7» осуществила успешное зондирование атмосферы с высоты 55 км до
поверхности и функционировала на поверхности около 23 минут.
22 июля 1972 года автоматическая межпланетная станция «Венера-8», преодолев за 117
суток, полета расстояние более 300 млн. километров, достигла окрестности планеты
Венера.
При входе в атмосферу планеты от станции отделился спускаемый аппарат с научной
аппаратурой на борту. После аэродинамического торможения спускаемый аппарат
совершил плавное снижение на парашюте и 22 июля произвел мягкую посадку на
поверхность Венеры.
Во время снижения спускаемого аппарата на парашюте и в течение 50 минут после
посадки с помощью научной аппаратуры, установленной на нем, проводились
исследования атмосферы и поверхностного слоя планеты в месте посадки. Полученные
при этом данные передавались на Землю.
Впервые в исследовании Венеры на участке парашютного спуска были проведены
эксперименты по определению освещенности, давления и температуры в атмосфере и на
поверхности планеты на ее дневной стороне. Получены данные и о характере пород
поверхностного слоя планеты.
Сравнение атмосфер Земли и Венеры позволило ученым, например, сделать вывод о
том, что большое различие эволюционных процессов, происходившие на этих планетах,
привело к существенному различию в физико-химических условиях, установившихся к
данному моменту времени на Земле и Венере. Именно поэтому исследование истинных
физических условий на Венере, резко отличающихся от земных, представляет
исключительный научный интерес.
Все эти успехи, а также достижения предыдущих лет планомерно подвели
космонавтику к новому этапу развития — созданию на околоземных орбитах
долговременных обитаемых научных станций и лабораторий. Они стали необходимы для
человечества, чтобы еще глубже познать окружающее Землю пространство, изучить
закономерности, действующие в пределах Солнечной системы, превратиться в
действенных помощников человека при изучении природных ресурсов нашей планеты и
непосредственно служить для нужд хозяйства.
В упомянутой нами речи на митинге, посвященном встрече экипажей космических
кораблей «Союз-6», «Союз-7» и «Союз-8», Л.И.Брежнев об орбитальных станциях сказал
так:
«Советская наука рассматривает создание орбитальных станций со сменяемыми
экипажами как магистральный путь человека в космос. Они могут стать «космодромами в
космосе», стартовыми площадками для полетов на другие планеты. Возникнут крупные
научные лаборатории для исследования космической технологии и биологии, медицины и
геофизики, астрономии и астрофизики».
Советские ученые, конструкторы и космонавты многое сделали, чтобы приблизить
время создания постоянно действующих орбитальных станций.
Таким новым и важным шагом на пути к созданию в околоземном космическом
пространстве долговременных орбитальных научных станций явился полет станции
«Салют», которая была выведена на орбиту искусственного спутника Земли в апреле 1971
года.
Программа продолжавшегося около шести месяцев полета орбитальной станции
«Салют» состояла из нескольких этапов. Вначале станция функционировала в
автоматическом режиме. На втором этапе был проведен совместный полет станции с
космическим кораблем «Союз-10», пилотируемым экипажем в составе космонавтов
В.Шаталова, А.Елисеева и Н.Рукавишникова. В этом полете проводилась проверка
функционирования усовершенствованных систем, обеспечивающих поиск, стыковку и
расстыковку корабля и станции. Последующая работа орбитальной лаборатории
проходила в автоматическом режиме. Следующий этап космического эксперимента
начался 6 июня 1971 года запуском на орбиту искусственного спутника Земли
космического корабля «Союз-11».
После успешного выполнения стыковки с транспортным кораблем «Союз-11» станция
«Салют» стала первой пилотируемой орбитальной научной станцией. Самоотверженная
работа экипажа станции в составе командира подполковника Добровольского Георгия
Тимофеевича, бортинженера Волкова Владислава Николаевича, инженера-испытателя
Пацаева Виктора Ивановича явилась крупным вкладом в дело развития орбитальных
пилотируемых полетов и позволила получить важные научные результаты.
В течение 23-суточного полета пилотируемой орбитальной станции «Салют» ее экипаж
осуществил важные научно-технические исследования и эксперименты. Весь комплекс
научных и технических данных, опыт практической работы космонавтов на борту станции
«Салют» — все это стало прочным фундаментом для дальнейших исследований
космического пространства и развития орбитальных пилотируемых полетов.
Полностью выполнив программу полета, при возвращении на родную планету погиб
героический экипаж первой в мире пилотируемой орбитальной научной станции «Салют».
Причиной внезапной смерти космонавтов явилась разгерметизация спускаемого аппарата
транспортного корабля.
Незабываем беспримерный подвиг героев-космонавтов, незабываемы их дела, имеющие
важное значение для всей космонавтики.
После завершения пилотируемого полета бортовые системы станции «Салют» вновь
были переведены в автоматический режим.
В течение полугодового пребывания научной станции «Салют» на околоземной орбите
были получены ценные экспериментальные данные, которые будут использованы для
дальнейшего усовершенствования и создания новых космических систем.
1971 год был также годом интенсивного изучения планеты Марс, приблизившейся к
Земле на наименьшее расстояние. Поэтому вполне понятно, что ученые многих стран
готовились к этому событию и разрабатывали специальные программы наблюдений и
экспериментов. Изучение Марса в этот период проводилось не только с помощью
новейших средств астрономии, но и средствами космической техники. С этой целью в мае
1971 года к нашему космическому соседу стартовали советские автоматические
межпланетные станции «Марс-2» и «Марс-3» и американская станция «Маринер-IX».
Все эти три аппарата в конце года были впервые в история космонавтики выведены на
околомарсианские (ареоцентрические) орбиты. Кроме того, 27 ноября 1971 года
межпланетная станция «Марс-2» впервые доставила на планету Марс капсулу и вымпел с
изображением Герба Советского Союза, а 2 декабря впервые спускаемый аппарат
автоматической станции «Марс-3» произвел мягкую посадку на поверхность Марса.
Мы рассказали кратко о некоторых основных вехах космонавтики, об ее
основополагающих этапах и первых полетах, при которых были осуществлены
вышеперечисленные достижения. Конечно, было много и других полетов и достижений,
но обо всем невозможно рассказать в небольшой брошюре.
Космонавтикой в своем развитии взяты несколько ступеней. Каждая последующая
ступень требовала больших усилий, решения более сложных научно-технических задач.
Прошло лишь пятнадцать лет со дня первого прорыва человечества в космос—начала
космической эры в его истории. Космос для людей сегодня перестал быть чем-то
посторонним и далеким. Он является ареной интенсивных научных исследований. И
именно поэтому окрестности земного шара и районы дальнего космоса превратились, по
существу, в гигантскую научную лабораторию, где неутомимо работают посланцы Земли
— автоматические аппараты или пилотируемые космические корабли.
И все мы начинаем понимать, что космическое пространство есть то место приложения
сил человечества, которое с каждым годом будет требовать от людей все больше труда,
сил и знаний. Прогрессивное человечество рассматривает космические исследования как
великую задачу познания и практического освоения сил и законов природы в интересах
мира на Земле.
Мы живем в период, когда в мире происходит научно-техническая революция,
обусловленная гигантским скачком в достижениях науки и техники, в жизни всего
общества.
Развитие ракетно-космической техники, космические исследования и освоение
космического пространства являются одним из характерных проявлений современной
научно-технической революции. А сама космонавтика сегодня выступает как
своеобразный синтез того, что достигнуто сейчас мировой наукой и техникой.
Космические исследования — это не только новый этап в развитии науки о космосе, это
эпоха в развитии науки вообще, эпоха значительных успехов многих областей науки и
техники.
Разработка и создание ракетно-космических систем, работающих в космосе,
искусственных спутников Земли, пилотируемых космических кораблей, и межпланетных
автоматических станций ускорили развитие некоторых научно-технических областей,
которые до этого не были связаны непосредственно с космосом.
Космонавтика с ее небывало высокими требованиями к надежности систем и
аппаратуры побуждает сегодня промышленность подтягиваться до такого уровня,
который не был ей свойствен вчера, заставляет использовать новейшие достижения науки
и техники, улучшать и модернизировать производство. Уровень современной ракетнокосмической техники сопряжен с внедрением новейших достижений научно-технической
революции в производство, причем каждое из них, в свою очередь, обогащается в
результате использования достижений науки в изучении процессов и явлений,
происходящих в космическом пространстве.
Уровень развития ракетно-космической техники отдельных государств во многом
определяет их располагаемый потенциал и возможности в решении разнообразных задач,
диктуемых потребностями развития науки и хозяйства.
И, наконец, космические исследования все глубже входят в жизнь всего человечества,
начинают играть все большую роль в экономике, оказывают большое влияние на
повышение благосостояния народов всех стран.
Ведь начало изучения космоса стало началом новой эры в науке. До этого времени в
ряде областей науки о космосе доминировали очень смелые, но экспериментально не
подтвержденные теории. Многие дисциплины получили возможность перейти к новым
методам исследований, которые ранее были просто невозможны или казались
нереальными.
За короткое время возникла и получили теоретическое и практическое развитие
космическая физика, космическая химия, космическая медицина, космическая геология и
т.д.
Как и в области фундаментальных, так и в области прикладных наук характерен
процесс проникновения космической проблематики в науку в целом, который сейчас
среди ряда отечественных и зарубежных ученых получил название «космизации».
Не будем подробно обсуждать эту проблему и терминологию. Как во всяком новом
деле, здесь, есть и противники и сторонники. Важно другое, и несомненно, что
космические исследования обогащают нас новыми открытиями и новыми научными
результатами, дают богатейший экспериментальный материал о структуре околоземного
космического пространства, о Луне и ближайших планетах, о процессах, протекающих в
атмосфере Земли, об активности Солнца, о строении вещества. Эти новые факты
уточняют, а иногда и коренным образом изменяют представления об окружающем нас
материальном мире.
Например, ученые до запуска межпланетных станций не подозревали об отсутствии
магнитного поля у Луны, о высоком давлении на Венере, об особенностях поверхностей
Луны и Марса.
Мы уверены, что в ближайшем будущем нас ожидают новые открытия, которые
приблизят нас к более полному познанию тайн природы. Уместно вспомнить слова В. И.
Ленина: «В теории познания, как и до всех других областях науки, следует рассуждать
диалектически, т. е. не предполагать готовым и неизменным лишь познание, а разбирать,
каким образом из незнания является знание, каким образом неполное, неточное знание
становится более полным и более точным».
Познание Вселенной — одна из наиболее широких сфер исследовательской
деятельности человека, в которой диалектический процесс познания уже дал много ярких
результатов.
Сам космос — гигантская, неисчерпаемая, бесконечно разнообразная лаборатория,
созданная природой. Все в большей степени нуждаются в сведениях из космоса физика,
химия, астрономия и многие другие науки, от которых зависит рост производительных
сил общества, его прогресс. Например, изучение космических лучей имеет огромное
значение для развития ядерной физики. Поиски элементарных частиц, получение новых
ядерных реакций и особенно изучение частиц высоких и сверхвысоких энергий связаны с
исследованиями космических лучей. Трудно переоценить также значение
астрофизических и радиофизических исследований для решения многих кардинальных
проблем современности. Открытие квазаров и пульсаров, изучение этих мощных
источников радиоизлучений с помощью астрофизической аппаратуры на спутниках и
орбитальных станциях имеет большое научное значение.
Космонавтика ставит ряд сложных проблем перед прикладными науками,
обеспечивающими прогресс в самых различных отраслях техники. Сюда относятся:
технология металлов, материаловедение, энергетика, аэродинамика, автоматическое
управление и многое другое. Причем космонавтика наряду с постановкой перед этими
научно-техническими дисциплинами ряда требований резко стимулирует их развитие и
позволяет постепенно распространять эти нормы и в других отраслях.
Новая технология, новые приборы и агрегаты, созданные для спутников,
автоматических межпланетных станций и космических кораблей, эффективно
используются в повседневной практике предприятий, которые выпускают обычную
«земную» продукцию. Например, одной из главнейших задач, поставленных перед
промышленностью при создании ракет, было получение новых материалов, способных
выдерживать сверхнизкие и сверхвысокие температуры, устойчивых к переменным
нагрузкам и вибрациям. Такие материалы были созданы и стали широко применяться при
создании разнообразных «земных» машин и механизмов.
Многие металлургические процессы (например, соединение нержавеющей стали с
алюминиевыми сплавами и сварка алюминиевых сплавов), разработанные для ракетнокосмической техники, находят широкое применение в других отраслях промышленности.
А технологическое оборудование и оснастка, разработанные для штамповки
крупногабаритных деталей корпусов ракет, используются в судостроении.
Ограничение веса и габаритов приборов — необходимое, условие успешного
проведения исследований в космосе — оказало существенное влияние на прогресс в
области микроминиатюризации технических средств вообще.
Необычные условия эксплуатации в космическом полете, разнообразие и уникальность
решаемых задач, требования высокой надежности привели к тому, что ракетнокосмические комплексы стали одним из самых сложных и совершенных видов техники. В
то же время сама организация исследований космического пространства, решение
комплекса задач, связанных с этими исследованиями, оказывают и будут в дальнейшем
оказывать существенное влияние на общий уровень развития техники, стимулировать ее
развитие.
Высокие требования к ракетно-космической технике и в будущем потребуют
совершенствования технологических процессов, повышения квалификации сотрудников,
внедрения новых видов контроля продукции и других мероприятий, что, естественно,
будет использоваться и для производства другой продукции, в том числе и на этих же
предприятиях. Отдельные технические системы, производственные мощности или
технологические процессы, созданные для ракетно-космической техники, также найдут
широкое применение для других видов техники самого различного целевого назначение.
Уже сегодня искусственные спутники Земли стоят на службе человека. Рассмотрим
некоторые их «профессии» на примере спутников Земли, запускаемых нашей страной.
Если в первые годы число искусственных спутников измерялось единицами, то в
дальнейшем темп запусков стремительно нарастал. Сейчас общее количество запущенных
космических аппаратов во всем мире значительно превысило тысячу, все более
расширяется сфера их деятельности.
Но уже в первом десятилетии космической эры были созданы некоторые
эксплуатационные спутниковые системы. Во втором десятилетии эти системы приобрели
важное хозяйственное значение, вследствие чего сейчас все большее внимание уделяется
рентабельности спутниковых систем и их практическому использованию.
В настоящее время одним из самых распространенных являются космические системы
связи. Лавинообразное нарастание объема информации, необходимой в производственной
и научной деятельности человека, совершенствование методов управления выдвинуло
проблемы связи в число самых актуальных почти во всех странах мира. Для Советского
Союза с его большой протяженностью территории, многочисленными реками и озерами,
крупными лесными массивами и горными образованиями, обширными просторами
степей, полупустынь и тундры спутниковые системы связи имеют особое значение. Такие
системы значительно рентабельнее систем связи, использующих кабельные и
радиорелейные линии.
К пятидесятилетию Советской власти, в 1967 году, в нашей стране была введена в
эксплуатацию система связи «Орбита» на основе использования искусственных спутников
«Молния-1», которая позволила организовать передачу программ Центрального
телевидения в отдаленные районы Крайнего Севера, Сибири, Дальнего Востока и Средней
Азии с общим населением 20 млн. человек, а также осуществить телефонную,
фототелефонную связь и передачу газетных матриц. Для решения подобной задачи
наземными средствами потребовалось бы построить много тысяч, километров
радиорелейных линий. В дальнейшем в нашей стране была разработана модификация
«Молнии-1» спутник связи «Молния-2» с бортовой ретрансляционной аппаратурой,
обеспечивающей работу системы связи в сантиметровом диапазоне. Спутник связи
«Молния-2» применяется для обеспечения эксплуатации системы дальней телефоннотелеграфной радиосвязи в Советском Союзе, а также передачи программ Центрального
телевидения СССР на пункты сети «Орбита» и международного сотрудничества.
Успешно эксплуатируется в нашей стране и космическая метеорологическая система на
основе спутников «Метеор». Информация, получаемая с их помощью, позволяет
составлять оперативные метеорологические карты облачности, ледового и снежного
покрова, обнаруживать зарождение ураганов и определять направление и скорость их
распространения, различать тип и этапы развития погодных условий, обнаруживать
струйные потоки в атмосфере, местные метеорологические явления (шквалы, грозовую
активность), исследовать тепловой баланс Земли, определять температуру облачного
покрова, поверхности суши и океанов. Эти спутники являются незаменимым звеном во
всемирной метеорологической системе.
Дело в том, что, несмотря на плотную сеть метеорологических станций в наиболее
населенных областях земного шара, на синоптической карте земной поверхности еще
много «белых пятен», которые синоптики, составляющие прогнозы погоды, раньше
заполняли только на основании интуиции и собственного опыта. Следствием этого были
неточные прогнозы погоды. Метеорологические спутники позволили преодолеть многие
трудности.
Космические метеоспутники с помощью телевизионной аппаратуры позволяют
наблюдать за самыми различными погодными явлениями: облачными образованиями,
вихрями, циклонами, грозами, тепловыми и холодными фронтами и т.д.
Помимо телеснимков, полученных на освещенной стороне Земли, спутники передают
изображения атмосферных процессов и с ночного полушария нашей планеты. Очи
оснащены системами специальной аппаратуры, которая позволяет регистрировать
изображения облачного, снежного и ледового покровов в тепловых (инфракрасных) лучах.
Некоторые из имеющихся на борту метеоспутников научных приборов, приспособлены
для измерения интенсивности радиации, излучаемой и отражаемой Землей и ее
атмосферой, а также для измерения температуры облаков и подстилающей поверхности
Земли.
Значительный интерес представляют также получаемые со спутников сведения о таянии
снегов и границах ледового покрытия в Северном Ледовитом океане и Антарктиде. Эта
своеобразная «ледовая разведка» представляют особенную ценность, обеспечивая
безопасную морскую навигацию в этих районах.
Устанавливаемая на борту метеорологических спутников аппаратура постоянно
совершенствуется. Однако к настоящему времени спутниковые системы еще не
позволяют получать исчерпывающие метеорологические данные. С точки зрения прогноза
погоды наиболее важными первичными величинами являются облачность, осадки,
температура и влажность воздуха, атмосферное давление, скорость ветра, солнечная и
земная радиация.
Спутниковая метеорологическая информация содержит пока что лишь сведения о полях
облачности и уходящем излучении. Поэтому для получения наиболее полных данных в
труднодоступных районах разрабатываются системы, позволяющие сочетать обычные
автоматические измерения на наземных станциях, шарах-зондах и морских буях со
сбором и передачей этих данных при помощи спутников в наземные центры обработки и
анализа информации. Со спутников может осуществляться отслеживание перемещений
шаров-зондов и буев с целью определения скорости и направления ветра, а также морских
течений. Процессы в атмосфере носят глобальный характер. Поэтому человечество
объединяется для изучения воздушного океана. При Организации Объединенных Наций
создана Всемирная метеорологическая организация. Создается Всемирная служба погоды.
Уже функционируют три ее главных мировых центра: в Москве, Вашингтоне и
Мельбурне. В них собирается обширная информация от спутников, наземных
измерительных средств, воздушных шаров, зондирующих ракет и даже от наблюдателей с
кораблей и самолетов. Она приходит сюда уже в предварительно обработанном виде, но
все же объем ее настолько велик, что потребовалось коренное изменение способов
обработки этой метеорологической информации. Громадный объем данных, получаемых
со спутников, сделал необходимой полную автоматизацию их обработки с помощью
быстродействующих электронных вычислительных машин, начиная от стадии
регистрации сигналов спутников до построения синоптических карт и реализации
численных прогнозов погоды. Эта информация сосредоточивается в мировых
метеорологических центрах, затем рассылается в различные страны и становится
достоянием всего человечества.
На сегодняшний день более глубокое познание окружающего Землю космического
пространства, мира таинственного и еще далеко не изученного, было и остается основной
целью запусков искусственных спутников Земли. Это назревшая необходимость. Ведь
наша планета тысячами незримых нитей связана с окружающим ее космическим
пространством и процессами, протекающими в нем. Выяснение причин и зависимостей
земных событий от внеземных является одной из важнейших задач космических
исследований. Другими словами, с космическими исследованиями связано решение
многих важных проблем современной науки. Большое значение они имеют и для решения
чисто технических задач.
Наглядным примером в этом отношении может служить, скажем, широта научных и
научно-технических задач, решаемых с помощью советских искусственных спутников
серии «Космос». Спутники этой серии запускаются с марта 1962 года.
Спутники «Космос», оснащенные различным оборудованием, выполняют широкую
программу разнообразных исследований. Число спутников этой серии уже значительно
превысило 500. Они, например, проводят обширные исследования околоземного
космического пространства, электромагнитных излучений Солнца и звезд. С помощью
спутников этой серии ведется регулярное излучение атмосферы и ионосферы,
радиационного пояса и магнитного поля Земли, геомагнитных бурь и полярных сияний. С
помощью «Космоса» были успешно решены многие задачи, связанные с изучением
воздействия космической среды на элементы конструкции аппаратов, с отработкой их
систем ориентации, электропитания, автоматической стыковки, приземления и т.д.
По мере накопления наших знаний о природе ближнего и дальнего космоса возникла
необходимость в проведении специализированных и комплексных экспериментов,
направленных на выполнение более сложных задач. Возможность их решения
обеспечивалась дальнейшим развитием ракетной и космической техники. Так,
современная наука пришла к реализации экспериментов, выполнявшихся космическими
системами «Электрон» и космическими станциями серии «Протон».
Как известно, одним из наиболее первых результатов космических исследований с
помощью искусственных спутников Земли является открытие радиационного пояса
Земли, т. н. зоны захваченных земным магнитным полем разнообразных заряженных
частиц, состоящей из внешней и внутренней областей. Для одновременного исследования
этих двух областей радиационного пояса Земли и предназначались системы «Электрон»,
состоявшие каждая из двух исследовательских спутников, выводимых на разные орбиты
одной ракетой-носителем.
С 1965 года в Советском Союзе начали запускаться тяжелые космические станции
«Протон», предназначенные для изучения энергетического спектра и химического состава
высокоэнергичных частиц космических лучей, для исследования электронов
галактического происхождения, а также галактического гамма-излучения.
С октября 1969 года были начаты запуски искусственных спутников серии
«Интеркосмос», осуществляемые Советским Союзом совместно с другими
социалистическими странами. Проводятся также совместные советско-французские
работы в области исследования и использования космического пространства.
Для этих целей используются, в частности, автоматические станции серии «Луна»,
«Марс», а также искусственные спутники «Ореол» и «Прогноз».
Важным этапом в исследовании Солнца и его влияния на Землю явился запуск в 1972
году советских спутников «Прогноз». Дело в том, что наблюдения за Солнцем,
проводимые за границей магнитосферы Земли, позволяют следить за изменением
параметров солнечного ветра, характеристик рентгеновского и гамма-излучений Солнца,
его радиоизлучения, солнечных космических лучей. Эта информация вместе со
сведениями наземных обсерваторий, проводящих непрерывное наблюдение за состоянием
Солнца, будет использована для изучения механизма солнечной активности,
оказывающей значительное влияние на нашу планету.
Сегодня, однако, искусственные спутники используются не только для
исследовательских целей. Они помогают, например, также успешно решать многие
сложные практические и теоретические задачи геодезии. Одна из них — определение
точных координат отдельных пунктов на поверхности Земли, что имеет большое значение
для картографии.
В отличие от наземной «космическая привязка» позволяет определять положение
пунктов на поверхности Земли на очень больших расстояниях, например в три-четыре
тысячи километров друг от друга.
В целом к настоящему времени в мировой практике космических исследований можно
достаточно уверенно выделить три основные области использования космических
аппаратов:
околоземное
космическое
пространство
(ближний
космос);
Луна
и
окололунное
космическое
пространство;
- межпланетное космическое пространство (дальний космос) и планеты Венера и Марс.
Основной и наиболее важной областью исследований сегодня является околоземное
космическое пространство. Вслед за первыми искусственными спутниками были
созданы и выведены на орбиты вокруг Земли сотни других, имеющих, как уже
отмечалось, самое разнообразное назначение и применение.
Для иллюстрации многообразия этой сферы укажем лишь на целевые назначения и
основные типы советских космических аппаратов, применяемых для исследования этой
области (см. схему 1). Советская космонавтика сегодня, располагая этим арсеналом
средств, успешно решает все основные задачи по изучению и исследованию этой области.
Схема 1. Схема целевого назначения и основных типов
советских космических аппаратов для исследования
околоземного космического пространства.
Свыше одиннадцати лет осваивают околоземное пространство и космонавты с
помощью пилотируемых космических кораблей и станций. Космонавты все активнее
участвуют в решении чисто практических земных задач. Они выполняют
метеорологические наблюдения, предупреждая земные службы о движении ураганов,
извещают о лесных пожарах, изучают облачный покров, фотографируют интересные с
геологической точки зрения участки земной поверхности и т.д.
Околоземный космос в первую очередь должен и будет служить человеку. Важная роль
в этом отношении будет, несомненно, принадлежать орбитальным многоцелевым
научным станциям с продолжительным сроком функционирования. Первые практические
шаги на этом магистральном пути советской космонавтики уже сделаны.
Луна и окололунное космическое пространство также занимают важное место в
современных космических исследованиях. Что вполне понятно и оправданно. Луна —
ближайшее к нашей планете небесное тело Солнечной системы. Естественно, что Луна и
явилась первоначальным объектом изучения с помощью средств космической, техники,
так как далеко не все ее тайны возможно познать одними наземными способами
наблюдений и исследований.
Изучая с помощью космических аппаратов естественный спутник Луну, мы получаем
информацию, сопоставляя которую с данными о нашей планете, можно решить много
чисто земных проблем. Кроме того, Луна является сегодня своеобразным полигоном, где в
специфичных условиях (резкий перепад температур, вакуум, более низкий уровень
гравитации и интенсивное облучение различными излучениями космического характера)
проходят всестороннюю проверку на функционирование различные по своему
конструктивному решению космические аппараты. Стационарные и передвижные
автоматические аппараты, успешно работающие на поверхности Луны и в окололунном
космическом пространстве, позволят ученым и инженерам уже сегодня накопить
необходимые экспериментальные данные для создания новых автоматов, которые завтра
придут на смену сегодняшним и будут использоваться для изучения самых удаленных
районов Вселенной.
Основные направления и наименования советских космических аппаратов для
исследования Луны приведены на схеме 2. Перечисленные типы автоматических
аппаратов многое сделали для раскрытия тайн Луны, внесли несомненно большой вклад в
мировую космонавтику и развитие космической техники. Отличие этой схемы от других
схем, и в первую очередь от схемы американских космических аппаратов, по решаемым
задачам не очень велико. Значительно больше отличается сама техника: в СССР сегодня
исключительно автоматы, в США сочетание автоматических и пилотируемых кораблей.
Схема 2. Схема основных направлений исследований Луны
и наименований советских космических аппаратов.
Большое внимание в современных космических исследованиях уделяется также
изучению межпланетного космического пространства, а также ближайших к Земле
планет Венеры и Марса.
Такие исследования являются важным источником для фундаментальных открытий в
самых различных областях наших земных знаний; они уточняют, а иногда и существенно
меняют наши представления об окружающем нашу планету материальном мире.
Гипотеза о едином происхождении тел Солнечной системы выдвигает большое число
проблем, решение которых в значительной степени зависит от уровня наших
представлений о каждом из этих тел. Постепенное накопление экспериментальных
данных об отдельных планетах означает важный шаг вперед в познании закономерностей,
относящихся ко всей Солнечной системе.
Изучение Венеры и Марса представляет возможность экспериментально проверить ряд
основополагающих представлений современной науки, например, полученных при
исследованиях Земли. Действительно, по исследованиям только одной планеты нельзя
постичь общие законы происхождения и развития планет Солнечной системы. Получение
с помощью космических исследований разнообразной информации о районах дальнего
космоса, Венере и Марсе имеет, таким образом, огромное научное и познавательное
значение.
Именно поэтому советские и американские межпланетные станции вот уже свыше
десяти лет бороздят самые удаленные от Земли районы нашей Солнечной системы. Как в
СССР, так и в США эти исследования ведутся пока с помощью автоматов, имеют много
сходного и дозволяют взаимообогащать ученых разных стран ценной информацией.
Схемы основных направлений и этапов при исследовании Венеры и Марса советскими
автоматическими аппаратами изображены соответственно на схемах 3 и 4.
Схема 3. Схема основных направлений, этапов исследований Венеры
и типов советских автоматических аппаратов.
Схема 4. Схема направлений, этапов исследования Марса
и типов советских автоматических аппаратов.
Как уже отмечалось, ведущая роль в советской космической программе сегодня
отводится автоматическим аппаратам. Пилотируемые полеты в околоземном космосе
предпринимаются в меньшем количестве по отношению к автоматическим. Несомненно,
что в дальнейшем область советских пилотируемых полетов расширится и выйдет за
рамки околоземных орбитальных экспедиций. Но это обстоятельство должно
рассматриваться не как вопрос политического эффекта, а главным образом как результат
самостоятельной, хорошо спланированной поэтапной космической программы,
определяемой наряду с имеющимися широкими научно-техническими возможностями
необходимостью дополнения самим человеком обширных исследований, проводимых до
него с помощью автоматов. В таком подходе, пожалуй, и состоит отличие советской
космической программы от программ капиталистических государств и в первую очередь
США. Не удивительно, что опубликованный в августе 1969 года (всего лишь через месяц
после сенсационного полета па Луну корабля «Аполлон-11») официальный доклад
Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства
(НАСА) начинается словами: «В момент величайшего триумфа космическая программа
США переживает критический период».
Характерно в этом отношении также высказывание Вальтера Дорнбергера — коллеги
Вернера фон Брауна, как и он, сначала немецкого, а затем американского специалиста по
ракетной технике: «Под влиянием политиков была неправильно выбрана первая крупная
задача в космосе. Цель лежит не на расстоянии 400000 км, а на расстоянии 390 — 30000
км от Земли. Космос может быть освоен только постепенно, когда работы ведутся
широким фронтом, а не путем одиночного подвига, как бы велик он ни был». По его
мнению, такой подход отрицательно скажется на развитии других направлений, и в
первую очередь науки. И действительно, расходы по линии НАСА снизились с 1966 года
к 1970 году в 1,6 раза, и существуют тенденции к их снижению и в дальнейшем. В то же
время расходы в области военного космоса весьма стабильны. Это тоже в известной мере
характеризует цели и задачи американской космической программы.
В последнее время на Западе среди различных кругов общественности, специалистов и
журналистов все пристальнее изучается советская космонавтика, отмечается ее четкая
продуманность и логичность развития. Да, в Советском Союзе, как и раньше,
продолжается планомерное освоение космоса в интересах науки, народного хозяйства, на
благо человека — строителя коммунизма.
Если внимательно присмотреться к задачам, решенным за 15 лет, то можно обнаружить
тот факт, что нашей стране трудом людей на Земле прокладывался своеобразный
космический «мост» в будущее, позволяющий принципиально по-новому подойти к
развитию мировой космонавтики.
Так, в ходе космических экспериментов от этапа к этапу нами опробовались
принципиально новые виды космических средств, отрабатывались технические схемы,
аппаратура, проводился своеобразный поиск новых методов научных исследований и
передачи информации. Наконец, решались такие узловые практические задачи, от
выполнения которых зависит судьба дальнейших длительных полетов человека. От
первоначальных робких шагов испытателей и «магелланов» за невиданно короткий срок
поэтапно мы достигли огромных успехов и стремительных темпов развития
космонавтики, которая сегодня стала поистине одним из главных рычагов современного
научно-технического прогресса.
Влияние ракетно-космической техники на научно-технический прогресс и в будущем
будет возрастать, с одной стороны, посредством выбора наиболее важных, злободневных
задач развития народного хозяйства, решение которых требует участия ракетнокосмической техники; с другой стороны, путем создания наиболее эффективных ракетнокосмических средств с оптимальными технико-экономическими показателями.
Рассматривая свои достижения в изучении и освоении космоса как достояние всего
человечества, Советский Союз всегда стремился, чтобы космос был ареной мира и
международного сотрудничества. Наша страна осуществляет широкие международные
связи в области исследования и использования космического пространства, успешно
развивает сотрудничество по этим вопросам с социалистическими и другими странами.
Международное сотрудничество в проведении космических исследований
осуществляется в настоящее время по многим каналам. Имеются специально созданные
для этой цели международные организации, заключены двусторонние и многосторонние
соглашения, организуются международные конгрессы и конференции ученых. Между
многими странами ведется взаимный обмен научно-технической информацией и
результатами проведенных исследований по космическим вопросам.
Совместная работа большинства из стран по визуальным и фотографическим
наблюдениям искусственных спутников Земли началась еще в конце 1957 года, после
запуска первого советского спутника.
Накопленный опыт позволил перейти, начиная с 1962 года, к многостороннему
сотрудничеству по наблюдению искусственных спутников, что открыло возможности
осуществления более сложных научно-исследовательских программ, требующих
коллективной работы наблюдателей многих стран. В ноябре 1965 года в Москве (по
инициативе Советского правительства) состоялось совещание представителей
большинства стран социалистического лагеря. На этом совещании были заложены основы
будущей программы международного сотрудничества в освоении космоса. Широкий
комплекс совместных исследований, который получил название программы
«Интеркосмос», реализуется совместными усилиями социали-стических государств. В
соответствии с соглашением, принятым пять лет назад Болгарией, Венгрией, ГДР, Кубой,
МНР, Польшей, Румынией, Советским Союзом и Чехословакией, развивается
сотрудничество в области космической физики, метеорологии и аэрономии, космической
связи, биологии и медицины. За прошедшие годы по этой программе в Советском Союзе
запущены семь искусственных спутников Земля, две геофизические ракеты «Вертикаль» и
несколько метеорологических ракет с научной аппаратурой, созданной учеными
социалистических стран. Многие эти страны участвуют в совместных исследованиях,
связанных с оптическими наблюдениями движения искусственных спутников Земли.
Проведенные эксперименты позволили получить ряд интересных научных результатов
в области изучения ультрафио-летового и рентгеновского излучения Солнца, свойств
ионосферы и магнитосферы, радиационных поясов Земли и космических лучей.
В ноябре 1971 года в Москве представителями девяти социалистических стран было
подписано соглашение о создании организации и системы космической связи
«Интерспутник». Сотрудничество стран социалистического содружества в исследовании
космоса неизменно расширяет свои границы.
Успешно развивается сотрудничество СССР в исследовании космоса и с рядом других
государств. Так, важными практическими результатами отмечено советско-французское
сотрудничество. Начиная с ноября 1965 года проходят экспериментальные передачи
цветного телевидения между Москвой и Парижем через советский спутник связи
«Молния-1». В течение нескольких лет проводилась и успешно завершена совместная
работа советских и французских ученых по изучению комплекса электромагнитных
явлений в магнитосопряженных точках Земли. Советские ученые работали на о.Кергелен
в Индийском океане, а их французские коллеги в пос. Согра Архангельской области.
Большие перспективы в совместной работе советских и французских ученых открылись
в связи с заключением в июне 1966 года в Москве Соглашения о сотрудничестве в
области изучения и освоения космического пространства в мирных целях между СССР и
Францией.
Как известно, на советской автоматической лаборатории «Луноход-1» был установлен
французский уголковый отражатель для лазерной локации Луны, эксперименты с
которым прошли успешно.
На советской автоматической станция «Марс-3» была установлена французская
аппаратура «Стерео», с помощью которой был проведен совместный эксперимент по
исследованию радиоизлучения Солнца в метровом диапазоне радиоволн.
На спутнике «Ореол» реализован проект «Аркад», заключающийся в проведении
изучения физических явлений в верхней атмосфере Земли и исследования природы
полярных сияний. Для этих целей используется комплекс научной аппаратуры,
разработанной советскими и французскими учеными.
В апреле 1972 года с помощью советской ракеты-носителя, которая вывела на орбиту
спутник связи «Молния-1», одновременно был выведен на эллиптическую орбиту
французский малый автономный спутник МАС, предназначенный для технологических
целей — изучения характеристик солнечных батарей в условиях космоса.
Плодотворные связи существуют у советских ученых и с другими странами, также
занимающимися вопросами исследования космического пространства.
Активно развивается сотрудничество в исследовании космоса между учеными
Советского Союза и Индии. В течение ряда лет проводятся совместные работы по
зондированию атмосферы с помощью советских метеорологических ракет на индийском
международном экваториальном полигоне. Недавно подписано соглашение между обеими
странами о запуске индийского искусственного спутника Земли с помощью советской
ракеты-носителя.
В ряде стран Азии и Африки с помощью Советского Союза созданы или создаются
станции наблюдений искусственных спутников Земли и других космических объектов.
Помощь в организации таких станций и подготовке национальных кадров позволяет все
большему числу стран, которые пока еще не могут проводить самостоятельных
исследований на ракетах и спутниках, включаться в общую работу по изучению и
освоению космического пространства.
Имеется договоренность об обмене научной информацией между Академией наук
СССР и Европейской организацией космических исследований (ЭСРО).
В течение уже ряда лет ведется сотрудничество между советскими и. американскими
учеными. В январе 1971 года было подписано соглашение между Академией наук СССР и
Национальным управлением по аэронавтике и исследованию космического пространства
США о сотрудничестве по ряду направлений изучения и использования космического
пространства.
В соответствии с итоговым документом, принятым в результате обсуждения вопросов
сотрудничества между Академией наук СССР и НАСА, уже проведен ряд работ, связанных с исследованием космического пространства, а также в области космической
метеорологии, биологии и медицины.
Между двумя странами проводится оперативный обмен разнообразной информацией о
результатах научных исследований, проведенных советскими автоматическими межпланетными станциями «Марс-2» и «Марс-3» и американским космическим аппаратом
«Маринер-IХ».
Состоялся также обмен каталогами лунных карт, фотографиями лунной поверхности,
образцами лунного грунта, доставленного на Землю советскими автоматическими
станциями «Луна-16», «Луна-20» и экипажами американских космических кораблей
«Аполлон».
Несомненно, большое значение имеет соглашение о сотрудничестве в исследовании и
использовании космического пространства в мирных целях, заключенного в мае 1972 года
между правительствами Советского Союза и США. Оно предусматривает сотрудничество
в области исследования околоземного космического пространства, Луны и планет
Солнечной системы, природной среды, биологии и медицины. Намечены работы по
созданию совместных средств сближения и стыковки советских и американских
пилотируемых космических кораблей и станций. Соглашение преследует гуманные цели
повышения безопасности полета человека в космос, а также осуществления в дальнейшем
совместных научных экспериментов. В частности, с целью отработки вопросов сближения
и стыковки космических пилотируемых кораблей этих двух стран намечено проведение
совместных космических экспериментов. Первый экспериментальный полет для
испытания таких средств должен состояться в 1975 году. При этом намечено произвести
стыковку в космосе советского космического корабля типа «Союз» и американского
космического корабля типа «Аполлон» с взаимным переходом космонавтов. Нет
сомнения, что подписание межправительственного соглашения о сотрудничестве в
исследовании и использовании космического пространства в мирных целях открывает
новые перспективы развития совместных работ советских и американских ученых и
специалистов в этой важной области.
Академик Б.Н.Петров отмечает: «Технические аспекты осуществления совместного
полета кораблей «Союз» и «Аполлон» рассматривались во время предварительных
переговоров представителей Академии наук СССР и Национального управления по
аэронавтике и исследованию космического пространства США (НАСА). В Центре
пилотируемых полетов в Хьюстоне (США) закончилась встреча специалистов АН СССР и
НАСА, на которой были всесторонне обсуждены технические и организационные
вопросы, относящиеся к разработке совместимых средств сближения и стыковки,
советского космического корабля типа «Союз» и американского космического корабля
типа «Аполлон», к подготовке и проведению их полета.
Реализация этого совместного проекта явится крупным шагом вперед в развитии
международного сотрудничества в исследовании и использовании космического
пространства в мирных целях»
Нельзя забывать, что научно-технические аспекты сотрудничества государств в
освоении космоса тесно связаны с международно-правовым регулированием деятельности
государств в космическом пространстве.
Значительным шагом на пути международного сотрудничества по правовым вопросам
освоения космоса явилось принятие 18-й сессией Генеральной Ассамблеи ООН в декабре
1963 года Декларации правовых принципов деятельности государств по исследованию и
использованию космического пространства.
В развитие положений, содержащихся в этой Декларации, и в целях их юридического
закрепления в июне 1966 года Советский Союз выступил с инициативой заключения
Международного договора о принципах деятельности государств по исследованию и
использованию космического пространства, Луны и других небесных тел. Проект этого
Договора был внесен на рассмотрение Организации Объединенных Наций и единодушно
одобрен ею на 21-й сессии Генеральной Ассамблеи.
Подписание Договора Советским Союзом, США и Англией состоялось 27 января 1967
года в Москве, Вашингтоне и Лондоне. После этого Договор был открыт для подписания
другими государствами, многие из которых к сегодняшнему дню подписали его.
Советские ученые — активные участники международных конгрессов, конференций и
симпозиумов, посвященных проблемам изучения космоса.
Начиная с 1950 года, ежегодно созываются международные астронавтические
конгрессы, которые представляют широкие возможности для обмена результатами
научных исследований в самых различных областях, связанных с космонавтикой, - от
небесной механики до социологии и права. Организуются конгрессы, на каждый из
которых собираются сотни ученых разных стран, Международная астронавтическая
федерация, объединяющая астронавтические и ракетные общества более 40 стран.
Академия наук СССР является членом этой федерации.
К числу научных организаций, созданных специально для объединения усилий ученых
разных стран в изучении и освоении космоса, принадлежит также Комитет по
исследованию космического пространства (КОСПАР). Он был учрежден Международным
советом научных союзов в 1958 году с целью продолжения сотрудничества в изучении
верхних слоев атмосферы и космоса, сложившегося в период Международного
геофизического года (1957—1958 гг.). КОСПАР объединяет ведущие научные учреждения
многих стран и международных научных союзов, деятельность которых связана с
космическими исследованиями.
Высокую оценку со стороны научной общественности получили ежегодно созываемые
КОСПАР международные симпозиумы по исследованию космического пространства,
которые позволяют подвести итоги космических исследований, проводимых в разных
странах, объективно сопоставить полученные результаты и наметить планы совместных
экспериментов. Задачи проведения космических исследований и использования
космического пространства в мирных целях — благодатная почва для плодотворного
международного сотрудничества, в котором могут эффективно участвовать и большие и
малые страны. Многообразие задач изучения космоса не может быть исчерпано одной
страной, какого бы высокого уровня в научном и техническом отношении она ни
достигла.
Участие в космических исследованиях представляет для любой страны —
высокоразвитой в научно-техническом отношении или только развивающейся — большие
выгоды и значительный практический интерес.
Таким образом, роль международного сотрудничества в исследовании космоса в
ближайшем будущем должна возрасти. Такое сотрудничество охватит значительно
большее число стран и позволит еще эффективнее изучать и осваивать космос.
Космонавтика все чаще будет служить основой для научно-технического сотрудничества
разных стран, способствовать взаимопониманию между ними.
К космическим полетам автоматических и пилотируемых аппаратов люди уже
привыкли. Сегодня они перестают быть сенсацией. Действительно, после создания первой
пилотируемой орбитальной станции, разнообразных по роду выполненных задач полетов
кораблей серии «Союз», фотографирования Луны и Марса с помощью межпланетных
автоматических станций, прямого исследования атмосферы Венеры, прогулок по Луне
американских космонавтов, триумфальных рейдов автоматических станций «Луна-16»,
«Луна-17» и «Луна-20» и, наконец, осуществления мягкой посадки космических
аппаратов на поверхности Венеры и Марса кажется, что нет уже такой эффектной задачи в
освоении космоса, которая бы сейчас захватила внимание человечества. Вот если бы
космонавты улетели на годы и далеко-далеко, куда-нибудь, скажем, на Марс, к Сатурну
или на спутники Юпитера, то это, по-видимому, снова поразило бы воображение землян.
И все-таки, не слишком ли будничен тон в оценке современного уровня освоения
космоса? Разве могли люди лет двести, сто и даже пятнадцать назад представить, какие
события будут волновать мир в начале семидесятых годов нашего века? Мы ведь достигли
того, о чем мечтали наши предки, создававшие легенды и сказки о полетах в небо, на
Луну, а также к ближайшим планетам.
Практические свершения, как видим мы это сегодня, опередили их самые смелые
прогнозы, которые нам даже вчера казались несбыточными. В этом и заключается героика
наших будней. А вернее — героика и будни неотделимы. И поэтому на сегодняшний день
космонавтики нужно смотреть и через призму истории, анализируя цепь достижений на
подходе к нему, и через призму будущего. Тогда наше трудовое сегодня предстанет перед
нами в его истинном величии. Пора восторженного удивления космическими подвигами
сменяется порой серьезных раздумий о космическом будущем нашего века. Мы все
меньше говорим о рекордах и все больше о том, как помогут нам, землянам, космические
полеты в самом трудном и самом долгом нашем деле: познании окружающей нас
природы.
Каким же представляется развитие космонавтики в ближайшем будущем? Отвечая на
этот вопрос, академик Б.Н.Петров в статье «Заглядывая в будущее», в частности, писал:
«Главными задачами исследования околоземного пространства останется дальнейшее
изучение верхней атмосферы Земли, магнитосферы, солнечно-земных связей,
космических лучей, внегалактических источников радиации и других проблем,
представляющих интерес для современной науки. Все большую роль будут играть
практические аспекты использования космической техники. Быстрыми темпами начнут
развиваться космическая связь и телевидение... Со временем появится также всемирная
система космической метеорологии с эффективными средствами обработки информации с
широким применением вычислительной техники... В более отдаленном будущем,
несомненно, станет реальным хотя бы частичное управление погодой... Важные
практические результаты дадут навигационные спутники Земли...»
Тысячи ученых, инженеров и техников уже сегодня ищут новые решения, закладывают
основы космических аппаратов, которые через несколько лет придут на смену уже
бороздящим Вселенную.
Какими же станут проектируемые аппараты и корабли?
По мнению авторов, их можно представить примерно такими. Искусственные спутники,
межпланетные станции будут более специализированными, позволяющими глубже
изучать те или иные процессы и явления. Устройства терморегулирования, телеметрии,
радиоаппаратуры и другие будут в большей степени унифицированы; они смогут служить
в течение долгих лет. Автоматические аппараты (в случае необходимости) смогут
образовать специализированные системы. Стоимость различных аппаратов и ракетносителей в несколько раз снизится, а результаты, полученные с их помощью, найдут
более широкое применение в науке и хозяйстве.
На орбитах начнут действовать целые «лаборатории» и «институты» с учеными и
инженерами на борту, исследования которых будут дополнять то, что «упустят»
специализированные автоматические аппараты. Расширятся возможности и для
экспериментальной отработки несравнимо более сложных систем.
Прогресс в области ракет приведет к тому, что появятся носители многократного
применения, а их лучшее «энергетическое вооружение» даст возможность выводить на
орбиту полезные грузы значительно большего веса, чем сейчас, при меньшей
относительной стоимости запуска. В распоряжение ученых и практиков поступят тяжелые
автоматические универсальные спутники многоцелевого назначения с разнообразной
аппаратурой для систематических наблюдений.
Плоды космических исследований хорошо ощутимы; они уже сейчас служат
человечеству. Однако перспективы еще более грандиозные. Например, через спутник
связи спустя несколько лет можно будет непосредственно транслировать программы
разных стран на телеприемники индивидуального пользования. Применение подобных так
называемых систем непосредственного вещания может при соответствующей
международной организации передач привести к большому прогрессу в образовании,
культуре, позволит знакомить десятки и сотни миллионов людей с новейшими научнотехническими и социально-экономическими достижениями.
Большое значение для науки и техники, для транспорта и строительных работ будет
иметь использование спутников для навигации и геодезии. В ближайшие годы подобные
системы встанут на регулярную службу по диспетчированию морского флота и авиации,
по прокладке трасс трансконтинентальных электропередач и нефтепроводов, по выбору и
привязке мест нового промышленного и градостроительства.
Система из навигационных спутников в сочетании с наземной системой обеспечения и
бортовой аппаратурой самолетов и кораблей позволит устанавливать местоположение
этих объектов в любое время суток при любых метеоусловиях. Система навигации с
помощью искусственных спутников Земли может обладать неограниченной пропускной
способностью и высокой устойчивостью к помехам.
Навигационные спутники смогут взять на себя обеспечение связи с кораблями и
самолетами, ретранслировать радиотелефонные переговоры пассажиров с Землей. Станет
возможным прием в аэропортах телеметрической информации о работе бортовых систем
самолетов для своевременного устранения возможных неисправностей. На основании
данных, получаемых навигационными спутниками, можно будет выдавать рекомендации
в отношении благоприятных маршрутов с использованием морских и воздушных течений.
В перспективе возможно создание глобальной навигационной системы со сбором и
обработкой информации в нескольких главных пунктах, как это имеет сегодня место с
метеорологическими спутниками. Важные прикладные задачи будут решаться с помощью
и геодезических спутников.
Рассматривая многочисленные фотоснимки Земли, полученные из космоса, мы
невольно удивляемся, насколько соответствуют очертания материков изображению их на
картах и глобусах. В течение столетий люди применяли методы геодезии для составления
кажущихся нам такими обычными географических карт. Большая часть суши к
настоящему времени покрыта триангуляционной сетью, обеспечивающей с определенной
точностью «привязку» любых пунктов.
Однако подобную сеть невозможно построить на поверхности морей и океанов.
Поэтому не удавалось установить точные геодезические связи между континентами,
островами с целью приведения их к единой системе координат. С этими задачами
безусловно справятся в ближайшем будущем геодезические спутники Земли.
Для определения координат заданного объекта геодезические спутники будут
использоваться как опорные точки с точно известными в данный момент времени
координатами. При этом будут проводиться одновременные измерения координат
спутника из нескольких точек земной поверхности и затем путем сравнительно
несложных расчетов осуществляться «привязка» заданного пункта. Таким образом,
спутники позволят осуществить своего рода космическую триангуляцию.
Использование геодезических спутников позволит определять координаты некоторых
географических пунктов с большой точностью, а также уточнять с такой же точностью
положение любой точки на земной поверхности относительно центра масс нашей
планеты. Эти спутники будут применяться, кроме того, для исследования изменения
береговой линии, для юстировки станций слежения за пилотируемыми космическими
кораблями и т. д. Значительно изменится и специализация хорошо известных нам сегодня
метеорологических спутников. Эти спутники обеспечат решение не только задач диагноза
и прогноза погоды — они помогут в будущем осуществить конечную цель метеорологии:
помочь управлять погодой. Прежде всего с их помощью будет изучена физика процессов
в атмосфере. Это заложит прочную научную основу управления погодой, будут
определены возможные способы воздействия на атмосферу, приводящие к желаемому
результату.
Характерной чертой космонавтики ближайшего будущего станет и то, что человек
начнет постоянную эксплуатацию некоторых других космических систем хозяйственного
значения. Помимо привычных нам спутников связи и метеорологии, геодезии и
навигации, о которых мы уже рассказывали выше, появятся новые постоянно
действующие космические системы, которые позволят контролировать радиационную
обстановку в космическом пространстве и организовать постоянную «службу Солнца»;
будут созданы системы для контроля за лесным хозяйством, за состоянием водной
поверхности, гидрологии, земледелия и многие другие.
За последние годы наблюдения Земли с космических кораблей и искусственных
спутников стали важнейшей часть» многих программ космических исследований. При
наблюдении с Земли размеры ущербов, нанесенных природе стихийными бедствиями —
лесными пожарами, песчаными бурями, эрозией, выглядят незначительными и кажутся
случайными явлениями. При наблюдении же из космоса изменения природы
представляются более масштабно и очевидно. Возьмем, например, такую проблему, как
эрозия почвы. Сколько эродированных почв, на какой стадии они развиваются — все это
можно определить по фотографиям, сделанным с помощью космических кораблей. С
помощью космических средств можно решить и ряд других задач. Например, провести
классификацию почв в различных районах с тем, чтобы оценить возможность лучшего
использования их, выбрать рационально места отгонных пастбищ и зимовий скота. При
наличии достаточно точной аппаратуры можно определить степень прогрева почвы и
оперативно распорядиться пахотной и посевной техникой, определить степень всхожести
и созревания почвы — рационально распределить уборочную технику. Потери урожая в
этом случае значительно сократятся.
Уточнение запасов и сортов древесины в лесах, отслеживание миграции диких
животных, контроль за сроками созревания сельскохозяйственных культур, разведка
полезных ископаемых по структуре геологических образований, магнитным аномалиям и
составу растительности — вот далеко не полный перечень новых «обязанностей»
искусственных спутников Земли. Особое значение приобретет разведка запасов рыбы в
морях и океанах. С помощью аппаратуры, работающей в различных участках спектра,
спутники смогут определять пути движения рыбных косяков и сообщать об этом
рыболовецким флотилиям. Это позволит значительно увеличить эффективность отлова
рыбы без существенного расширения имеющегося парка судов.
Космические исследования требуют использования последних достижений науки и
техники, квинтэссенции всего того, что создано человеком. Трудность задач, которые
ставит космос перед человеком, очень велика. Их разрешение требует мобилизации всех
возможностей, которыми обладает человек, использования как автоматических, так и
пилотируемых полетов. Основным направлением пилотируемых полетов будущего
явится, несомненно, создание эффективных околоземных орбитальных станций, начало
которым было положено запуском в нашей стране орбитальной пилотируемой станции
«Салют».
«...Если в первое десятилетие была доказана возможность полета человека в космос и
работы в нем, то второе десятилетие будет периодом планомерной исследовательской
работы человека с помощью космических орбитальных лабораторий. Космическая
техника, очевидно, пойдет по пути последовательного создания сначала простых, затем
все более сложных и крупных орбитальных станций, приспособленных для научных
исследований и проведения научно-технических экспериментов в космосе...»
Вполне понятно, что создание долговременных орбитальных станций, оснащенных
комплексом научного оборудования и способных разместить на борту большие экипажи, в
состав которых входили бы ученые различных специальностей, является очень сложной
проблемой. Естественно, что эта проблема не может быть решена сразу. Потрудиться
придется еще немало. Прежде чем люди отправятся на постоянную работу в космос,
понадобится выяснить, в частности, как влияет на человека длительное состояние
невесомости, нужно ли создание на станциях искусственной силы тяжести, какова ее
минимально необходимая величина. При создании долгодействующих орбитальных
станций возникает и множество других вопросов.
Остановимся, например, на таком, как выбор высоты орбиты. Выведение
исследовательской лаборатории на незначительную высоту означает, что для
поддержания ее на расчетной орбите потребуются повышенные расходы топлива на
преодоление аэродинамического сопротивления верхних слоев атмосферы. Увеличение
же высоты орбиты потребует создания усиленной противорадиационной защиты для
членов экипажа, что однозначно влечет за собой уменьшение веса полезной нагрузки.
Очевидно, необходимо будет пройти целый ряд предварительных этапов, прежде чем на
орбитах вокруг Земли появятся крупногабаритные стационарные космические научные
лаборатории. Вначале на орбиты начнут выводиться малые станции с экипажем в
несколько человек, время осуществления которых, очевидно, не будет превышать
нескольких месяцев. Эти станции типа советской «Салют» и американской «Скайлэб»
будут использоваться для решения локальных научно-технических и хозяйственных задач
и обладать хорошей маневренностью.
В будущем с помощью более крупных станций, созданных либо путем стыковки, либо
путем сборки на орбите новых конструкций, с экипажем в несколько десятков человек
можно будет заняться систематическим проведением широкого комплекса научных и
хозяйственных исследований. Рассчитанные на продолжительное время существования на
постоянных орбитах, эти станции позволят проводить разнообразные эксперименты. В
связи с этим будет увеличиваться необходимость участия различных специалистов:
инженеров, техников, медиков, биологов, физиков, геологов, астрономов и т. д.
Не секрет, что в ряде случаев человек способен будет лучше провести научный
эксперимент, быстрее любого автоматического устройства оценить наблюдаемую
картину, отфильтровать нужную информацию от излишней, а при необходимости
изменить и программу проводимого исследования. Человеческий мозг способен
обобщать, что недоступно пока никакому автомату. Так, например, присутствие ученого
крайне необходимо при проведении многих астрономических наблюдений.
Действительно, во всех обсерваториях имеется автоматическая фиксирующая аппаратура,
однако астрономы почти каждую ночь сидят у своих телескопов, так как только из личных
наблюдений они получают ценнейшую информацию. К тому же эта информация зачастую
позволяет правильно расшифровать и объяснить события, зафиксированные на различных
пленках.
Или другой пример. Гигантский радиотелескоп на околоземной орбите, о сборке и
наладке которого мечтают ученые, будет нести службу очень долгий срок. В течение
этого времени потребуется постоянный технический и профилактический уход, ремонт и
внесение необходимых изменений в его конструкцию, что по плечу только человеку.
Недалеко то время, когда в состав экипажей орбитальных станций в обязательном порядке
будет включаться ученый-геолог. Исследуя на борту станции фотографии Земли,
анализируя данные спектрометрических, радиометрических наблюдений, геолог будет
изучать складки нашей планеты, обнажения пород, плотность и стабильность почв, кору и
мантию Земли. Он сможет устанавливать изменения характеристик поверхности, трещин,
измерять вариации температуры почвы. Это позволит ему искать полезные ископаемые,
предсказывать извержения вулканов, землетрясения и т. д. В составе экспедиции
орбитальной станции вполне уместен и специалист-гидролог, который будет вести
квалифицированные гидрологические исследования с целью обеспечения хозяйства всеми
необходимыми сведениями о водных ресурсах, имеющих огромное значение в жизни
людей. Ну а если на борту станции окажется метеоролог? Многоликая картина земной
поверхности, массивы облаков, оценка характеристик теплового баланса Земли дадут
опытному специалисту необходимую информацию для прогноза климатических условий в
различных районах земного шара.
Большой интерес представляет и проведение на орбитальных станциях обширных и
фундаментальных медицинских исследований организмов людей и животных в условиях
их длительного пребывания в невесомости. Не исключена возможность, что невесомость
окажется полезной при лечении некоторых заболеваний человека. Одновременно с
медицинскими будут проводиться и биологические исследования. Биологи смогут
осуществить на орбитальных станциях разнообразные эксперименты по определению
влияния условий космического полета на живые организмы и возможности
существования жизни вне Земли. В последнее время ученые установили факт влияния
магнитного поля Земли на многие физиологические функции человека. Оказалось, что при
уменьшении напряженности магнитного поля изменяется температура тела, частота
сердцебиения, состав крови, происходят психологические реакции и т. д. Изучение этой
проблемы в реальных условиях космического пространства представляет большой
интерес для современной медицины и биологии. Трудно перечислить все, что могут дать
нам в будущем внеземные обитаемые станции. Здесь можно еще отметить использование
условий вакуума и невесомости для постановки разнообразных физико-химических
экспериментов и получения уникальных материалов и структур, отработки некоторых
технологических процессов и т. д. Существуют проекты использования таких станций в
качестве своеобразных энергетических систем, преобразующих энергии солнечных лучей
и передающих ее на Землю в виде мощного целенаправленного излучения.
Наконец, орбитальные обитаемые станции станут своеобразным переходным или
связующим звеном между Землей и другими планетами Солнечной системы. Они
позволят решить много сложных проблем отработки систем кораблей и подготовки
космонавтов перед полетами к другим планетам, длительность которых будет измеряться
годами. Орбитальные станции окажутся весьма выгодными для организации дальней
сверхкосмической связи с межпланетными автоматическими аппаратами и
пилотируемыми кораблями.
Проблема обеспечения длительного функционирования обитаемых космических
станций является одной из основных. Станции должны будут оставаться на орбитах в
течение продолжительного, времени, которое в зависимости от специфики выполняемых
исследований будет составлять от одного года до нескольких лет. В этом случае создание
достаточных запасов (компонентов систем жизнеобеспечения: топлива, запасных,
элементов и узлов служебной аппаратуры, научного оборудования и т. д.) на борту
орбитальных станций для обеспечения их работы на длительный период времени
практически неосуществимо. Кроме того, периодически должна производиться смена
экипажа станции. Таким образом, регулярное сообщение между землей и орбитальными
станциями станет необходимым. А осуществить его смогут так называемые транспортные
корабли, оснащенные самыми современными и точнейшими навигационными средствами,
позволяющими точно определять местоположение корабля и выдавать исходные данные
для управления процессом поиска, сближения и стыковки с орбитальной станцией.
Транспортные корабли станут аппаратами многократного применения, регулярно
курсирующими между космодромами и орбитальными станциями, что значительно
снизит стоимость снабжения и обслуживания этих уникальных сооружений человечества
в ближнем космосе.
Мы привели здесь лишь несколько примеров того, как околопланетные обитаемые
станции могут служить человечеству. Не все их потенциальные возможности сегодня
известны или ясны. В дальнейшем, несомненно, будут выявлены новые области их
применения. Однако уже из краткого перечисления видно, что эти станции позволят
поднять на качественно новый уровень космические исследования, обеспечат регулярное
получение научной информации о нашей планете я окружающем ее космическом
пространстве, станут первоклассными лабораториями для проведения сложных научнотехнических и медико-биологических экспериментов.
В то же время в космосе, как, пожалуй, ни в какой другой сфере, дорогу человеку
прокладывают автоматы.
Существенную роль играет посылка автоматических станций в удаленные и
труднодоступные районы Вселенной. Оснащенные разнообразной научной аппаратурой,
они позволяют получать и затем передавать на Землю по радиоте-леметрическим каналам
большой объем информации о протекающих физических процессах, тем более, что
созданы уже и аппараты возвращаемого типа, которые обеспечивают доставку
результатов исследований непосредственно на Землю.
Вполне естественно, что сегодня многих интересует вопрос: что же практического
может дать людям изучение и освоение районов дальнего космоса и небесных тел, в том
числе и ближайших к Земле планет Солнечной системы, Очевидно, что для этого
существуют определенные причины. Да, они имеются. Мы рассмотрим вкратце лишь
некоторые из них.
Нынешний этап космических исследований можно было бы сравнить с тем временем в
жизни каждого человека, когда, появившись на свет, он вдруг начинает осознавать
окружающий мир. Ничего застывшего, все в движении, непрерывный поток новой
информации, постоянное ожидание еще более поразительных открытий.
Здесь уместно остановиться на двух высказываниях президента АН СССР академика М.
В. Келдыша, сделанных им перед учеными нашей страны при обсуждении задач на
девятую пятилетку.
Он, в частности, сказал: «Поразительные открытия последнего десятилетия в
астрофизике указывают на возможность существования новых состояний материи,
преобразуют наши представления о Вселенной. Вместе с тем технический прогресс
позволил человеку выйти за пределы Земли в космос, и это открыло новые громадные
возможности для решения многих практических задач на Земле, для проникновения в
Солнечную систему и ее исследования, для развития принципиально новых средств
изучения всей Вселенной». И далее: «Открытие таких удивительных объектов, как
пульсары и квазары, обнаружение реликтового излучения, инфракрасного излучения
галактик и рентгеновских источников создали импульс для интенсивных исследований по
строению и эволюции Вселенной, галактик и звезд, к обнаружению процессов, которые,
возможно, связаны с новыми формами существования и законами превращения материи.
Нам необходимо всемерно поддерживать исследования в этих направлениях: они
представляют большой научный интерес, а может быть, в перспективе откроют
принципиально новые возможности использования законов природы».
Вполне очевидно и понятно, что исследование удаленных от Земли районов
межпланетного космического пространства с помощью автоматических станций имеет
принципиально важное значение для человечества. Что же касается изучения планет
Солнечной системы, то определяющими здесь могут быть следующие положения.
Одной из причин пока еще недостаточной изученности нашей планеты является то
обстоятельство, что ученые не могут достаточно полно «сравнить» ее ни с одним другим
небесным телом. Исследуя же единственный экземпляр небесного тела — нашу планету,
они не в состоянии отличить закономерное и общее от случайного и индивидуального.
Предоставляемая космической техникой возможность познакомиться с состоянием и
особенностями других планет Солнечной системы, где многие процессы протекают в
иной термодинамической, физико-химической и другой обстановке, позволит глубже
понять процессы, происходившие на Земле в разные эпохи ее эволюции. Поэтому
сравнение движения, физических характеристик, строения, происхождения и развития
нашей планеты с данными, полученными для других планет Солнечной системы,
позволит более точно оценить существующие космогонические, космологические,
геофизические, биологические, геологические и другие кон-цепции, касающиеся
происхождения, развития и внутреннего строения нашей родной колыбели — Земли. Это,
в частности, будет способствовать более глубокому пониманию закономерностей
образования и размещения земных полезных ископаемых и, следовательно,
совершенствованию геологических прогнозов, столь важных для человечества, а также
для выяснения внутреннего строения Земли. А это имеет очень важное для нас значение.
До сих пор еще не ясны причины, вызывающие вулканическую деятельность на Земле, а
также землетрясения. Не понятны причины и образования в земной коре огромных
горных систем и гигантских трещин — разломов в несколько километров глубиной и
простирающихся на многие тысячи километров. Вполне очевидна настоятельная
необходимость изучения на небесных телах вулканической деятельности и
планетотрясений. В этой связи нельзя не указать и на такую тайну нашей планеты, как
оледенение некоторой части ее поверхности. Некоторые ученые, например, считают, что
это результат активной вулканической деятельности, которая приводила к запыленности
атмосферы пепловыми частицами, образованию мощного облачного покрова и, как
следствие, к уменьшению прозрачности атмосферы для тепловых лучей Солнца. В
результате, средняя температура поверхности нашей планеты становилась ниже, а это и
приводило к увеличению снегового и ледового покрова того или иного полушария Земли.
Граница их доходила не только до умеренных широт, но и опускалась еще ниже к
экваториальному поясу Земли.
Исследуя характер вулканической деятельности на небесных телах, планетотрясения и
состояние климата, можно будет узнать у Земли и эти ее тайны. Среди многих земных
загадок особое место занимает тайна происхождения нефти. Большинство геологов
считают, что нефть на Земле органического происхождения, т.е. она возникла из остатков
ископаемых животных и растений. Некоторые же ученые придерживаются гипотезы
Д.И.Менделеева о неорганическом ее происхождении, то есть из «неживого» вещества.
Менделеев считал, что нефть образуется в результате реакций, идущих на большой
глубине при высоких температурах и давлениях между углеродистым железом и водой,
просачивающейся с земной поверхности или находящейся в глубинных зонах земного
шара. Долгое время эта идея не встречала поддержки. Однако с увеличением глубины
бурения, обнаружилось, что нефть имеется не только в осадочных, но и в кристаллических
породах фундамента, подстилающего осадочные толщи и вовсе не содержащих
органического вещества. Очевидно, что нефти органического происхождения, например
на Луне или Марсе, быть не может, поскольку на этих небесных телах не было, как сейчас
считается, жизни, подобной земной. Поэтому если на Луне или Марсе все же обнаружат в
будущем нефть, то это будет свидетельствовать о ее неорганическом происхождении. А
это очень важно. Прежде всего потому, что если нефть в недрах Земля возникла еще на
заре существования нашей планеты, то вполне возможно, что основные ее запасы
находятся на большой глубине, а раз так, то используемые сегодня месторождения ее
составляют лишь малую долю общих запасов этого весьма ценного вещества. Поэтому
возникнет необходимость в изменении направленности поисковых работ по разведке
нефти на Земле.
Большой интерес представляет также вопрос о жизни на других небесных телах.
Надо полагать, что на них приспособление живой материи к условиям существования
могло происходить иначе, чем на Земле. Сопоставляя обнаруженные в космосе формы
жизни с земной, мы сможем поставить вопрос более широко: как возникает жизнь во
Вселенной? И тогда мы либо подтвердим единство законов развития живой материи, либо
внесем необходимые коррективы в установившиеся взгляды на величайшую тайну
природы. И тот, и другой исход будет уточнением знания о происхождении жизни и
условий ее эволюции прежде всего на нашей планете.
Многое обещает человечеству изучение Венеры, Марса и других планет. Проводя
исследования на расстоянии миллионов километров, мы сможем раскрыть тайны близкой
и родной Земли.
Высокий уровень развития ракетно-космической техники открывает возможности
осуществления в будущем межпланетных путешествий. Однако для их реализации
предстоит решить еще много сложных научных и технических задач. Одной из таких
задач, по мнению ученых-медиков, является проблема жизнеобеспечения экипажей
космических кораблей, под которой понимается комплекс средств для обеспечения в
полете жизненных функций человека и поддержания его работоспособности. Для
осуществления полетов человека в космосе прежде всего необходимо обеспечить
радиационную безопасность пилотируемого корабля от всех видов космической радиации.
Не менее важными являются мероприятия по созданию в космическом корабле
необходимых температурных режимов, процессов теплообмена и нормального давления.
И, наконец, необходимо досконально исследовать вопросы переносимости человеком
ускорений и продолжительной невесомости, а также обеспечения его кислородом,
долгохранящейся пищей и водой.
Решение лишь одних из этих проблем — довольно трудноразрешимая задача,
сложность которой возрастает с увеличением продолжительности полета. А сколько
других проблем?
Сегодня полеты пилотируемых космических кораблей совершаются лишь в
околоземном и окололунном космическом пространстве. В будущем возможны будут
полеты к планетам. Ну а за пределы Солнечной системы? Естественное желание человека
проникнуть в столь отдаленные районы космического пространства сталкивается по
крайней мере с двумя новыми нерешенными проблемами: недостаточностью
продолжительности его жизни и незначительными (по сравнению со скоростью света)
скоростями полета космических кораблей.
О полетах человека за пределы Солнечной системы можно лишь помечтать. Если даже
сообщить ракете скорость, равную скорости света, то для полета «с возвращением» до
ближайших звезд нашей Галактики Альфа-Центавра и Сириус понадобится
соответственно около 10 лет и 20 лет.
Скорости, достигнутые в настоящее время в ракетной технике, позволяют в течение
жизни человека «слетать» только на некоторые планеты Солнечной системы. Так, по
расчетам ученых, продолжительность полета до Марса составляет в целом около года, до
Венеры — четыре месяца, до Юпитера — три года. Совершенно очевидно, что за
исключением полетов к ближайшим к нам планетам Солнечной системы участие человека
в межпланетных перелетах в ближайшие годы проблематично.
Очевидно, что в течение еще продолжительного времени исследование планет,
околосолнечного пространства и других районов дальнего космоса будет осуществляться
преимущественно автоматическими аппаратами.
И тем не менее активное участие человека в изучении космического пространства
следует признать необходимым. Ибо как бы ни были совершенны средства автоматики,
как бы ни была высока их надежность, все же они полностью не могут заменить
совершеннейшее творение природы — человеческий мозг. Только человек в состоянии
произвести полный и детальный анализ наблюдаемых явлений, принять решение об
изменении или продолжении эксперимента в необходимых случаях. Непосредственное
участие человека в экспериментах дает возможность выбрать наиболее интересные
объекты для наблюдения, анализа и направления дальнейших исследований.
Трудно сейчас предугадать все многообразные возможности использования
космических аппаратов и перечислить задачи, которые сможет решать с их помощью
наука и техника недалекого будущего. Однако уже сегодня совершенно ясно, что
космические исследования дадут очень много дальнейшему прогрессу человечества. Уже
в ближайшие годы оно, по-видимому, пошлет своих верных помощников —
автоматические аппараты — на орбиты спутников Венеры и Меркурия, а затем «уйдут» с
Земли посланцы к нашим дальним соседям: Сатурну, Урану, Нептуну и Плутону.
Пройдут годы, может быть, не только нашим детям, но и нам суждено будет
рассматривать на цветных телеэкранах загадочные кольца Сатурна или панорамы
Сатурна, Урана и Плутона. Вся пятнадцатилетняя история развития современной
космонавтики, по нашему мнению, является убедительным подтверждением
вышесказанному.
Проникновение в космос человечества и его посланцев — космических аппаратов —
это закономерный процесс, который подготовлен всей историей развития человеческого
общества. Этот процесс, несомненно, будет происходить в будущем во все нарастающем
темпе. Человечество дерзает и идет вперед, опираясь на высокий уровень современной
науки и техники.
Человек хочет проникнуть в новые, ранее неведомые ему районы космического
пространства. Его влечет жажда поиска, потребность знаний.
В своем движении вперед человечество постоянно ведет разведку нового, никогда не
останавливаясь на достигнутом. Оно использует свои лучшие силы, мобилизует
имеющиеся возможности, опирается на наивысшие научно-технические достижения.
На пути покорения космического пространства каждый новый шаг — это результат
огромного труда, концентрации знаний, воли и энергии пионеров завоевания космоса и
огромных коллективов, участвующих в создании космической техники. И каждый такой
шаг достоин большого уважения, каждый шаг — это важное звено в цепи достижений,
ведущих к новому успеху в освоении космического пространства.
Космос неисчерпаем по богатству и сложности происходящих в нем явлений. Узнать,
изучить и освоить их — вот основная цель человеческого общества.
Труден этот путь, он потребует больших усилий и много времени, но он нужен людям,
потому что на этом пути их ожидают неисчерпаемые блага и большое будущее.
Несомненно, что в дальнейшем вместе с развитием исследований околоземного
космического пространства, изучением Земли из космоса, в частности с помощью
крупных длительно действующих обитаемых орбитальных станций, исследованием Луны
и планет все большее значение будут приобретать результаты практического применения
средств космической техники в интересах развития хозяйства, экономики и культуры,
повышения благосостояния народов.
Здесь уместно вспомнить замечательные слова основоположника современной
космонавтики К.Э.Циолковского, которыми нам хочется закончить эту книгу:
«Человечество не останется вечно на Земле, но, в погоне за светом и пространством,
сначала робко проникнет за пределы атмосферы, а затем завоюет себе все околосолнечное
пространство».
ОСНОВНЫЕ ДОСТИЖЕНИЯ СССР И США
В ОБЛАСТИ ОСВОЕНИЯ КОСМОСА
(Данные на 4 октября 1972)
СССР
США
Дата запуска
Дата запуска
Наименование
Наименование
Достижение
Дата
Дата
космического
космического
выполнения
выполнения
объекта
объекта
эксперимента
эксперимента
4.Х.1957
Запуск искусственного спутника
1.II.1958
Спутник-1
Эксплорер-1
4.Х.1957
Земли
1.II.1958
3.ХI.1957
Запуск искусственного спутника с
Меркурий
29.ХI.1961
Спутник-2
3.ХI.1957
животными на борту
МА-5
29.ХI.1961
2.I.1959
Достижение второй космической
3.III.1959
Луна-1
Пионер-IV
2.I.1959
скорости
3.III.1959
12.IX.1959
23.IV.1962
Луна-2
Достижение поверхности Луны
Рейнджер-IV
14.IX.1959
26.IV.1962
4.Х.1959
Передача изображения
28.VII.1964
Луна-3
Рейнджер-VII
7.Х.1959
поверхности Луны на Землю
31.VII.1964
Электрон-1
30.I.1964
Транзит II-А
22.VI.1960
Многоспутниковый запуск
Электрон-2
30.I.1964
SR-1
22.VI.1960
19.VIII.1960
Возвращение с орбиты полезной
10.VIII.1960
Снутник-5
Дискаверер-13
20.VIII.1960
нагрузки
10.VIII.1960
19.VIII.1960
Возвращение с орбиты капсулы с
Меркурий
29.ХI.1961
Спутник-5
20.VIII.1960
животными
МА-5
29.ХI.1961
12.II.1961
Запуск космического
27.VIII.1962
Венера-1
Маринер-II
12.II.1961
аппарата к Венере
27.VIII.1962
12.IV.1961
Запуск пилотируемого
5.V.1961
Восток-1
Меркурий
12.IV.1961
космического корабля
5.V.1961
1.ХI.1961
Запуск космического
28.ХI.1964
Марс-1
Маринер-IV
1.ХI.1961
аппарата к Марсу
28.ХI.1964
Восток-3
11-12.VIII.1962 Групповой полет пилотируемых
Восток-4
12-15.VIII.1962
космических кораблей
Маринер-II
12.VI.1967
27.VIII.1962
Венера-4
Зондирование атмосферы Венеры
(с пролетной
18.Х.1967
14.XII.1962
траектории)
16.VI.1963
Восток-6
Полет женщины-космонавта
16-19.VI.1963
Выведение спутника на
Синком-II
26.VII.1963
Восход-1
Восход-2
Интеркосмос-1
16.Х.1964
16.Х.1964
18.III.1965
18.III.1965
14.Х.1969
14.Х.1969
Венера-3
31.I.1966
3.II.1966
16.ХI.1965
1.III.1966
Союз-10
23.IV.1971
24.IV.1971
Луна-10
31.III.1966
3.IV.1966
21.XII.1966
24.XII.1966
27; 30.Х.1967
30.Х.1967
12.IX.1970
21.IX.1970
Луна-13
Космос-186
Космос-188
Луна-16
Зонд-5
15.IX.1968
21.IX.1968
Союз-4
Союз-5
14; 15.I.1969
15.I.1969
Союз-4
Союз-5
14; 15.I.1969
16; 17.I.1969
Луна-16
12.IX.1970
24.IX.1970
Луна-17
(Луноход-1)
10.XI.1970
17.XI.1970
Венера-7
17.VIII.1970
15.XII.1970
19.IV.1971
6; 7.VI.1971
7-30.VI.1971
19; 28.V.1971
Салют-1
Союз-11
Марс-2
Запуск международного спутника
Маневрирование космонавта в
космосе с помощью реактивного
устройства
Съемка Марса с пролетной
траектории
-
Луна-9
околоземную синхронную орбиту
Запуск многоместного
космического корабля
Выход человека из корабля в
космос
Мягкая посадка на Луну
Джемини-III
Джемини-IV
Эрли Берд
Джемини-IV
Маринер-IV
Сервейор-1
26.VII.1963
23.III.1965
23.III.1965
3.VI.1965
3.VI.1965
6.IV.1965
6.IV.1965
3.VI.1965
3.VI.1965
28.ХI.1964
14.VII.1965
30.V.1966
2.VI.1966
Достижение поверхности Венеры
Ручная стыковка на орбите с
космическим аппаратом или
ракетой
Джемини-VIII
16.III.1966
16.III.1966
Искусственный спутник Луны
Лунар
Орбитер-1
10.VIII.1966
14.VIII.1966
30.V.1966
2.VI.1966
Исследование прочностных
характеристик лунного грунта
Автоматическая стыковка
космических аппаратов
Старт космического аппарата с
поверхности Луны
Возвращение космического
аппарата на Землю после облета
Луны
Выход пилотируемого
космического корабля на
окололунную орбиту
Стыковка на орбите
пилотируемых космических
кораблей и создание первой
экспериментальной орбитальной
станции
Групповой переход космонавтов
из одного корабля в другой через
космос и возвращение их в этом
корабле на Землю
Стыковка пилотируемых
космических модулей на
селеноцентрической орбите
Посадка пилотируемого
космического модуля и выход
космонавтов на поверхность
Луны
Доставка космическим аппаратом
образцов лунного грунта
Доставка на поверхность Луны
автоматической самоходной
лаборатории
Сервейор-1
Сервейор-6
7.XII.1967
10-24.XII.1967
Аполлон-8
21.XII.1968
24.XII.1968
Аполлон-10
18.V.1969
26.V.1969
Аполлон-11
15.VII.1969
20.VII.1969
Маринер-IХ
30.V.1971
Мягкая посадка на Венеру
Создание и функционирование
первой пилотируемой
орбитальной станции
Создание искусственных
Марс-3
Марс-2 (капсула)
Марс-3
27.ХI.1971
2.XII.1971
19.V.1971
27.ХI.1971
28.V.1971
2.XII.1971
спутников Марса
16.ХI.1971
Достижение поверхности Марса
Мягкая посадка на поверхность
Марса
Началом космической эры считают 4 октября 1957 года, дату запуска первого в мире
советского искусственного спутника Земли.
Мысли и мечты о полетах в космос, о непосредственном посещении человеком других
небесных тел встречаются уже в трудах древнегреческих мыслителей. В начале нашей эры
в Китае были изобретены порох и созданы первые реактивные устройства - ракеты,
применявшиеся для подачи сигналов, праздничных фейерверков и лишь отчасти на войне
(пугать конницу противника). Известно имя первого изобретателя реактивного
летательного аппарата, крупного ученого и первого летчика-испытателя Ван Гу,
совершившего в начале XVI века первую, закончившуюся катастрофой попытку
пилотируемого ракетного полета. Аппарат Ван Гу представлял собой два соединенных
фермой коробчатых воздушных змея с пилотским креслом посередине и 47 пороховыми
РДТТ. Сохранились полулегендарные сведения о "виманах" - древнеиндийских
летательных аппаратах, рабочим телом которых служила ртуть.
В течение почти 2 000 лет конструкции и способы применения ракет почти не
изменились. Мысль о полете человека в космос (на Луну) на многоступенчатой ракете
встречается в книге Сирано де Бержерака (XVП в.); в середине XIX века о межпланетных
ракетных полетах писал французский фантаст А. Эро.
Появление новых химических материалов и мощных взрывчатых веществ во второй
половине XIX века благоприятствовала развитию военного ракетостроения, но великое
будущее РД грезилось лишь немногим ученым. В архивах охранного отделения
затерялись бумаги Н. И. Кибальчича (1853-81 гг.) - активного деятеля "Народной Воли",
приговоренного к смерти за покушение на царя Александра П. Первый российский проект
пилотируемого РЛА был разработан в тюрьме в ожидании казни.
В 90-х годах прошлого века безвестный тогда калужский учитель физики и математики
Константин Эдуардович Циолковский (1857-1935 гг.) и незаслуженно забытый ныне
физик князь И. В. Мещерский (1859-1935 гг.) заложили основы современной ракетной
техники и космонавтики.
Впервые К. Э. Циолковский высказал мысль об использовании РД для межпланетных
полетов в 1883 году. В 1903 году была опубликована его книга "Исследование мировых
пространств реактивными приборами", в которой К.Э. Циолковский впервые вывел
законы движения ракеты с изменяющейся массой в космическом пространстве и свою
знаменитую "формулу Циолковского":
показывающую, что скорость
ракеты прямо пропорциональна скорости истечения реактивной струи (удельной тяге РД),
обосновал возможность применения РД "для межпланетных сообщений", определил
К.П.Д. ракеты, исследовал влияние силы сопротивления воздуха на движение ракеты и
т.д. Константин Эдуардович нашел ряд важных инженерных решений конструкций ракет,
впервые в мире дал основы теории ЖРД, исследовал элементы их конструкции и
различные виды топлива, проблемы организации межпланетных перелетов и перспективы
развития космонавтики.
В 1904 году профессор И.В. Мещерский опубликовал основные уравнения
ракетодинамики.
В 1921 году Ф.А. Цандлер (1887-1933 гг.), крупный советский ученый и изобретатель,
теоретически исследовал различные вопросы устройства РД, космических кораблей и
полетов (его работы легли в основу советских и американских "лунных" проектов 60-х
годов), пропагандировал и популяризировал идею космических полетов. Другим
основоположником мировой теоретической космонавтики был А.И. Шаргея, живший под
псевдонимом Ю.В. Кондратюк (1897-1942 гг.). Профессор Н.И. Тихомиров (1860-1930 гг.)
создал в Москве первую отечественную исследовательскую и опытно-конструкторскую
лабораторию ракетной техники. В 1927 году она была перебазирована в Ленинград под
названием ГДЛ (Гидродинамическая лаборатория). В 1932 году в Москве организована
ГИРД (Группа исследования реактивного движения) под руководством С.П. Королева.
Первые пуски экспериментальных ракет с ЖРД начались в 1933 году. На базе ГДЛ и
ГИРД был создан РНИИ (Реактивный НИИ).
За рубежом работы по исследованию реактивного движения были начаты: в 1907 году в
США Р. Годдардом (1882-1945 гг.), построившим в 1927 году первую ракету с ЖРД; во
Франции 1912 году Р. Эно-Пельтри (1881-1957 гг.); наиболее интенсивные исследования
велись в 20-е годы в Германии Г. Ганевиндтом, Г. Обертом, Р. Небелем, К. Риделем, И.
Винклером и В. Гоманном.
В 30-е годы под руководством ученых С.П. Королева, В.П. Глушко, М.К. Тихонравова в
РНИИ были созданы образцы мирной и боевой ракетной техники; наиболее известны
реактивные установки залпового огня "Катюша" (БМ-13 и др.), авиационные реактивные
двигатели и ускорители, крылатые ракеты и ракетопланы, исследовательские ракеты с
ЖРД и т.д. К сожалению, почти все ученые РНИИ пострадали в конце 30-х годов от
сталинских репрессий, многие из них погибли. Это явилось главной причиной того, что
многие из разработанных образцов советской реактивной техники (реактивный
истребитель, противотанковые ракеты и т.д.) не успели появиться на фронтах Великой
Отечественной войны.
Широкое применение реактивной техники во время II мировой войны побудило многие
страны формировать работы по ракетной технике. Создание атомного оружия поставило
перед военными и учеными задачу создания надежных средств его доставки к цели.
Появилось стремление использовать ракеты в мирных целях: для исследования верхних
слоев атмосферы, космических лучей и т.д. К концу 50-х годов Советский Союз
располагал 3 космодромами: Байконур в Казахстане, Капустин Яр в Поволжье и Плесецк
на севере России. В США космодром располагался на мысе Канаверал во Флориде
(позднее часть запусков осуществлялась с базы ВВС Вандерберг).
Ведущими ракетными конструкторами в Советском Союзе стали С.П. Королев, В.П.
Глушко, В.Н. Челомей. Ведущим ракетным конструктором США стал бывший
штурмбаннфюрер СС, создатель баллистических ракет А-4 ("Фау-2") В. фон Браун,
вывезенный американскими спецслужбами из Германии после окончания войны.
4 октября 1957 года двухступенчатая РН "Спутник" - мирный вариант первой в мире
межконтинентальной баллистической ракеты Р-7, совершившей первый успешный полет
21 августа 1957 года (стартовая масса 267 т, тяга РД I ступени 3904000 Н, РД II ступени -
912000 Н; топливо - керосин и жидкий кислород) - впервые в истории вывела на
околоземную орбиту с апогеем 947 км искусственный спутник ПС-1 ("простейший
спутник") массой 83,6 кг. В его герметичном 58-см шарообразном корпусе помещался
радиопередатчик и некоторые приборы. Передавая радиосигналы, ПС-1 за 92 суток 1400
раз облетел вокруг Земли, пролетев расстояние свыше 60 миллионов километров.
Запуск первого в мире ИСЗ стал эпохальным событием. Он наглядно доказывал высокий
уровень развития науки и техники в Советском Союзе. Даже в наши дни российская
космонавтика продолжает оставаться самой передовой в мире.
Американское правительство восприняло запуск первого в мире ИСЗ "уничтожающим
ударом по престижу Соединенных Штатов": факт отставания США от СССР был
очевиден всему миру. Президент США Дж. Кеннеди принял решение: "Наша страна
должна взять на себя обязательство ещё до истечения нынешнего десятилетия высадить
человека на Луне".
3 ноября 1957 года в Советском Союзе состоялся запуск второго ИСЗ массой 508,3 кг. На
борту его находилась научная аппаратура и живое существо - собака Лайка. Третий
советский ИСЗ (15.5.1958 г.) стал первой комплексной геофизической лабораторией. На
борту спутника массой 1327 кг было установлено 12 приборов: для исследования состава
и давления верхних слоев атмосферы, магнитного поля, космических лучей,
микрометеоритов и т.д. Этот полет заложил основы новой науки - космической физики.
В последующие годы в нашей стране была создана сеть станций слежения, управления
полетами и обработки полученной информации. Для решения многочисленных научных и
народнохозяйственных задач были созданы спутники серий "Космос", "Протон",
"Электрон", "Прогноз", "Ореол". Аналогичные программы были разработаны в США,
Франции, Англии, Китае и других странах.
Первым американским спутником стал запущенный 1 февраля 1958 г. "Эксплорер" массой
4,6 кг. Третьей космической державой стала Франция, запустившая собственным РН
"Диамант" ИСЗ "Астерикс" массой 42 кг (26.11.1965 г.); четвертой - Япония (10.02.1970
г.); пятой - Китай (24.04.1970 г.); шестой - Великобритания (28.10.1971 г.); седьмой –
Индия (18.07.1980 г.); восьмой – Израиль (19.09.1988 г.). В скором времени в число
космических держав войдут Бразилия и КНДР. С 4.10.1957 г. до 1.01.2000 г. 4480
запусками РН в космос выведено свыше 4430 космических аппаратов различного
назначения 38 государств мира.
12 декабря 1959 года Генеральная Ассамблея ООН учредила комитет по использованию
космического пространства в мирных целях. В 1967 году был подписан Договор о
принципах деятельности государств по исследованию и использованию космического
пространства, включая Луну и другие небесные тела. В 1969 году запуском ИСЗ
"Интеркосмос-1" началась международная программа космических исследований
странами СЭВ. В 1975 году было создано Европейское космическое агентство ЕКА (ЕSА),
в которое к 2000 г. вошло 14 государств.
Первая в мире автоматическая межпланетная станция "Луна-1" - "Мечта", была запущена
2 января 1959 г. Она впервые развила II космическую скорость, прошла в 6000 км от Луны
и стала первым искусственным планетным телом Солнечной системы. "Луна-3" (4.10.1959
г.) впервые сфотографировала невидимую с Земли сторону Луны - так на карте Луны
появились море Москвы, море Мечты, кратер Циолковский и другие русские названия и
имена.
Почти одновременно с исследованиями Луны советские АМС начали исследования
Венеры и Марса: 12.02.1961 г. была запущена АМС "Венера-1" (643 кг); 1.11.1962 г. АМС "Марс-1" (893,5 кг). Спускаемый аппарат АМС "Венера-3" 1.03.1966 г. совершил
посадку на поверхность Венеры. В 1962 году к изучению Венеры присоединились
американцы (АМС "Маринер-2").
12 апреля 1961 года в 9 часов 07 минут стартовавшая с космодрома Байконур
трехступенчатая ракета-носитель "Восток" вывела на орбиту космический корабль
"Восток-1" массой 4725 кг с первым космонавтом Земли Юрием Алексеевичем
Гагариным. Во время полета Ю.А. Гагарин проводил научные исследования, наблюдал
Землю с высоты 328 км. Совершив виток вокруг Земли, "Восток-1" совершил
благополучную посадку... Это был триумф России и всего человечества!
Ввиду малой мощности американских РН, первые полеты американских астронавтов - А.
Шепарда (5.06.1961 г.) и В. Гриссома (21.7.1961 г.) были суборбитальными: корабли
летели по баллистической траектории и находились в космосе до 15 минут. Первый
орбитальный полет КК "Меркурий-Френдшип-7" массой 1,4 т совершил 20 февраля 1962
г. полковник Дж. Гленн.
Стартовавший 6 августа 1961 г. КК "Восток-2" с летчиком-космонавтом Г.С. Титовым в
течение суток сделал 17 оборотов вокруг Земли. В августе 1962 года был совершен
первый групповой полет П.Р. Поповича и А.Г. Николаева на КК "Восток-3" и "Восток-4".
"Восток-6" (июнь 1963 г.) пилотировала первая в мире женщина-космонавт В.В.
Терешкова. Программа "Восток" явилась фундаментом космических исследований
России: каждый из 6 полетов кораблей "Восток" приносил открытия в науке и технике астрономии, физике, биологии, медицине. РН "Восток" до сих пор используются для
запусков ИСЗ России и других стран.
Дальнейшее развитие космических программ СССР связано с полетами КК "Восход".
Модернизированный трехступенчатые РН "Восход" были мощнее и совершеннее РН
"Восток". Экипаж "Восхода-1" состоял из 3 космонавтов: пилота В.Н. Комарова, ученого
К.П. Федосеева и врача Б.Б. Егорова. Впервые была испытана система мягкой посадки,
позволяющая советским кораблям приземляться в любых условиях, на суше и на море (до
80-х годов американские КК могли совершать посадку только на воду). 18 марта 1965 года
во время полета КК "Восход-2" летчик-космонавт Алексей Архипович Леонов впервые
вышел в открытый космос.
До 1962 года советская космическая программа не выделяла идею пилотируемого полета
к Луне из общей программы исследований. Запуск 24 советских АМС серии "Луна" и 8
АМС "Зонд" позволил существенным образом углубить и расширить знания о природе
Луны. "Луна-9" (3.02.1966 г.) впервые осуществила мягкую посадку на лунную
поверхность. Первыми живыми существами на борту АМС "Зонд-5" в 1968 году облетели
Луну черепахи. Образцы лунного грунта были доставлены на Землю АМС "Луна-16",
"Луна-20" и "Луна-24" в 1970-76 гг. 17 ноября 1970 г. к научной работе на поверхности
Луны приступил управляемый с Земли самоходный аппарат "Луноход-1", проводивший в
течении 300 суток подробные научные исследования лунной поверхности на расстоянии
свыше 10,5 км. 8 января 1973 г. приступил к работе "Луноход-2": на протяжение 37 км
были проведены многочисленные эксперименты, получено свыше 20000 фотографий и
т.д.
В США за 6 пилотируемыми полетами "Меркуриев" с 1964 года последовала серия
запусков двухместных кораблей "Джемини" массой до 3,5 т. Американские астронавты
осваивали полеты на околоземной орбите, совершили выход в открытый космос,
отрабатывали сближение и стыковку с автоматической станцией "Аджена". В начале 60-х
годов стартовали первые РН серии "Сатурн", разработанные специально для лунной
программы США. Первый пилотируемый полет КК "Аполлон" состоялся в октябре 1968
года. Первый удачный запуск американской АМС "Рейнджер-7" к Луне состоялся в 1964
году. В декабре 1968 г. "Аполлон-8" облетел Луну. В ходе полетов КК "Аполлон-9" и
"Аполлон-10" астронавты провели "генеральную репетицию" лунной экспедиции. РН
"Сатурн-5" была самой мощной из американских: длина её составляла 110 м, стартовая
масса 3000 т (из низ 2840 т топлива); она выводила на околоземную орбиту груз до 140 т
или 50 т на трассу полета к Луне. Космический корабль "Аполлон" имел длину 17,7 м,
массу 43,6 т и состоял из двигателя, баков с топливом, энергетических батарей и
небольшого конусообразного спускаемого аппарата, в котором во время полета
помещались 3 астронавта. К нему был пристыкован 2-местный лунный экспедиционный
модуль (ЛЭМ) - аппарат для высадки экспедиции на Луну.
Перед экипажем "Аполлона-11" Н. Армстронгом. Э. Олдрином и М. Коллинзом стояла
главная цель американской космической программы. Старт состоялся 16 июля 1969 года,
через 102 часа ЛЭМ "Орел" совершил посадку на Луну в районе Моря Спокойствия. Н.
Армстронг и Э. Олдрин ступили на поверхность Луны: "Это небольшой шаг для человека,
но огромный скачок для всего человечества" и провели на ней 22 часа за различными
исследованиями, установкой научных приборов, сбором образцов грунта и фото- и
телесъемкой. Затем "Орел" стартовал, состыковался на орбите с КК "Аполлон", где их
ожидал М. Коллинз и благополучно возвратился на Землю.
За период с 16.7.1969 г. по 7.12.1972 г. США осуществили 6 благополучных экспедиций к
Луне на КК "Аполлон 12 - 17" (во время полета "Аполлона-13" на его борту произошел
взрыв энергетической установки и астронавты лишь чудом вернулись живыми). Во время
полетов и на Луне астронавты провели многочисленные научные эксперименты и
доставили на Землю около 400 кг лунного грунта. Из-за финансовых трудностей
(программа обошлась США в 26 млрд. долларов) и войны во Вьетнаме количество
полетов было сокращено.
Работы над советской лунной программой начались лишь в 1964 году в 2 конструкторских
бюро С.П. Королева и В.П. Глушко, одновременно разрабатывавших 3 различный проекта
ракетоносителей: сверхмощную РН "Н-1", способную выводить на орбиту до 100 т
полезного груза, и широко применяемые в наши дни РН "Протон", РН и КК "Союз".
Лунная программа "Заря" во многом походила на американскую и предусматривала
вначале беспилотный облет Луны, выполненный в 1968-70 гг. КК "Зонд", затем пилотируемый, и посадку на Луне одноместного ЛЭМ. Была полностью реализована часть
программы, предусматривающая предварительные исследования Луны с помощью АМС,
созданы и испытаны все технические системы, в том числе лунный модуль, вездеход для
космонавтов, лунный скафандр (на 20 кг легче американского). Приступил к тренировкам
отряд космонавтов во главе с А.А. Леоновым.
Смерть генерального конструктора С.П. Королева и приход к власти в стране Л.И.
Брежнева оборвали развитие многих интереснейших космических программ, первой из
которых стала наша лунная программа.
Универсальный, многоцелевой транспортный КК "Союз" предназначался не только для
участия в лунной программе, но и для доставки космонавтов на борт орбитальных
станций. "Союз" имел массу около 6,6 т, длину до 7,95 м и состоял из орбитального отсека
для проведения научных исследований и отдыха космонавтов, спускаемого аппарата с
пультом управления, креслами космонавтов, системой жизнеобеспечения и другим
оборудованием, и приборно-агрегатного отсека с двигательной установкой. Корабль
выводился на орбиту трехступенчатой РН "Союз" длиной 39,3 м массой 310 т (в
настоящее время РН "Союз" модернизирована, после чего ее грузоподъемность
увеличилась на 1 т).
Первый полет "Союза" состоялся в апреле 1967 г., последний 40-й в 1981 году. В 1979 г.
на базе "Союза" был создан усовершенствованный КК "Союз-Т" с усиленной
конструкцией корпуса, новыми двигателями и бортовыми системами управления, и
запущен первый автоматический вариант "Союза" - грузовой корабль "Прогресс",
способный доставлять на орбитальные станции до 2,3 т полезного груза: научную
аппаратуру, топливо, запасы воздуха, воды и пищи. К настоящему времени состоялось
свыше 50 запусков КК "Прогресс" и "Прогресс-М". Корабли "Союз-Т" совершили 15
полетов. В 1987 году на смену им пришел более совершенный "Союз-ТМ". При его
создании особое внимание уделяли повышению надежности корабля и совершивший к
нашему времени свыше 40 полетов "Союз-ТМ" признан лучшим в мире транспортным
космическим кораблем для обслуживания как российских, так и международных
орбитальных станций и в качестве международного спасательного корабля. В начале XXI
века их заменит новый модернизированный "Союз ТМА".
60-е годы стали временем начала активного изучения планет Солнечной системы
средствами космонавтики: до середины 80-х годов в СССР было запущено 58 АМС.
Подробные исследования строения, химического состава, динамики атмосферы и
поверхности Венеры с картографированием, изучением химического состава и физикомеханических свойств грунта были проведены серией из 16 АМС "Венера" и 4
американскими АМС "Маринер" и "Пионер-Венера". АМС "Вега-1" и "Вега-2" (1986 г.)
доставили к Венере посадочные аппараты и аэростатные зонды, изучавшие её атмосферу
на высоте 54 км до 46 ч., а затем вместе с АМС ЕСА "Джотто" и АМС Японии "Суйсей"
исследовали с пролетной траектории газопылевую оболочку и ядро кометы Галлея.
Марс исследовался 7 советскими АМС "Марс" и 4 американскими АМС "Маринер";
первую мягкую посадку на его поверхность совершил запущенный в 1971 г. аппарат
"Марс-2" (4650 кг), но не удалось провести эксперимент с управляемым с Земли
марсоходом; наиболее интересные результаты дали экспедиции АМС США "Викинг-1... 2", проведенные в 1976 году. Марс - самая трудная для исследований планета (лишь 50 %
запусков и экспериментов с АМС завершаются удачно, тогда как для всех других планет
Солнечной системы эта величина составляет 90 %).
В 1973 году к Юпитеру и Сатурну были запущена АМС США "Пионер-11",
исследовавшая эти планеты в 1974 и 1979 гг. - первый аппарат, покинувший пределы
Солнечной системы.
В 1974-75 гг. АМС США "Маринер-10" исследовал Меркурий.
В 1977 году начался "Большой Тур" - программа исследований планет-гигантов Юпитера,
Сатурна, Урана и Нептуна АМС США "Вояджер-1" и "Вояджер-2".
История создания орбитальных станций началась в 1971 году, когда РН "Протон" вывела
на орбиту станцию "Салют" (один из блоков корабля для пилотируемого облета Марса,
намечавшегося С.П. Королевым на середину 70-х годов). Станция "Салют" имела массу
около 18,9 т и состояла из рабочего отсека, в котором размещалась система
жизнеобеспечения, пульт управления и научная аппаратура; переходного отсека, к
которому пристыковывался КК "Союз", и агрегатного отсека с двигателями и запасами
топлива. Энергоснабжение обеспечивали солнечные батареи площадью 42 м2 и
аккумуляторы. В жилых помещениях поддерживались нормальный состав, давление,
температура и влажность атмосферы (американские астронавты дышат почти чистым
кислородом при пониженном давлении).
Создание обитаемых орбитальных станций (ОС) было признано одним из приоритетных
направлений советской космической программы. В 1973 г. на орбиту был выведен
"Салют-2" (он же ОС "Алмаз" оборонно-хозяйственного назначения), в 1974 г. - "Салют3" и "Салют-4", в 1975 г. - "Салют-5". Самой известной станцией стала запущенная в 1977
году ОС "Салют-6", за 5 лет на ней проработало 27 космонавтов 16 экспедиций, в том
числе международных (Чехословакии, Польши, ГДР, Болгарии, Венгрии, Вьетнама, Кубы,
Монголии и Румынии). В 1977-78 гг. космонавты Ю.В. Романенко и Г.М. Гречко
проработали на ней 96 суток; в 1980 году Л.И. Попов и В.В. Рюмин прожили на ней 185
суток. В апреле 1982 г. на орбите появилась усовершенствованная станция "Салют-7": до
1986 г. на ней проработало 10 экспедиций, 22 космонавта, включая представителей
Франции и Индии.
С начала 80-х гг. на орбиту выводятся не имеющие мировых аналогов тяжелые советские
ИСЗ с ядерной энергетической установкой.
Кризис американской космической программы был порожден её ограниченностью:
единственной целью пилотируемых полетов была Луна, а разработанные специально для
этой программы РН "Сатурн" и КК "Аполлон" были мало пригодны для исследования и
освоения околоземного космического пространства. США имели лишь одну ОС
"Скайлэб", выведенную в космос в 1973 году; КК "Аполлон" доставили на неё 3
экспедиции из 3 астронавтов; наибольшая продолжительность полета составила 84 сутки.
В июле 1975 года состоялся совместный советско-американский полет кораблей "Союз19" и "Аполлон" (программа ЭПАС) и в течение последующих 6 лет - до 1981 года ввода в
строй многоразового транспортного космического корабля (МТКК) "Спейс Шаттл"
("Космический Челнок") в США не было ни одного пилотируемого полета.
Разработка МТКК началась почти одновременно в США и СССР в начале 60-х годов.
Были разработаны различные модели ракетопланов и "орбитальных самолетов";
некоторые из них - Х-15 и "Хотол" в США; "Буря" и "Спираль" в СССР были испытаны
при полетах в верхних слоях атмосферы; спуск с орбиты в автоматическом режиме
совершил беспилотный аэрокосмический самолет "Бор-4" ("Космос-1374", 1982 г.).
Советский МТКК "Буран" и "Спейс Шаттл" внешне очень похожи друг на друга. Они
стартуют в вертикальном положении, короткие крылья служат для посадки.
Американский "Челнок" использует собственный двигатель с подачей топлива из
навесного бака и 2 навесных ускорителя с РДТТ. "Буран" выводится на орбиту РН
"Энергия". Длина "челноков" составляет около 40 м, они способны выводить на
околоземные орбиты до 30 т полезного груза и находиться в космосе до 2 недель. Состав
экипажа до 7 человек. США имеют в настоящее время 4 МТКК, совершивших в космос в
общей сложности свыше 90 полетов.
Угроза "звездных войн" со стороны США заставила создать в Советском Союзе не только
орбитальный военный комплекс "Алмаз", но и спроектировать в 80-е годы военный
вариант ОС "Мир", укомплектованный орбитальными истребителями с лазерным и
ракетным вооружением.
Первый старт самой мощной в мире РН "Энергия", способной выводить на орбиту
полезную нагрузку до 100 т, состоялся в 1987 году. "Буран" совершил пока единственный
беспилотный полет. Созданные в эпоху "холодной войны" "челноки", несмотря на
перспективное будущее МТКК, являются пока дорогостоящими, неэкономичными и
ненадежными космическими аппаратами в сравнении с одноразовыми советскими
ракетоносителями и не нашли пока применения в российской космонавтике, а США не
имеет пока других космических кораблей. Стоимость РН "Протон" составляет около 5 000
000 $, а запуск обходится в 20 миллионов долларов.
История космонавтики знает не только победы. В неё навечно вписаны имена тех, кто не
вышел на орбиту, кто не вернулся из полета. 23.3.1961 года во время наземных
тренировок погиб В.В. Бондаренко; 27.1.1967 года во время наземных испытания КК
"Аполлон" погибли В. Гриссом, Э. Уайт, Р. Чаффи. Смерть помешала совершить полет В.
Щеглову, О. Кононенко, Л. Иванову, А. Щукину. В результате неисправности
парашютной системы при возвращении на Землю погиб пилотировавший "Союз-1" В.М.
Комаров. Разгерметизация спускаемого отсека КК "Союз-11" унесла жизни первого
экипажа станции "Салют" Г.Т. Добровольского, В.Н. Волкова, В.И. Пацаева. 28.1.1986
года на 73 секунде полета на высоте 14 км взорвался МТКК "Челленджер": погибли 7
астронавтов, в их числе женщины: исследователь Дж. Резник и учитель К. Маколифф.
В 1986 году началось строительство орбитальной станции "Мир" - базового блока для
постройки многоцелевого, действующего свыше 12 лет, пилотируемого комплекса, в
состав которого входят специализированные модули "Квант", "Квант-2", "Кристалл",
"Спектр" и "Природа". Размеры ОС "Мир" составляли 33´ 29 м, общая масса с двумя
пристыкованными КК около 136,5 т (с МТКК "Дискавери" – 248 т). На станции "Мир" до
2000 г. на протяжении 27 длительных экспедиций работали 103 космонавта. Поставлен
ряд рекордов по продолжительности полета: космонавт В.В. Поляков проработал на
станции 438 суток (8.01.1994 – 22.03. 1995); С.В. Авдеев проработал на ней в течении 3
полетов в общей сложности 748 суток. Из женщин самые длительные полеты совершили
Е. Кондакова (169 суток) и Ш. Люсид (188 суток). Было совершено свыше 50 выходов в
открытый космос общей продолжительностью свыше 250 ч. Одновременно с основными
на станции до месяца работали экипажи 17 международных экипажей: Сирии, Болгарии,
Афганистана, Франции, Японии, Великобритании, Австрии, Германии, ЕСА, США,
Канады и других государств.
В России близ Владивостока строится новый российский космодром Свободный. Созданы
новые РД-0124, усовершенствован РД-180 (закуплены для использования РН США) и не
имеющие мировых аналогов ядерный РД-0410 (предназначенный для корабля
марсианской экспедиции) и ядерная энергетическая установка "Топаз-М"; РН нового
поколения "Союз-2" (до 8,2 т полезной нагрузки), модульных РН серии "Ангара" с ЖРД
РД-191М и РД-0120 (полезная нагрузка РН "Ангара-1/2 составляет 2-3,4 т; "Ангара-5" - 21
т; "Ангара-4" - 30-31 т); "Протон-М" (свыше 20 т полезной нагрузки), "Зенит", "Рокот";
конверсионных РН ""Рикша", "Рокот", "Волна", "Штиль", "Стрела"; серия разгонных
блоков для АМС (КВРБ и др.); возвращаемая (многоразовая) I ступень универсальной РН
"Байкал"; два новых МТКК. Многоцелевая авиационно-космическая система "МАКС"
включает в себя самолет-носитель Ан-225 грузоподъемностью 275 т (или, в ближайшей
перспективе двухфюзеляжный триплан "Геракл" грузоподъемностью 450 т) и воздушнокосмический самолет (ВКС) с внешним топливным баком с массой выводимой полезной
нагрузки до 10 т (стоимость выведения ниже 750 $ за 1 кг) и может запускаться с любого
крупного аэродрома. Система МАКС может эксплуатироваться в 3 вариантах: с
пилотируемым ВКС и внешним топливным баком "МАКС-ОС", грузовым беспилотным
кораблем и одноразовым блоком выведения "МАКС-Т" и ВКС многоразового
использования "МАКС-М".
Китай планирует в 2001 г. запуск 4-местного пилотируемого китайского КК "Шенчжоу"
("Волшебный корабль" массой 7,6 т, внешне напоминающего КК "Союз") РН "Чанчжен–
2F".
Во Франции разработан тяжелый РН "Ариан-5" (полезная нагрузка до 20 т); новые РН и
МТТК разрабатываются ЕСА, Францией, Германией, Японией, США ("Дельта-3" с
полезной нагрузкой 8,3 т; "Дельта-4" с нагрузкой до 14 т; "Венчестар") и Китаем. Ряд
коммерческих фирм в США планирует с 2001 г. проведение "туристических"
суборбитальных полетов в космос на борту малых МТКК нового поколения (стоимость
билета 100000$); подобные проекты разрабатываются и в России. До 2020 года
планируется разработать гибридные РД (жидкий кислород + твердое топливо), создать
воздушно-космические самолеты - проекты Х-30 (США), "Хотол" (Великобритания),
"Гермес" (Германия), тросовые системы и ударные пушки.
Возобновились исследования Солнечной системы. В 1989 году АМС США "Магеллан"
завершил картографирование Венеры, начатое АМС "Венера-15 и -16". В 1990 году для
исследования полярных областей Солнца с пролетной траектории с выходом за пределы
плоскости эклиптики запущена АМС США "Улисс"; запущенная в 1995 г. АМС США
"SONO" исследует Солнце из точки либрации в системы Солнце-Земля. Поверхность
Луны исследовалась в 1994 г. АМС США "Клементина" и в 1998 г. - "Лунар Проспектор".
К Марсу в 1988 году были запущены АМС СССР "Фобос"; в 1992 году - АМС США
"Марс-Обсервер"; в 1996 году - АМС России "Марс-96" - их полеты оказались
неудачными, с потерей аппаратов вследствие аварий. В июле 1997 г. на поверхности
Марса работал посадочный аппарат АМС США "Марс Пасфайндер"; на орбиту
искусственного спутника выведен аппарат "Марс Глобал Сервейер"; в 1998 г. запущена
АМС Японии "Нодзоми". Однако следующие запуски американских АМС к Марсу были
неудачными: в 1999 году при попытке посадки на поверхность Марса погибли спускаемые
аппараты "Марс Клаймит Орбитер" и "Марс Поуле Лэндер". В начале ХХI века Россия,
США и ЕSА планируют совместные исследования с доставкой марсианского грунта. С
1990 года исследует Юпитер и его спутники АМС США "Галилей", изучавший с
пролетной траектории астероиды Гаспра и Ида в 1991-93 гг. В 1997 году запущен к
Сатурну АМС США "Гюйгенс" со спускаемым аппаратом "Кассини" для исследования
атмосферы и поверхности Титана (достигнет цели в 2004 г.); АМС США "NEAR"
исследовал астероид Эрос. Программы ЕSА "Евромун 2000" и SMART предусматривает
новые исследования Луны в 2000-2002 гг. с доставкой образцов лунного грунта; до 2005 г.
к исследованиям Луны при помощи собственных АМС планируют присоединиться
Япония и Индия. Марсианская программа ЕSА предусматривает в 2003 г. запуск
российской РН "Союз" с разгонным блоком "Фрегат" АМС "Марс Экспресс" со
спускаемым аппаратом "Бигль-2". Планируется запуск АМС Японии "Muses-C" для
доставки на Землю вещества астероида. Программа KRAF США предусматривает
подробные исследования кометных ядер. В России разработана программа исследования
Плутона. Российско-германская АМС "Интергелиос" будет изучать Солнце с круговой
полярной околосолнечной орбиты с расстояния до 20 млн. км.
Однако в настоящее время не только российская, но и мировая космонавтика переживает
кризис по причинам не столько экономического, сколько политического характера.
Отменен запуск АМС США "Плутон-Койпер Экспресс", запланированный на 2004 год. В
2001 г. в США были закрыты проекты МТКК Х-33, Х-34 и Х-38 - "спасательной шлюпки"
для МКС. Реализация проектов национальных ОС - "Мир-2" (Россия) и "Фридом" (США)
отодвинута на неопределенное время. Дальнейшее развитие долговременных
пилотируемых полетов связано с созданием Международной космической станции
"Альфа". Базовый функционально-грузовой блок "Заря" (РФ) и узловой блок "Юнити"
(США) выведены на орбиту в конце 1998 году; в 2000 г. с ними состыковался служебный
модуль "Звезда" (РФ) и была установлена ферма каркаса Z1. К 2004 г. на МКС массой 470
т будет работать международный экипаж из 7 человек.
С 12.04.1961 г. до 1.01. 2000 г. проведено 230 пилотируемых космических экспедиций: 90
– СССР/РФ и 140 – США. Космический полет совершили свыше 393 человек: 91
российских космонавтов, 247 американских, 55 – из 28 других государств, в том числе 36
женщин. Выполнено 169 выходов в открытый космос: 89 российскими и 80 –
американскими космонавтами. А.Я. Соловьев во время 5 экспедиций на ОС "Мир"
совершил 16 выходов в открытый космос общей продолжительностью свыше 77 часов.
В отряде космонавтов NASA (США) готовится к полетам 142 человека; в российском
отряде – 42 космонавта; в отряде Европейского космического агентства, созданного в 1999
г. – 20 космонавтов из Франции (5), Германии (5), Италии (5) и других стран; в отряде
NASDA (Япония) – 8 астронавтов; в канадском CSA – 7 астронавтов; существует и
китайский отряд космонавтов.
Вокруг Земли сейчас вращается свыше 7500 ИСЗ. По своему назначению они делятся на:
1) Исследовательские спутники, специализированные и универсальные, служащие
интересам различных наук. Геофизические спутники серии "Космос" и "Электрон"
(Россия) исследуют Землю и околоземное космическое пространство: верхние слои
атмосферы и магнитосферу планеты. "Протон", "Астрон" и "Космос" (Россия), "Ухуру",
НЕАО, КТХ (США) и другие астрофизические спутники исследуют Солнце, звезды,
галактики и космическую среду. Биоспутники "Космос" (Россия) и "Биос" (США) служат
для исследования воздействия космических условий (невесомость, радиация и т.д.) на
живые организмы: в космосе побывали различные растения, собаки, обезьяны, кошки,
мыши, лягушки, рыбы, насекомые и другие животные.
2) Спутники прикладного назначения служат для удовлетворения "земных" нужд
человечества. В ряде случаев они несут исследовательскую аппаратуру.
Метеорологические спутники предназначены для обеспечения службы погоды
информацией о состоянии нижних слоев земной атмосферы (температуре, скорости ветра,
и т.д.) для предупреждения о грозах, ураганах, циклонах, облачности. Они снабжаются
телекамерами и датчиками теплового излучения для наблюдений за ночным полушарием
планеты. Системы из многих спутников "Метеор" (Россия), "Метеосат" (США)
обеспечивают обзор почти всей поверхности. Разновидностью метеорологических
являются океанологические спутники, предназначенные для наблюдения за скоростью
ветра, волнения, ледовой обстановки в Арктике, косяками рыб и т.д. Спутники для
изучения природных ресурсов позволяют изучать детали наземного и подводного
рельефа, горные породы, растительный покров и его изменения, состояние почв,
прогнозировать урожаи, загрязнение океана, искать месторождения полезных ископаемых
и т.д. В США для этой цели запускаются спутники серии "Ландсат", в России - "Космос" и
"Радуга". Многочисленные спутники связи ("Молния", "Экран", "Горизонт", "Радуга" в
России) служат для трансляции теле- и радиопередач, международной и
межконтинентальной телефонной связи; для осуществления передач необходимо, чтобы
спутник был одновременно виден из пунктов передачи и приема. Навигационные
спутники служат для точного определения географических координат судов и самолетов.
Спутниковая система КОСПАР-САРСАТ предназначена для оказания помощи кораблям,
самолетам и отдельным группам людей, терпящим бедствие. Военные спутники
предназначены для сбора разведданнных на территории потенциального противника и
контроля за вооружениями.
Углубляя космонавтические знания учеников, учитель должен ознакомить их не только с
положительными, но и с отрицательными проблемами современной космонавтики.
Развитие космонавтики имеет некоторые негативные стороны, оказывающие
определенное влияние на экологию Земли и ближнего космоса; исправление их является
одной из насущных задач современной науки и техники.
1. Засорение околоземного космического пространства фрагментами ракетно-космической
техники. На 1990 год из 7200 ИСЗ лишь 5% были в рабочем состоянии; на околоземных
орбитах скопилось свыше 60000 зарегистрированных объектов, из них 8000 имеют
размеры свыше 10 см (отработанные верхние ступени РН, разгонные блоки, элементы
конструкций, утерянные космонавтами вещи - от перчаток и отверток до кинокамер) и
сотни тысяч мелких объектов (от болтов и гаек до крошек, чешуек краски, частиц
сгоревшего топлива, осколков взорвавшихся объектов). Общая масса космического
мусора - от 3 до 5 миллионов кг; он образует вокруг Земли три кольца с максимальной
концентрацией на высотах 875, 1500, 3600 км.
В фантастических произведениях часто описываются случаи повреждения КЛА
метеорными частицами. До сих пор в реальной жизни таких случаев не отмечено, но по
меньшей мере 3 спутника были уничтожены и несколько повреждены космическим
мусором: последствия столкновения ИСЗ с болтом при относительной скорости 10 км/с те
же, что при встрече с пушечным ядром на скорости 300 м/с. Крошка размерами 0,5 мм
пробьет скафандр, как пуля.
Количество частиц мусора на орбитах увеличивается на 5% в год, через 30 лет их станет
30 миллионов с общей массой 12 млн. кг, и катастрофические столкновения с КЛА станут
неизбежны. В результате исследований советских и американских ученых установлено,
что любой мощный выброс частиц приводит к засорению всего околоземного
пространства ниже точки выброса. Теоретически возможен лавинообразный процесс
вторичных столкновений. Со временем частицы постепенно снижаются, тормозятся и
сгорают в атмосфере, а наиболее крупные падают на поверхность Земли, однако процесс
"самоочистки" космоса затягивается на сотни и тысячи лет. Проблему безопасности
частично снимают сокращение числа запусков РН, применение тяжелых и многоразовых
РН и МТКК, установка защитных экранов на борту ИСЗ и КЛА. ...Предполагая, что
"космический мусор" - беда всех космических цивилизаций, некоторые ученые
предложили поискать на земле в виде необычных метеоритов следы "технического
прогресса" внеземных цивилизаций.
2. Вредное воздействие продуктов сгорания ракетного топлива на атмосферу Земли. В
состав этих веществ входят разные соединения - от безопасных Н2О, СО, СО2, Н2, до
вредных окислов азота, Hcl и Al2O3. К счастью, выбросы невелики, их концентрация
быстро снижается до безопасного уровня. Сведения о повреждении озонового слоя
стартующими РН очень противоречивы: многие ученые отрицают влияние запусков РН на
состояние озонового слоя, другие считают, что каждый старт протыкает в ней "дырку"
диаметром до 200 км, затягивающуюся лишь 2 недели спустя. Наиболее опасны запуски
РН с РДТТ. Вопрос находится в стадии исследования. Прямых свидетельств о возрастании
ультрафиолетовой облученности поверхности Земли в настоящее время нет, и если в
целом количество озона в атмосфере уменьшается, то в нижних слоях тропосферы, где
озон - загрязняющий газ-окислитель, усиливающий парниковый эффект - его
концентрация растет.
Полеты КЛА в земной ионосфере сопровождаются различными эффектными
аномальными световыми явлениями (вспышками, свечением и т. д.), которые
несведующие люди принимают за НЛО.
3. Необходимость отчуждения участков поверхности Земли под районы падения
отделяющихся частей РН. При их запуске над сушей вдоль траектории полета на
протяжении 800-2500 км падают отработанные ступени и их фрагменты, некоторые от
удара взрываются. Так, на территории Джезказганской области упало уже 890 ступеней
РН, не считая обломков и осколков, что исключает или ограничивает хозяйственное
использование земель, создает угрозу для биосферы. Выходом из ситуации является
создание космодромов "приокеанского" базирования, сокращение числа запусков и
применение многоразовых космических систем, снабженных устройствами для мягкой
посадки.
Обеспечение экологической безопасности является одним из основных требований к
новым транспортным космическим системам, наряду с высокой надежностью и
экономичностью.
Космонавтика как наука, а затем и как практическая отрасль, сформировалась в середине
XX века. Но этому предшествовала увлекательная история рождения и развития идеи
полета в космос, начало которой положила фантазия, и только затем появились первые
теоретические работы и эксперименты. Так, первоначально в мечтах человека полет в
космические просторы осуществлялся с помощью сказочных средств или сил природы
(смерчей, ураганов). Ближе к XX веку для этих целей в описаниях фантастов уже
присутствовали технические средства - воздушные шары, сверхмощные пушки и,
наконец, ракетные двигатели и собственно ракеты. Не одно поколение молодых
романтиков выросло на произведениях Ж. Верна, Г. Уэллса, А. Толстого, А. Казанцева,
основой которых было описание космических путешествий.
Все изложенное фантастами будоражило умы ученых. Так, К.Э. Циолковский говорил:
"Сначала неизбежно идут: мысль, фантазия, сказка, а за ними шествует точный расчет".
Публикация в начале XX века теоретических работ пионеров космонавтики К.Э.
Циолковского, Ф.А. Цандера, Ю.В. Кондратюка, Р.Х. Годдарда, Г. Гансвиндта, Р. ЭноПельтри, Г. Оберта, В. Гомана в какой-то мере ограничивала полет фантазии, но в то же
время вызвала к жизни новые направления в науке - появились попытки определить,что
может дать космонавтика обществу и как она на него влияет.
Циолковский и конструктор первой советской жидкостной ракеты ГИРД-09
М.К. Тихонравов
Надо сказать,что идея соединить космическое и земное направления человеческой
деятельности принадлежит основателю теоретической космонавтики К.Э. Циолковскому.
Когда ученый говорил: "Планета есть колыбель разума, но нельзя вечно жить в
колыбели", он не выдвигал альтернативы - либо Земля, либо космос. Циолковский
никогда не считал выход в космос следствием какой-то безысходности жизни на Земле.
Напротив, он говорил о рациональном преобразовании природы нашей планеты силой
разума. Люди, утверждал ученый, "изменят поверхность Земли, ее океаны, атмосферу,
растения и самих себя. Будут управлять климатом и будут распоряжаться в пределах
Солнечной системы, как на самой Земле, которая еще неопределенно долгое время будет
оставаться жилищем человечества".
В СССР начало практических работ по космическим программам связано с именами С.П.
Королева и М.К. Тихонравова. В начале 1945 г. М.К. Тихонравов организовал группу
специалистов РНИИ по разработке проекта пилотируемого высотного ракетного аппарата
(кабины с двумя космонавтами) для исследования верхних слоев атмосферы. В группу
вошли Н.Г. Чернышев, П.И. Иванов, В.Н. Галковский, Г.М. Москаленко и др. Проект
было решено создавать на базе одноступенчатой жидкостной ракеты, рассчитанной для
вертикального полета на высоту до 200 км.
Группа организаторов ГИРД во главе с С.П. Королевым и Ф.А. Цандером, автором
конструкций ряда опытных двигателей для ракет
Этот проект (он получил название ВР-190) предусматривал решение следующих задач:
o
o
o
исследование условий невесомости в кратковременном свободном полете человека
в герметичной кабине;
изучение движения центра масс кабины и ее движения около центра масс после
отделения от ракеты-носителя;
получение данных о верхних слоях атмосферы; проверка работоспособности
систем (разделения, спуска, стабилизации, приземления и др.),входящих в
конструкцию высотной кабины.
В проекте ВР-190 впервые были предложены следующие решения, нашедшие применение
в современных КА:
o
o
парашютная система спуска, тормозной ракетный двигатель мягкой посадки,
система разделения с применением пироболтов;
электроконтактная штанга для упредительного зажигания двигателя мягкой
посадки, бескатапультная герметичная кабина с системой обеспечения
жизнедеятельности;
o
система стабилизации кабины за пределами плотных слоев атмосферы с
применением сопел малой тяги.
В целом проект ВР-190 представлял собой комплекс новых технических решений и
концепций, подтвержденных теперь ходом развития отечественной и зарубежной ракетнокосмической техники. В 1946 г. материалы проекта ВР-190 были доложены М.К. Тихонравовым И.В. Сталину. С 1947 г. Тихонравов со своей группой работает над идеей
ракетного пакета и в конце 1940-х - начале 1950-х гг. показывает возможность получения
первой космической скорости и запуска искусственного спутника Земли (ИСЗ) при
помощи разрабатывавшейся в то время в стране ракетной базы. В 1950-1953 гг. усилия
сотрудников группы М.К. Тихонравова были направлены на изучение проблем создания
составных ракет-носителей и искусственных спутников.
В докладе Правительству в 1954 г. о возможности разработки ИСЗ С.П. Королев писал:
"По вашему указанию представляю докладную записку тов. Тихонравова М.К. "Об
искусственном спутнике Земли...". В отчете о научной деятельности за 1954 г. С.П.
Королев отмечал: "Мы полагали бы возможным провести эскизную разработку проекта
самого ИСЗ с учетом ведущихся работ (особенно заслуживают внимания работы М.К.
Тихонравова...)".
Совет главных конструкторов в составе А.Ф. Богомолова, М.С. Рязанского, Н.А.
Пилюгина, С.П. Королева, В.П. Глушко, В.П. Бармина, В.И. Кузнецова
Развернулись работы по подготовке запуска первого ИСЗ ПС-1. Был создан первый Совет
главных конструкторов во главе с С.П. Королевым, который в дальнейшем и осуществлял
руководство космической программой СССР, ставшего мировым лидером в освое-нии
космоса. Созданное под руководством С.П. Королева ОКБ-1 -ЦКБЭМ - НПО "Энергия"
стало с начала 1950-х гг. центром космической науки и промышленности в СССР.
Космонавтика уникальна тем, что многое предсказанное сначала фантастами, а затем
учеными свершилось воистину с космической скоростью. Всего сорок с небольшим лет
прошло со дня запуска первого искусственного спутника Земли, 4 октября 1957 г., а
история космонавтики уже содержит серии замечательных достижений, полученных
первоначально СССР и США, а затем и другими космическими державами.
Уже многие тысячи спутников летают на орбитах вокруг Земли, аппараты достигли
поверхности Луны, Венеры, Марса; научная аппаратура посылалась к Юпитеру,
Меркурию, Сатурну для получения знаний об этих удаленных планетах Солнечной
системы.
Триумфом космонавтики стал запуск 12 апреля 1961 г. первого человека в космос - Ю.А.
Гагарина. Затем - групповой полет, выход человека в космос, создание орбитальных
станций "Салют", "Мир"... СССР на долгое время стал ведущей страной в мире по
пилотируемым программам.
Показательной является тенденция перехода от запуска одиночных КА для решения в
первую очередь военных задач к созданию крупномасштабных космических систем в
интересах решения широкого спектра задач (в том числе социально-экономических и
научных) и к интеграции космических отраслей различных стран.
Чего же достигла космическая наука в XX веке? Для сообщения ракетам-носителям
космических скоростей разработаны мощные жидкостные ракетные двигатели. В этой
области особенно велика заслуга В.П. Глушко. Создание таких двигателей стало
возможным благодаря реализации новых научных идей и схем, практически
исключающих потери на привод турбонасосных агрегатов. Разработка ракет-носителей и
жидкостных ракетных двигателей способствовала развитию термо-, гидро- и
газодинамики, теории теплопередачи и прочности, металлургии высокопрочных и
жаростойких материалов, химии топлив, измерительной техники, вакуумной и
плазменной технологии. Дальнейшее развитие получили твердотопливные и другие типы
ракетных двигателей.
В начале 1950-х гг. советские ученые М.В. Келдыш, В.А. Котельников, А.Ю. Ишлинский,
Л.И. Седов, Б.В. Раушенбах и др. разработали математические закономерности и
навигационно-баллистическое обеспечение космических полетов.
Задачи, которые возникали при подготовке и реализации космических полетов,
послужили толчком для интенсивного развития и таких общенаучных дисциплин, как
небесная и теоретическая механика. Широкое использование новых математических
методов и создание совершенных вычислительных машин позволило решать самые
сложные задачи проектирования орбит космических аппаратов и управления ими в
процессе полета, и в результате возникла новая научная дисциплина - динамика
космического полета.
Конструкторские бюро, возглавлявшиеся Н.А. Пилюгиным и В.И. Кузнецовым, создали
уникальные системы управления ракетно-космической техникой,обладающие высокой
надежностью.
В это же время В.П. Глушко, A.M. Исаев создали передовую в мире школу практического
ракетного двигателестроения. А теоретические основы этой школы были заложены еще в
1930-е гг.,на заре отечественного ракетостроения. И сейчас передовые позиции России в
этой области сохраняются.
Генеральный конструктор В.Н. Челомей
Благодаря напряженному творческому труду конструкторских бюро под руководством
В.М. Мясищева, В.Н. Челомея, Д.А. Полухина были выполнены работы по созданию
крупногабаритных особо прочных оболочек. Это стало основой создания мощных
межконтинентальных ракет УР-200, УР-500, УР-700,а затем и пилотируемых станций
"Салют", "Алмаз", "Мир", модулей двадцатитонного класса "Квант", "Кристалл",
"Природа", "Спектр", современных модулей для Международной космической станции
(МКС) "Заря" и "Звезда", ракет-носителей семейства "Протон". Творческое сотрудничество конструкторов этих конструкторских бюро и машиностроительного завода
им. М.В. Хруничева позволило к началу XXI века создать семейство носителей "Ангара",
комплекс малых космических аппаратов и изготовить модули МКС. Объединение КБ и
завода и реструктуризация этих подразделений дали возможность создать крупнейшую в
России корпорацию - Государственный космический научно-производственный центр им.
М.В. Хруничева.
Большая работа по созданию ракет-носителей на базе баллистических ракет была
выполнена в КБ "Южное", возглавлявшимся М.К. Янгелем. Надежность этих ракетносителей легкого класса не знает аналогов в мировой космонавтике. В этом же КБ под
руководством В.Ф. Уткина была создана ракета-носитель среднего класса "Зенит" представитель второго поколения ракет-носителей.
За четыре десятилетия существенно возросли возможности сис-тем управления ракетносителей и космических аппаратов. Если в 1957-1958 гг. при выведении искусственных
спутников на орбиту вокруг Земли доспускалась ошибка в несколько десятков
километров, то к середине 1960-х гг. точность систем управления была уже столь высока,
что позволила космическому аппарату, запущенному на Луну, совершить посадку на ее
поверхности с отклонением от намеченной точки всего на 5 км. Системы управления
конструкции Н.А. Пилюгина были одними из лучших в мире.
Большие достижения космонавтики в области космической связи, телевещания,
ретрансляции и навигации, переход к высокоскоростным линиям позволили уже в 1965 г.
передать на Землю фотографии планеты Марс с расстояния, превышающего 200 млн км, а
в 1980 г. изображение Сатурна было передано на Землю с расстояния около 1,5 млрд км.
Научно-производственное
объединение
прикладной
механики,
многие
годы
возглавлявшееся М.Ф. Решетневым, первоначально было создано как филиал ОКБ С.П.
Королева; это НПО - один из мировых лидеров по разработке космических аппаратов
такого назначения.
Создаются спутниковые системы связи, охватывающие практически все страны мира и
обеспечивающие двустороннюю оперативную связь с любыми абонентами. Этот вид
связи оказался самым надежным и становится все более выгодным. Системы
ретрансляции позволяют осуществлять управление космическими группировками с
одного пункта на Земле. Созданы и эксплуатируются спутниковые навигационные
системы. Без этих систем уже не мыслится сегодня использование современных
транспортных средств - торговых судов, самолетов гражданской авиации, военной
техники и др.
Произошли качественные изменения и в области пилотируемых полетов. Способность
успешно работать вне космического корабля впервые была доказана советскими
космонавтами в 1960-1970-х гг., а в 1980-1990-х гг. была продемонстрирована
способность человека жить и работать в условиях невесомости в течение года. Во время
полетов было проведено также большое число экспериментов - технических,
геофизических и астрономических.
С.П. Королев с первым отрядом космонавтов
Важнейшими являются исследования в области космической медицины и систем
жизнеобеспечения. Необходимо глубоко изучить человека и средства жизнеобеспечения
тем чтобы определить, что можно поручить человеку в космосе, особенно при
продолжительном космическом полете.
Одним из первых космических экспериментов было фотографирование Земли,
показавшее, как много могут дать наблюдения из космоса для открытия и разумного
использования природных ресурсов. Задачи по разработке комплексов фото- и
оптикоэлектронного зондирования земли, картографирования, исследования природных
ресурсов, экологического мониторинга, а также по созданию ракет-носителей среднего
класса на базе ракет Р-7А выполняет бывший филиал № 3 ОКБ, преобразованный сначала
в ЦСКБ, а сегодня в ГРНПЦ "ЦСКБ - Прогресс" во главе с Д.И. Козловым.
В 1967 г. в ходе автоматической стыковки двух беспилотных искусственных спутников
Земли "Космос-186" и "Космос-188" была решена крупнейшая научно-техническая
проблема встречи и стыковки КА в космосе, позволившая в сравнительно короткие сроки
создать первую орбитальную станцию (СССР) и выбрать наиболее рациональную схему
полета космических кораблей к Луне с высадкой землян на ее поверхность (США). В 1981
г. был совершен первый полет многоразовой транспортной космической системы "Спейс
Шаттл" (США), а в 1991 г. стартовала отечественная система "Энергия" - "Буран".
В целом решение разнообразных задач исследования космоса - от запусков искусственных
спутников Земли до запусков межпланетных космических аппаратов и пилотируемых
кораблей и станций - дало много бесценной научной информации о Вселенной и планетах
Солнечной системы и значительно способствовало техническому прогрессу человечества.
Спутники Земли совместно с зондирующими ракетами позволили получить детальные
данные об околоземном космическом пространстве. Так, при помощи первых
искусственных спутников были обнаружены радиационные пояса, в ходе их исследования
было глубже изучено взаимодействие Земли с заряженными частицами, испускаемыми
Солнцем. Межпланетные космические полеты помогли нам глубже понять природу
многих планетарных явлений - солнечного ветра, солнечных бурь, метеоритных дождей и
др.
Космические аппараты, запущенные к Луне, передали снимки ее поверхности,
сфотографировал и в том числе и ее невидимую с Земли сторону с разрешающей
способностью, значительно превосходящей возможности земных средств. Были взяты
пробы лунного грун-та, а также доставлены на лунную поверхность автоматические
самоходные аппараты "Луноход-1" и "Луноход-2".
Автоматические космические аппараты дали возможность получить дополнительную
информацию о форме и гравитационном поле Земли, уточнить тонкие детали формы
Земли и ее магнитного поля. Искусственные спутники помогли получить более точные
данные о массе, форме и орбите Луны. Массы Венеры и Марса также были уточнены с
помощью наблюдений траекторий полетов космических аппаратов.
Большой вклад в развитие передовой техники внесли проектирование, изготовление и
эксплуатация очень сложных космических систем. Автоматические космические
аппараты, посылаемые к планетам, являются, по сути дела, роботами, управляемыми с
Земли посредством радиокоманд. Необходимость разработки надежных систем для
решения задач такого рода привела к более совершенному пониманию проблемы анализа
и синтеза различных сложных технических систем. Такие системы находят применение
как в космических исследованиях, так и во многих других областях человеческой
деятельности. Требования космонавтики обусловили необходимость конструирования
комплексных автоматических устройств при жестких ограничениях, вызванных
грузоподъемностью ракет-носителей и условиями космического пространства, что
явилось дополнительным стимулом для быстрого совершенствования автома-тики и
микроэлектроники.
В выполнение этих программ большой вклад внесли КБ, руководимые Г.Н. Бабакиным,
Г.Я. Гуськовым, В.М. Ковтуненко, Д.И. Козловым, Н.Н. Шереметьевским и др.
Космонавтика вызвала к жизни новое направление в технике и строительстве космодромостроение. Родоначальниками этого направления у нас в стране стали
коллективы под руководством крупных ученых В.П. Бармина и В.Н. Соловьева. В
настоящее время в мире функционирует более десятка космодромов с уникальными
наземными автоматизированными комплексами, испытательными станциями и другими
сложными средствами подготовки космических аппаратов и ракетносителей к пуску.
Россия интенсивно осуществляет запуски с известных всему миру космодромов Байконур
и Плесецк, а также проводит экспериментальные пуски с создаваемого на востоке страны
космодрома Свободный.
Современные потребности в связи и дистанционном управлении на больших расстояниях
привели к развитию высококачественных систем управления и контроля, которые
способствовали развитию технических методов слежения за космическими аппаратами и
измерения параметров их движения на межпланетных расстояниях, открыв новые области
применения спутников. В современной космонавтике это одно из приоритетных
направлений. Наземный автоматизированный комплекс управления, разработанный М.С.
Рязанским и Л.И. Гусевым, и сегодня обеспечивает функционирование орбитальной
группировки России.
Развитие работ в области космической техники привело к созданию систем космического
метеообеспечения, которые с требуемой периодичностью получают снимки облачного
покрова Земли и ведут наблюдения в различных диапазонах спектра. Данные
метеоспутников являются основой для составления оперативных прогнозов погоды, в
первую очередь по большим регионам. В настоящее время практически все страны мира
используют космические метеоданные.
Результаты, получаемые в области спутниковой геодезии, особен-но важны для решения
военных задач, картирования природных ресурсов, повышения точности траекторных
измерений, а также для изучения Земли. С использованием космических средств
появляется уникальная возможность решения задач экологического мониторинга Земли и
глобального контроля природных ресурсов. Результаты космических съемок оказались
эффективным средством наблюдения за развитием посевов сельскохозяйственных
культур, выявления заболеваний растительности, измерения некоторых почвенных
факторов, состояния водной среды и т.д. Совокупность различных методов космической
съемки обеспечивает практически достоверную, полную и детальную информацию о
природных ресурсах и состоянии окружающей среды.
Помимо уже определившихся направлений, очевидно, будут развиваться и новые
направления
использования
космической
техники,
например
организация
технологических производств, невозможных в земных условиях. Так, невесомость можно
использовать для получения кристаллов полупроводниковых соединений. Такие
кристаллы найдут применение в электронной промышленности для создания нового
класса полупроводниковых приборов. В условиях невесомости свободно парящий жидкий
металл и другие материалы легко деформировать слабыми магнитными полями. Это
открывает путь для получения слитков любой наперед заданной формы без их
кристаллизации в изложницах, как это делается на Земле. Особенность таких слитков почти полное отсутствие внутренних напряжений и высокая чистота.
Использование космических средств играет определяющую роль в создании единого
информационного пространства России, обеспечении глобальности телекоммуникаций,
особенно в период массового внедрения в стране сети Internet. Будущее в развитии Internet
- это широкое использование высокоскоростных широкополосных космических каналов
связи, ибо в XXI веке обладание и обмен информацией станет не менее важным, чем
владение ядерным оружием.
Наша пилотируемая космонавтика нацелена на дальнейшее развитие науки, рациональное
использование природных ресурсов Земли, решение задач экологического мониторинга
суши и океана. Для этого необходимо создание пилотируемых средств как для полетов на
околоземных орбитах, так и для осуществления вековой мечты человечества - полетов к
другим планетам.
Возможность осуществления таких замыслов неразрывно связана с решением задач по
созданию новых двигателей для полетов в космическом пространстве не требующих
значительных запасов топлива, например ионных, фотонных, а также использующих
природные силы - силу гравитации,торсионные поля и др.
Создание новых уникальных образцов ракетно-космической техники, а также методов
космических исследований, проведение космических экспериментов на автоматических и
пилотируемых кораблях и станциях в околоземном космосе, а также на орбитах планет
Солнечной системы - благодатная почва объединения усилий ученых и конструкторов
разных стран.
В начале XXI века в космическом полете находятся десятки тысяч объектов
искусственного происхождения. В их число входят космические аппараты и фрагменты
(последние ступени ракет-носителей, обтекатели, переходники и отделяющиеся детали).
Поэтому наряду с остро стоящей проблемой борьбы с загрязнени-ем нашей планеты
встанет вопрос борьбы с засорением околоземного космического пространства. Уже в
настоящее время одной из проблем является распределение частотного ресурса
геостационарной орбиты вследствие ее насыщения К А различного назначения.
Задачи по освоению космического пространства решали и решают в СССР и России ряд
организаций и предприятий, возглавляемых плеядой наследников первого Совета главных
конструкторов Ю.П. Семеновым, Н.А. Анфимовым, И.В. Барминым, Г.П. Бирюковым,
Б.И. Губановым, Г.А. Ефремовым, А.Г. Козловым, Б.И. Каторгиным, Г.Е. ЛозиноЛозинским и др.
Вместе с проведением опытно-конструкторских работ развивалось в СССР и серийное
производство космической техники. Для создания комплекса "Энергия" - "Буран" в
кооперацию по этой работе входило более 1000 предприятий. Директора заводовизготовителей С.С. Бовкун, А.И. Киселев, И.И. Клебанов, Л.Д. Кучма, А.А. Макаров, В.Д.
Вачнадзе, А.А. Чижов и многие другие в короткие сроки отлаживали производство и
обеспечивали выпуск продукции. Особо необходимо отметить роль ряда руководителей
космической отрасли. Это Д.Ф. Устинов, К.Н. Руднев, В.М. Рябиков, Л.В. Смирнов, С.А.
Афанасьев, О.Д. Бакланов, В.Х. Догужиев, О.Н. Шишкин, Ю.Н. Коптев, А.Г. Карась, А.А.
Максимов, В.Л. Иванов.
Успешным запуском в 1962 г. "Космоса-4" началось использование космоса в интересах
обороны нашей страны. Эта задача решалась сначала НИИ-4 МО, а затем из его состава
был выделен ЦНИИ-50 МО. Здесь обосновывалось создание космических систем
военного и двойного назначения, в развитие которых определяющий вклад внесли
известные военные ученые Т.И. Левин, Г.П. Мельников, И.В. Мещеряков, Ю.А.
Мозжорин, П.Е. Эльясберг, И.И. Яцунский и др.
Общепризнано, что применение космических средств позволяет в 1,5-2 раза повысить
эффективность действий вооруженных сил. Особенности ведения войн и вооруженных
конфликтов кон-ца XX века показали,что роль космоса при решении задач воен-ного
противостояния постоянно возрастает. Только космические средства разведки, навигации,
связи обеспечивают возможность видения противника на всю глубину его обороны,
глобальную связь, высокоточное оперативное определение координат любых
объектов,что позволяет вести боевые действия практически "с ходу" на необорудованных
в военном отношении территориях и удаленных театрах военных действий. Только
использование космических средств позволит обеспечить защиту территорий от ракетноядерного нападения любого агрессора. Космос становится основой военного могущества
каждого государства - это яркая тенденция нового тысячелетия.
В этих условиях необходимы новые подходы к разработке перспективных образцов
ракетно-космической техники, коренным образом отличающихся от существующего
поколения космических средств. Так, нынешнее поколение орбитальных средств - это в
основном специализированное применение на базе герметичных конструкций, с
привязкой к конкретным типам средств выведения. В новом тысячелетии необходимо
создание многофункциональных космических аппаратов на базе негерметичных платформ
модульной конструкции, разработка унифицированного ряда средств выведения с
малозатратной высокоэффективной системой их эксплуатации. Только в этом случае,
опираясь на созданный в ракетно-космической отрасли потенциал, Россия в XXI веке
сможет значительно ускорить процесс развития своей экономики, обеспечить качественно
новый уровень научных исследований, международного сотрудничества, решения
социально-экономических проблем и задач укрепления обороноспособности страны, что в
конечном счете укрепит ее позиции в мировом сообществе.
Решающую роль в создании российской ракетно-космической науки и техники играли и
играют ведущие предприятия ракетно-космической отрасли: ГКНПЦ им. М.В. Хруничева,
РКК "Энергия", ЦСКБ, КБОМ, КБТМ и др. Руководство этой работой осуществляется
Росавиакосмосом.
С.А. Афанасьев, А.И. Киселев, В.Н. Челомей, Л.А. Борисов
В настоящее время российская космонавтика переживает не лучшие дни. Резко снижено
финансирование космических программ, ряд предприятий находятся в крайне тяжелом
положении. Но российская космическая наука не стоит на месте. Даже в этих сложных
условиях российские ученые проектируют космические системы XXI века.
За рубежом начало освоения космического пространства было положено запуском 1
февраля 1958 г. американского КА "Эксплорер-1". Возглавлял американскую
космическую программу Вернер фон Браун, являвшийся до 1945 г. одним из ведущих
специалистов в области ракетной техники в Германии, а затем работавший в США. Он
создал на базе баллистической ракеты "Редстоун" ракету-носитель "Юпитер-С", с
помощью которой и был запущен "Эксплорер-1".
20 февраля 1962 г. ракетой-носителем "Атлас", разработанной под руководством К.
Боссарта, на орбиту был выведен космический корабль "Меркурий", пилотируемый
первым астронавтом США Дж. Тленном. Однако все эти достижения не были
полноценными, так как повторяли шаги, уже пройденные советской космонавтикой.
Исходя из этого правительство США предприняло усилия, направленные на завоевание
лидирующего положения в космической гонке. И в отдельных областях космической
деятельности, на отдельных участках космического марафона им это удалось.
Так, США первыми в 1964 г. вывели КА на геостационарную орбиту. Но наибольшим
успехом явилась доставка американских астронавтов к Луне на космическом корабле
"Аполлон-11" и выход первых людей - Н. Армстронга и Э. Олдрина - на ее поверхность.
Это достижение стало возможным благодаря разработке под руководством фон Брауна
ракет-носителей типа "Сатурн", созданных в 1964-1967 гг. по программе "Аполлон".
РН "Сатурн" представляли собой семейство двух- и трехступенчатых носителей тяжелого
и сверхтяжелого класса, базирующихся на использовании унифицированных блоков.
Двухступенчатый вариант "Сатурн-1" позволял выводить на низкую околоземную орбиту
полезную нагрузку массой 10,2 т, а трехступенчатый "Сатурн-5" - 139 т (47 т на
траекторию полета к Луне).
Крупным достижением в развитии американской космической техники стало создание
многоразовой космической системы "Спейс Шаттл" с орбитальной ступенью, обладающей
аэродинамическим качеством, первый запуск которой состоялся в апреле 1981 г. И,
несмотря на то что все возможности, обеспечиваемые многоразовостью, так и не были
полностью использованы, безусловно, это был крупный (хотя и очень дорогостоящий)
шаг вперед на пути освоения космоса.
Первые успехи СССР и США побудили некоторые страны к активизации своих усилий в
космической деятельности. Американскими носителями были запущены первый
английский КА "Ариэль-1" (1962 г.), первый канадский КА "Алуэт-1" (1962 г.), первый
итальянский КА "Сан-Марко" (1964 г.). Однако запуски КА чужими носителями ставили
страны - владельцы КА в зависимость от США. Поэтому начались работы по созданию
собственных носителей. Наибольших успехов на этом поприще достигла Франция, уже в
1965 г. запустившая КА "А-1" собственным носителем "Диаман-А". В дальнейшем,
развивая этот успех, Франция разработала семейство носителей "Ариан", являющееся
одним из самых рентабельных.
Несомненным успехом мировой космонавтики было осуществление программы ЭПАС,
заключительный этап которой - запуск и стыковка на орбите космических кораблей
"Союз" и "Аполлон" - был осуществлен в июле 1975 г. Этот полет ознаменовал собой
начало международных программ, которые успешно развивались в последнюю четверть
XX века и несомненным успехом которых явились изготовление, запуск и сборка на
орбите Международной космической станции. Особое значение приобрела
международная кооперация в сфере космических услуг, где лидирующее место
принадлежит ГКНПЦ им. М.В. Хруничева.
День 12 апреля 1961 года стал точкой отсчета эпохи пилотируемых космических полетов.
За 50 космических лет пилотируемая космонавтика прошла гигантский путь от первого
полета Юрия Алексеевича Гагарина, протяженностью всего 108 минут до полетов
экипажей на Международной космической станции (МКС), находящейся более 10 лет
практически в непрерывном пилотируемом режиме.
КОРОЛЁВ
Сергей Павлович
В течение 1957— 1961 годов были проведены космические запуски автоматических
аппаратов для изучения Земли и околоземного космического пространства, Луны и
дальнего космоса. В начале 60-х годов отечественными специалистами под руководством
Главного конструктора ОКБ-1 Сергея Павловича Королёва было завершено решение
сложнейшей задачи – создание первого в мире пилотируемого космического корабля
«Восток».
Выполнение программы «Восток»
ГАГАРИН
Юрий Алексеевич
В полетах «Востоков» исследовалось воздействие на организм космонавтов перегрузок и
невесомости, влияние длительного пребывания в кабине ограниченного объема. Первый
«Восток», пилотируемый Юрием Алексеевичем Гагариным, совершил только 1 оборот
вокруг Земли. В том же году Герман Степанович Титов провел в космосе целые сутки и
доказал, что человек в невесомости может жить и работать. Титов первым из космонавтов
сделал фотоснимки Земли, он стал первым космическим фотографом.
Полёт корабля «Восток-5» с космонавтом Валерием Федоровичем Быковским
продолжался уже около 5 суток.
На корабле «Восток-6» 16 июня 1963 года полет в космос выполнила первая в мире
женщина-космонавт Валентина Владимировна Терешкова.
ТЕРЕШКОВА
Валентина Владимировна
Первый «выход» человека в открытый космос
«Восход» – первый в мире многоместный пилотируемый космический корабль. Из
корабля «Восход-2» 18 марта 1965 года Алексей Архипович Леонов совершил первый в
мире выход в открытый космос продолжительностью 12 минут 9 секунд. Теперь
внекорабельная деятельность космонавтов стала неотъемлемой частью почти всех
космических полетов.
ЛЕОНОВ
Алексей Архипович
Первая стыковка в космосе двух пилотируемых кораблей
16 января 1969 года - первая стыковка на орбите (в ручном режиме) двух пилотируемых
кораблей. Выполнен переход двух космонавтов – Алексея Станиславовича Елисеева и
Евгения Васильевича Хрунова через открытый космос из «Союза-5» в «Союз-4».
Июль 1969 года – полет «Аполлона-11». В ходе полёта 16—24 июля 1969 года люди
впервые в истории совершили посадку на поверхность другого небесного тела — Луны.
20 июля 1969 года, в 20:17:39 UTC командир экипажа Нил Армстронг и пилот Эдвин
Олдрин посадили лунный модуль корабля в юго-западном районе Моря Спокойствия. Они
оставались на поверхности Луны в течение 21 часа 36 минут и 21 секунды. Всё это время
пилот командного модуля Майкл Коллинз ожидал их на окололунной орбите. Астронавты
совершили один выход на лунную поверхность, который продолжался 2 часа 31 минуту
40 секунд. Первым человеком, ступившим на Луну, стал Нил Армстронг. Это произошло
21 июля, в 02:56:15 UTC. Через 15 минут к нему присоединился Олдрин.
Новый этап орбитальных полетов начался в июне 1971 года полетом «Союза-11» (Георгий
Тимофеевич Добровольский, Виктор Иванович Пацаев, Владислав Николаевич Волков—
на фото слева направо) и экспедицией на первую долговременную орбитальную станцию
«Салют». На орбите космонавты в течение 22 суток впервые отработали цикл полетных
операций, ставших впоследствии типовыми для длительных экспедиций на космических
станциях.
Первая международная экспериментальная программа «Аполлон-Союз»
Особое место в пилотируемой космонавтике занимает проходивший с 15 по 25 июля 1975
г. полет в рамках «Экспериментальной программы «Аполлон-Союз». 17 июля в 19 часов
12 минут была совершена стыковка «Союза» и «Аполлона»; 19 июля была проведена
расстыковка кораблей, после чего, через два витка «Союза», совершена повторная
стыковка кораблей, ещё через два витка корабли окончательно расстыковались. Это был
первый опыт проведения совместной космической деятельности представителей разных
стран – СССР и США, положивший начало международному сотрудничеству в космосе –
проектам «Интеркосмос», «Мир-НАСА», «Мир-Шаттл», МКС.
Многоразовые транспортные космические системы программы «СпейсШаттл» и
«Буран»
В начале 70-х годов в обеих «космических державах» – СССР и США – были развернуты
работы по созданию многоразовых транспортных космических систем по программам
«Спейс шаттл» и «Энергия-Буран».
Многоразовые ТКС располагали возможностями, недоступными для одноразовых ПКА:
доставка крупногабаритных объектов (в грузовом отсеке) на орбитальные станции;
выведение на орбиту, снятие с орбиты искусственных спутников Земли;
техническое обслуживание и ремонт спутников в космосе;
инспекция космических объектов на орбите;
повторное использование многоразовых элементов транспортной космической
системы.
Свой первый и единственный космический полёт «Буран» совершил 15 ноября 1988 года.
Космический корабль был запущен с космодрома Байконур при помощи ракеты-носителя
«Энергия». Продолжительность полёта составила 205 минут, корабль совершил два витка
вокруг Земли, после чего произвёл посадку на аэродроме «Юбилейный» на Байконуре.
Полёт прошёл без экипажа в автоматическом режиме с использованием бортового
компьютера и бортового программного обеспечения, в отличие от шаттла, который
традиционно совершает последнюю стадию посадки на ручном управлении (вход в
атмосферу и торможение до скорости звука в обоих случаях полностью
компьютеризованы). Данный факт — полёт космического аппарата в космос и спуск его
на Землю в автоматическом режиме под управлением бортового компьютера — вошёл в
книгу рекордов Гиннеса.
«Буран»
«Спейс шаттл»
За 30 лет пятью кораблями «Спейс шаттл» было выполнено 133 полета. К марту 2011 года
больше всего полётов—39— совершил шаттл «Дискавери». Всего с 1975 по 1991 год было
построено шесть шаттлов: «Энтерпрайз» (не летал в космос), «Колумбия» (сгорел при
посадке в 2003), «Челленджер» (взорвался во время запуска в 1986), «Дискавери»,
«Атлантис» и «Индевор».
Орбитальные станции
В период с 1971 по 1997 год, нашей страной было выведено на орбиту восемь
пилотируемых космических станций. Эксплуатация первых космических станций по
программе «Салют» позволила получить опыт в разработке сложных орбитальных
пилотируемых комплексов, обеспечивающих долговременную жизнедеятельность
человека в космосе. На борту «Салютов» в общей сложности работали 34 экипажа.
«Салют-7»
«Скайлэб»
Американским аэрокосмическим агентством была выполнена интересная программа
полетов на «Скайлэб», (англ. Skylab, сокращенное от sky laboratory — небесная
лаборатория), американская космическая обитаемая орбитальная станция. Выведена на
околоземную орбиту 14 мая 1973. На «Скайлэб» работали три экспедиции космонавтов,
доставлявшиеся космическими кораблями "Аполлон".
Ч. Конрад, Дж. Кервин, П. Вейц с 25 мая по 22 июня 1973; А. Вин, О. Гэрриот, Дж. Лусма
с 28 июля по 26 сентября 1973; Дж. Карр, У. Поуг, Э. Гибсон с 16 ноября 1973 по 8
февраля 1974. Основные задачи всех трёх экспедиций — медико-биологические
исследования, направленные на изучение процесса адаптации человека к условиям
длительного космического полёта и последующей реадаптации к земному тяготению;
наблюдения Солнца; изучение природных ресурсов Земли, технические эксперименты.
Орбитальный комплекс «Мир»
Орбитальный комплекс (ОК) «Мир» стал международным многоцелевым комплексом, на
котором была осуществлена практическая отработка целевого применения будущих
пилотируемых космических комплексов, выполнена обширная программа научных
исследований. На борту ОК «Мир» работало 28 основных экспедиций, несколько
экспедиций посещения, выполнено 79 выходов в открытый космос и проведено более
23000 сеансов научных исследований и экспериментов. На «Мире» работали 71 человек из
12 стран. Выполнено 27 международных научных программ. В.Поляковым в 1994-1995 гг.
выполнен полет, равный по длительности полету на Марс и обратно. Он продолжался 438
суток. В течение 15-летнего полёта комплекса был приобретён опыт устранения
нештатных ситуаций различной значимости и отклонений от нормы, возникавших по
различным причинам.
Международная космическая станция
Международная космическая станция – это проект, в котором участвуют шестнадцать
стран. Она вобрала в себя опыт и технологии всех предшествующих ей программ развития
пилотируемой космонавтики. Вклад России в создание и обеспечение эксплуатации МКС
весьма значителен. К началу работ на МКС в 1993 году Россия уже имела 25-летний опыт
эксплуатации орбитальных станций и соответственно развитую наземную
инфраструктуру.
Название
орбитальной
станции
Период
полета, годы
Кол-во экспедиций
Основ- Посещеных
ния
Налет,
сутки
Салют-1
1971
1
-
175
Салют-2
1973
-
-
13
Skylab
1973 – 1979
3
-
2217
Салют-3
1974 – 1975
1
-
213
Салют-4
1974 – 1977
2
-
770
Салют-5
1976 – 1977
2
-
412
Салют-6
1977 – 1982
5
11
1765
Салют-7
1982 – 1991
5
4
3216
Мир
1986 – 2001
28
9
5514
МКС
С ноября 1998
29
17
4697
Максимальная продолжительность полета экипажа орбитальной станции
Использование орбитальной станции в пилотируемом режиме (в % к общему времени
полета).
В соответствии с «Долгосрочной программой научно-прикладных исследований и
экспериментов, планируемых на российском сегменте МКС» на борту станции
выполняются космические эксперименты. Они сгруппированы в тематические разделы по
десяти направлениям научно-технических исследований. Программа дает представление о
целях, задачах и ожидаемых результатах исследований и является основанием для
разработки планов ее реализации в зависимости от имеющихся ресурсов и готовности
аппаратуры и документации.
На начало апреля 2012 г. на РС МКС выполняются следующие научные исследования и
эксперименты:
№
Направление
п/п
1
2
Физико-химические процессы и
материалы в условиях космоса
Геофизика и околоземное космическое
пространство
3 Медико-биологические исследования
Всего
21
19
44
4 Дистанционное зондирование Земли
17
5 Исследование Солнечной системы
7
6 Космическая биотехнология
38
7
8
Технические исследования и
46
эксперименты
Астрофизика и фундаментальные
5
физические проблемы
Исследование физических условий в
9 космическом пространстве на орбите
7
Земли
10
Образование и популяризация
космических исследований
Итого
13
217
Космические исследования расширяют и углубляют знания о нашей планете,
окружающем мире, закладывают основы для решения фундаментальных научных и
социально-экономических проблем. Объем проводимых исследований на РС МКС
неуклонно растёт, что связано с увеличением числа российских космонавтов на борту
МКС до трёх человек.
В 2013 году планируется дооснащение станции российским многоцелевым лабораторным
модулем (МЛМ), позволяющим существенно увеличить российскую программу научных
исследований за счет доставки на МКС целого комплекса новой научной аппаратуры.
Кроме того, вместе с МЛМ планируется доставка европейского манипулятора ERA для
обеспечения внекорабельной деятельности экипажей МКС. В дальнейшем предполагается
доставить на РС МКС узловой модуль и два научно-энергетических модуля.
Космический туризм
В ряде стран уже разворачивается целая индустрия по обеспечению полетов в космос
обычных граждан, не имеющих профессиональной квалификации космонавта. Частный
космос может не только приносить прибыль владельцам соответствующих средств, но,
как и традиционный, государственный ведет к созданию новых технологий, а, значит, к
расширению возможностей общества.
К полету на РС МКС прошли подготовку 20 космических туристов, 10 из них совершили
космический полет:
Область
Ф. И. О.
Страна
профессиональной
деятельности,
профессия
Выполнено
полётов, период,
продолжительность
1;
Тито
Денис
С 28 апреля по 6
США
Бизнес
мая 2001 г.;
7 суток 22 часа 4
минуты 8 секунд.
1;
Шаттлворт
Марк
С 25 апреля по 5
ЮАР
Бизнес
мая 2002 г.;
9 суток 21 час 25
минут 05 секунд.
1;
Олсен
Грегори
С 1 по 11октября
США
Бизнес
2005 г.;
9 суток 21 час 14
минут 07 секунд.
Костенко
Сергей
Россия
Бизнес
1;
Понтес
Маркос
Бразилия
Летчикиспытатель
С 30 марта по 9
апреля 2006 г.;
9 суток 21 час 17
минут 04 секунды.
1;
Ансари
Анюше
С 18 по 29
США
Бизнес
сентября 2006 г.;
10 суток 21 час 04
минуты 37 секунд.
Эномото
Дайсукэ
Япония
Бизнес
2;
С 7 по 21 апреля
2007 г.;
Симони
Чарльз
США
Бизнес
13 суток 18 часов
59 минут 50
секунд;
С 26 марта по 8
апреля 2009 года;
12 суток 19 часов
25 минут 52
секунды.
1;
Шейх
Музафар
С 10 по 21 октября
Малайзия
Врач-ортопед
2007 г.;
10 суток 21 час 13
минут 21 секунда.
Фаиз бинХалид
Полонский
Сергей
Малайзия
Россия
Лэнс Басс США
Гарвер
Лори
США
Военврач,
стоматолог
Бизнес
Музыкант
Бизнес
1;
Йи Сойон Республика
(Ли Со Ён) Корея
Наука,
биотехнология
С 8 по 19 апреля
2008 г.;
10 суток 21 час 13
минут 05 секунд.
Ко Сан
Республика
Корея
Наука
1;
С 12 по 24 октября
Ричард
Гэрриотт
США
Бизнес
2008 г.;
11 суток 20 часов
35 минут 37
секунд.
Ник Халик Австралия
Бизнес
1;
Ги
Лалибирте
С 30 сентября по
Канада
Бизнес, артист
11 октября 2009 г.;
10 сут 21 ч 16 мин
55 секунд
Эстер
Дайсон
США
Бизнес
Барбара
Бэрретт
США
Бизнес
Основным и вплоть до настоящего времени единственным средством передвижения в
космическом пространстве является ракета. Законы ракетного движения выводятся на
основе законов классической механики: кинематики и динамики (II закона Ньютона,
закона сохранения импульса и т. д.).
Формула К. Э. Циолковского описывает движение ракеты в космическом пространстве
без учета действия внешних условий и характеризует энергетические ресурсы ракеты:
,
- число Циолковского, где m0 начальная, mк - конечная массы ракеты, w - скорость истечения отбрасываемой массы по
отношению к ракете (скорость реактивной струи), g - ускорение свободного падения.
Формула Циолковского определяет скорость, которую развивает летательный аппарат
под воздействием тяги ракетного двигателя, неизменной по направлению, при отсутствии
всех других сил. Эта скорость называется характеристической.
,
где:
— конечная (после выработки всего топлива) скорость летательного аппарата;
— удельный импульс ракетного двигателя (отношение тяги двигателя к секундному
расходу массы топлива); Уде́льный и́мпульс или уде́льная тя́га (англ. specific impulse) —
показатель эффективности реактивного двигателя. Иногда оба термина используются как
синонимы, имея в виду, что это, фактически, одна и та же характеристика. Удельная тяга
применяется обычно во внутренней баллистике, в то время как удельный импульс — во
внешней баллистике. Размерность удельного импульса есть размерность скорости, в
системе единиц СИ это метр в секунду.
— начальная масса летательного аппарата (полезная нагрузка + конструкция аппарата
+ топливо);
— конечная масса летательного аппарата (полезная нагрузка + конструкция).
Эта формула была выведена К. Э. Циолковским в рукописи «Ракета» 10 мая 1897 года (22
мая по григорианскому календарю).[1]
Ракета-носитель
(РН)
многоступенчатая баллистическая
ракета для выведения в космос
полезного груза (ИСЗ, АМС, КК и
др.). Ракетоносителями обычно
являются 2-4 ступенчатые ракеты,
сообщающие полезному грузу I II космическую скорость (рис.
73).
Ракетный двигатель (РД) реактивный
двигатель,
предназначенный для ракет и не
использующий
для
работы
окружающую среду. В РД
происходит
не
только
преобразование подводимой к
двигателю энергии (химической,
солнечной, ядерной и т. д.) в
кинетическую энергию движения
рабочего тела двигателя, но и
непосредственно
создается
движущая сила тяги в виде
реакции струи вытекающего из
двигателя рабочего тела. Таким
образом РД представляет собой
как бы сочетание собственно
двигателя и движителя.
Рис. 73
Удельная тяга РД определяется формулой:
.
В настоящее время широкое применение нашли только химические РД.
Ракетный двигатель твердого топлива (РДТТ) применяется около 2000 лет - широко в
ракетной артиллерии и ограниченно в космонавтике. Диапазон тяг РДТТ колеблется от
грамм до сотен тонн (для мощных РД). Топливо в виде зарядов (вначале - дымного
пороха, с конца XIX века - бездымного пороха, с середины ХХ века - специальные
составы) полностью помещается в камеру сгорания. После запуска горение обычно
продолжается до полного выгорания топлива, изменение тяги не регулируется. По
конструкции и эксплуатации наиболее прост, но имеет ряд недостатков: низкая удельная
тяга, однократность запуска и т. д. Устанавливается на некоторых РН США ("Скаут",
"Тор", "Титан"), Франции и Японии. Применяется также в качестве тормозных,
спасательных, корректирующих и т. д. систем (рис. 74).
Жидкостный ракетный двигатель (ЖРД) - РД, работающий на жидком ракетном
топливе. Предложен К. Э. Циолковским в 1903 году. Основной двигатель современной
космической техники. Тяга от долей грамма до сотен тонн. По назначению ЖРД делятся
на основные (маршевые), тормозные, корректирующие и т. д. В качестве топлива
применяют: из окислителей - кислород жидкий, четырехокись азота, перекись водорода;
из горючих - керосин, гидразин, аммиак жидкий, водород жидкий. Наиболее
перспективны сочетание жидких водорода и кислорода (РН "Энергия") (рис. 75).
Для увеличения удельной тяги перспективно использование ядерной энергии.
Экспериментальные образцы ядерных ракетных двигателей (ЯРД) разрабатывались с
середины 60-х годов в СССР и США. В настоящее время Россия является единственным
государством, располагающим маршевым ЯРД (рис. 76).
Продолжаются разработки электрических РД (ЭРД) - электротермических,
электромагнитных, ионных. Первые экспериментальные образцы ЭРД были созданы в
СССР в 1929-30 г.г.; в настоящее время ЭРД используются в качестве двигателей
ориентации КЛА России и США. Маршевый ионный двигатель установлен на АМС,
запущенной в конце 90-х гг. в США (рис. 77).
С точки зрения механики космического полета РД разделяются на:
1. Двигательные системы с ограниченной скоростью истечения w » 3 - 30 км/с,
определяемой наибольшей температурой реактивной струи (химические, ядерные и т. д.).
Они работают непродолжительное время (минуты, секунды) в атмосфере и вакууме на
малых активных участках траектории полета (сотни км).
2. Системы ограниченной мощности с отдельным источником энергии, от которого
зависит их эффективность (электрические и др.).
3. Системы с ограниченной тягой (парусные и радиоизотопные).
На активных участках полета движение КЛА зависит от работы его двигателей; на
пассивных участках траекторий на движение КЛА влияют силы притяжения со стороны
космических тел, давление света и солнечный ветер, а в верхних слоях атмосфер аэродинамические силы трения.
Основные характеристики пассивного движения КЛА можно определить при решении
задачи 2-х тел.
В центральном поле тяготения массивных космических тел КЛА движутся по
кеплеровским орбитам, причем:
1. Траектория движения КЛА прямолинейна в случае, когда его начальная скорость u 0 = 0
и КЛА равноускоренно падает к центру притяжения.
2. КЛА движутся по эллиптическим траекториям, когда начальная скорость направлена
под углом к центру притяжения, при
. По эллиптическим орбитам вокруг
Земли движутся ее ИСЗ, современные космические корабли и орбитальные станции, а
также АМС, вращающиеся вокруг исследуемых ими планет.
3. По параболическим траекториям при u0 = uII, когда конечная скорость КЛА в
бесконечно удаленной точке пространства равна нулю.
4. По гиперболическим траекториям (u0 > uII), почти неотличимым от прямолинейных на
большом удалении от центра притяжения.
Траектории межпланетных полетов различаются по форме, длительности перелета,
энергетическим затратам и другим факторам, зависящим от цели и особенностей
космического полета. Интересно отметить, что КЛА практически никогда не движутся по
прямой линии: траектории их движения (кроме некоторых идеализированных случаев)
представляют собой отрезки кривых II порядка (окружности, эллипса, параболы и
гиперболы), соединяющие орбиты космических тел или сами тела.
Выделяют 3 пассивных участка траекторий межпланетных полетов: 1) внутри "сферы
действия" Земли, в которой движение КЛА определяется только силой земного
притяжения; 2) от границы сферы действия Земли до границы сферы действия
космического тела - цели полета, самому длинному и продолжительному, на котором
движение КЛА определяется притяжением Солнца; 3) внутри сферы действия
космического тела - цели полета.
Выше уже отмечалось, что для выхода из сферы действия Земли КЛА должен иметь
скорость u > uII;. Добавочная скорость, которую находящийся на орбите искусственного
спутника КЛА должен обрести для того, чтобы выйти из сферы действия Земли,
называется скоростью выхода u в.
, где r - расстояние от
космического тела, RдÅ - радиус сферы действия Земли (RдÅ = 925000 км).
При запуске КЛА с поверхности Земли необходимо учитывать:
1)
скорость
и
направление
вращения
Земли
вокруг
своей
2) скорость и направление вращения Земли вокруг Солнца (uÅ = 29,785 км/с).
оси;
Весьма сложен требующий больших энергетических затрат запуск ИСЗ, вращающихся в
направлении, противоположном направлению вращения Земли вокруг своей оси; более
сложен запуск КЛА по траектории, не лежащей в плоскости эклиптики.
Рис. 79. Гелиоцентрические траектории в характерных случаях выхода из сферы действия Земли
Если скорость выхода совпадает по направлению со скоростью движения Земли vÅ ,
орбита КЛА, кроме перигелия, лежит вне орбиты Земли (рис. 79в).
При противоположной направленности скорости uв орбита КЛА, за исключением афелия,
лежит
внутри
орбиты
Земли
(рис.
79а).
При той же направленности и равенстве скоростей uв = uÅ орбита КЛА становится прямой,
по которой КЛА будет падать на Солнце около 64 суток (рис. 79г).
При uв = 0 орбита КЛА совпадает с орбитой Земли (рис. 79б).
Чем выше скорость uв КЛА, тем больше эксцентриситет его эллиптической орбиты. Путем
сравнительно несложных расчетов определяется значение vв, необходимое для того, чтобы
перигелий или афелий орбит КЛА лежал на орбите внешней или внутренней
планет,
.
Траектории полета КЛА, одновременно касающиеся орбит Земли и космических тел целей межпланетного полета, называются гомановскими траекториями (в честь
рассчитавшего их немецкого ученого В. Гоманна).
Для
планет:
внешних
планет:
.
Для
внутренних
, где r - среднее расстояние планетного тела от Солнца.
Продолжительность перелета по гомановской траектории рассчитывается по формуле:
средних солнечных суток.
При расчетах траектории межпланетного полета по гомановским траекториям необходимо
учитывать взаимное расположение (начальную конфигурацию) Земли, Солнца и планетыцели, характеристики и особенности движения планет по их орбитам. Например, полет к
Марсу по кратчайшей гомановской траектории займет всего 69,9d, к Юпитеру - 1,11 года,
к Плутону - 19,33 года. Однако реально оптимальное взаимное положение Земли, Солнца
и этих планет происходит исключительно редко и для уменьшения времени перелета
требуется повысить uв, что требует дополнительных энергозатрат. Поэтому, в числе
прочих причин, пилотируемые полеты к планетам Солнечной системы существенно
дороже и сложнее, нежели исследование этих планет с помощью АМС, которые могут
годами лететь к своим целям по самым экономичным траекториям. С учетом действия
возмущений со стороны планет и Солнца АМС и космические корабли должны иметь
двигатели для корректировки траектории движения.
При достижении сферы действия планеты-цели, для выхода на эллиптическую или
круговую орбиту вокруг нее КЛА должен уменьшить скорость до значения, меньшего II
космической для данной планеты.
В межпланетной навигации широко используется маневр КЛА в гравитационном поле
планет Солнечной системы.
При движении в центральном поле тяготения массивного космического тела на КЛА
действует сила притяжения со стороны этого тела, изменяющая скорость и направление
движения КЛА. Направленность и величина ускорения КЛА зависят от того, насколько
близко пролетит КЛА от космического тела и от угла j между направлениями входа и
выхода КЛА в сферу действия этого тела.
Скорость КЛА изменяется на величину:
Наибольшее ускорение КЛА приобретает при движении по траектории, проходящей на
минимальном расстоянии от космического тела, если скорость входа КЛА в сферу
действия равна I космического скорости uI у поверхности этого тела, при этом
.
При облете Луны КЛА может увеличить свою скорость на 1,68 км/с, при облете Венеры на 7,328 км/с, при облете Юпитера - на 42,73 км/с. Скорость выхода КЛА из сферы
действия планеты можно значительно увеличить включением двигателей в момент
прохождения перицентра.
На рис. 80-81 приведены некоторые расчетные траектории межпланетных перелетов.
Рис. 80. Гомановские траектории перелета
(С, З, П, П - Солнце, Земля, внешняя
и внутренняя планеты, 0 и 1 - индексы начала Рис. 81. Полет к Солнцу через Юпитер
и конца перелета). Углы начальной конфигурации
- З0СП0 и З0СП¢0
Астронавтика - раздел космонавтики, исследующий проблемы межзвездных полетов. В
настоящее время изучает в основном теоретические проблемы механики перелета,
поскольку современная наука не располагает сведениями для решения технических
вопросов достижения звезд.
Для межзвездного полета КЛА должен выйти за пределы сферы действия Солнца, равной
9× 1012 км. Межзвездные расстояния огромны: до ближайшей звезды 270000 а.е.; внутри
описанной вокруг Солнца сферы радиусом 10 пк находится всего около 50 звезд.
В настоящее время в полет за пределы Солнечной системы отправились АМС "Пионер-10
и -11" и "Вояджер-1 и -2", которые удалятся на расстояние 1 светового года через тысячи
лет.
Существующие и даже перспективные виды РД не пригодны или малопригодны для
межзвездных перелетов, поскольку не могут обеспечить разгон КЛА до скорости свыше
0,1 скорости света с.
К ближайшим из звезд теоретически возможны лишь полеты "в один конец"
автоматических межзвездных зондов (АМЗ) или пилотируемые перелеты с целью
колонизации подходящих планет с экипажем в состоянии "обратимой смерти"
(гибернации) или со сменой поколений внутри корабля, что требует решения множества
не только технических, но и этических, психологических, биологических проблем (экипаж
никогда не возвратится на Землю; большую часть жизни или даже всю жизнь при смене
поколений ему предстоит провести внутри корабля; необходимо создание полностью
замкнутой экосистемы КЛА и т. д.); еще до старта земные астрономические наблюдения
должны дать гарантии существования планет земной группы с подходящими для жизни
условиями у звезды - цели полета (иначе полет теряет смысл).
"Голубой мечтой" современной астронавтики является теоретически идеальный
квантовый (фотонный) РД с w = c - единственно пригодный для осуществления
межзвездных перелетов в пределах Галактики (рис. 78).
Движение физических тел со скоростями, близкими к скорости света, рассматриваются в
общей теории относительности (ОТО), исследующей пространственно-временные
закономерности любых физических процессов.
В
рамках
ОТО
формула
вид:
Циолковского
обобщается
и
принимает
,
где z - число Циолковского, m0 - начальная, m1 - конечная массы КЛА, u 1 - конечная
скорость КЛА в земной системе отсчета, w - скорость реактивной струи относительно
корабля.
Скорости света не сможет достигнуть даже фотонный звездолет при w = c,
поскольку:
.
Полет со скоростью выше скорости света согласно современной науке невозможен для
любых материальных объектов. Однако (теоретически) звездолет может перемещаться со
скоростью, близкой скорости света,
.
Возможны варианты межзвездного полета:
1. Полет в 3 этапа: разгон КЛА до наибольшей скорости; полет по инерции с
выключенными
двигателями;
торможение
до
нулевой
скорости.
2. Полет в 2 этапа с постоянным ускорением: первую половину пути КЛА увеличивает
скорость с ускорением g~ gÅ = 10 м/с2, а затем начинает торможение с тем же ускорением.
Согласно основным положениям ОТО для наблюдателя на борту КЛА при приближении к
скорости света все физические процессы будут замедляться в
раз, и во столько
же раз будут сокращаться расстояния вдоль направления движения КЛА: пространство и
время как бы "сжимаются". В системе отсчета корабля он будет неподвижен, а
относительно Земли и цели полета будет перемещаться со скоростью u £ c.
Собственное (корабельное) время полета и независимое время, протекающее с момента
старта на Земле, рассчитываются по разным формулам:
и
- функции гиперболического
гиперболического синуса, r - расстояние до цели полета.
, где
косинуса
и
При непрерывном ускорении g = 10 м/с2 полет до звезды a Центавра займет по
корабельным часам 3,6 года, по земным - 4,5 года; полет к центру Галактики займет по
корабельным часам Тк = 19,72 года, по земным ТÅ = 27000 лет; полет к галактике М31
("туманности Андромеды"), ближайшей из спиральных галактик, займет соответственно
Тк = 28 лет и ТÅ = 3,5 миллиона лет!
Такова плата за межзвездные полеты согласно "парадоксу близнецов": облетевшие полГалактики и постаревшие на десятки лет астронавты возвратятся на Землю тысячи и
миллионы лет спустя после старта. Помимо чисто этических проблем вернувшихся из, по
сути, "полета в один конец" пришельцев из далекого прошлого в мир будущего, встает
важная проблема ценности доставленной астронавтами информации: за время полета
наука на Земле не стоит на месте!
Очень важны энергетические проблемы межзвездных полетов: если для достижения II
космической скорости межпланетного пилотируемого перелета Земля - Марс будет
затрачена энергия около 8,4× 109 кВт× ч (вырабатываемой электростанцией мощностью
100 МВт за 8,5 часов), то для разгона КЛА до 0,2с потребуется энергия 1015 кВт× ч - вся
энергия, вырабатываемая электростанциями Земли за 10 лет. Увеличение скорости до 0,4 с
влечет увеличение расхода энергии в 16 раз при 100 % КПД двигателей! Запасы топлива
для термоядерного РД составят свыше 99 % массы КЛА. Для синтеза антивещества для
единственного полета фотонного звездолета требуется такое количество энергии, что
современная наука не может указать его источника в переделах Солнечной системы.
Таким образом, по законам физики на современном уровне развития земной цивилизации
межзвездные пилотируемые полеты КЛА практически невозможны. Исследования
ближайших звезд межзвездными беспилотными АМЗ вполне возможны (в настоящее
время в США и России разрабатываются проекты запуска АМЗ к Проксиме Центавра,
звезде Барнарда и некоторым другим объектам в середине XXI века). Имеющие несколько
десятков тонн массы полезной нагрузки АМЗ будут разгоняться до скорости 0,1-0,2с
солнечными, радиоизотопными или термоядерными РД, время полета составит десятки
или даже сотни лет.
Космическая скорость (первая v1, вторая v2, третья v3 и четвёртая v4) — это
минимальная скорость, при которой какое-либо тело в свободном движении с
поверхности небесного тела сможет:

v1 (круговая скорость) — стать спутником небесного тела (то есть вращаться по круговой
орбите вокруг НТ на нулевой или пренебрежимо малой высоте относительно
поверхности);

v2 (параболическая скорость, скорость убегания) — преодолеть гравитационное

притяжение небесного тела и уйти на бесконечность;
v3 — покинуть звёздную систему, преодолев притяжение звезды;

v4 — покинуть галактику.
Третья и четвёртая космические скорости используются редко. Вторая космическая
скорость обычно определяется в предположении отсутствия каких-либо других небесных
тел (например, для Луны скорость убегания равна 2,4 км/с, несмотря на то, что в
действительности для удаления тела на бесконечность с поверхности Луны необходимо
преодолеть притяжение Земли, Солнца и Галактики).
Между первой и второй космическими скоростями существует простое соотношение:
Квадрат круговой скорости (первой космической скорости) с точностью до знака равен
ньютоновскому потенциалу Φ на поверхности небесного тела (при выборе нулевого
потенциала на бесконечности):
где M — масса планеты, R — радиус небесного тела, G — гравитационная постоянная.
Квадрат скорости убегания (второй космической скорости) равен удвоенному
ньютоновскому потенциалу, взятому с обратным знаком:
Пе́рвая косми́ческая ско́рость (кругова́я ско́рость) — минимальная скорость, которую
необходимо придать объекту, чтобы вывести его на геоцентрическую орбиту. Иными
словами, первая космическая скорость — это минимальная скорость, при которой тело,
движущееся горизонтально над поверхностью планеты, не упадёт на неё, а будет
двигаться по круговой орбите.
Вычисление
В инерциальной системе отсчёта на объект, движущийся по круговой орбите вокруг Земли
будет действовать только одна сила — сила тяготения Земли. При этом движение объекта
не будет ни равномерным, ни равноускоренным. Происходит это потому, что скорость и
ускорение (величины не скалярные, а векторные) в данном случае не удовлетворяют
условиям равномерности/равноускоренности движения — то есть движения с постоянной
(по величине и направлению) скоростью/ускорением. Действительно — вектор скорости
будет постоянно направлен по касательной к поверхности Земли, а вектор ускорения —
перпендикулярно ему к центру Земли, при этом по мере движения по орбите эти векторы
постоянно будут менять свое направление. Поэтому в инерциальной системе отсчета
такое движение часто называют «движение по круговой орбите с постоянной по модулю
скоростью».
Часто для удобства вычисления первой космической скорости переходят к рассмотрению
этого движения в неинерциальной системе отсчета — относительно Земли. В этом случае
объект на орбите будет находиться в состоянии покоя, так как на него будут действовать
уже две силы: центробежная сила и сила тяготения. Соответственно, для вычисления
первой космической скорости необходимо рассмотреть равенство этих сил.
Точнее, на тело действует одна сила - сила тяготения, она же - центростремительная.
Центробежная сила действует на Землю. Центростремительная сила, вычисляемая из
условия вращательного движения равна силе тяготения. Отсюда, приравниванием этих
формул, вычисляется скорость.
,
,
где m — масса объекта, M — масса планеты, G — гравитационная постоянная, —
первая космическая скорость, R — радиус планеты. Подставляя численные значения (для
Земли M = 5,97·1024 кг, R = 6 371 км), найдем
7,9 км/с
Первую космическую скорость можно определить через ускорение свободного падения.
Поскольку
, то
Втора́я косми́ческая ско́рость (параболи́ческая ско́рость, ско́рость освобожде́ния,
ско́рость убега́ния) — наименьшая скорость, которую необходимо придать объекту
(например, космическому аппарату), масса которого пренебрежимо мала по сравнению с
массой небесного тела (например, планеты), для преодоления гравитационного
притяжения этого небесного тела и покидания замкнутой орбиты вокруг него.
Предполагается, что после приобретения телом этой скорости оно более не получает
негравитационного ускорения (двигатель выключен, атмосфера отсутствует).
Вторая космическая скорость определяется радиусом и массой небесного тела, поэтому
она своя для каждого небесного тела (для каждой планеты) и является его
характеристикой. Для Земли вторая космическая скорость равна 11,2 км/с. Тело, имеющее
около Земли такую скорость, покидает окрестности Земли и становится спутником
Солнца. Для Солнца вторая космическая скорость составляет 617,7 км/с.
Параболической вторая космическая скорость называется потому, что тела, имеющие при
старте скорость, в точности равную второй космической, движутся по дуге параболы
относительно небесного тела. Однако, если энергии телу придано чуть больше, его
траектория перестает быть параболой и становится гиперболой; если чуть меньше, то она
превращается в эллипс. В общем случае все они являются коническими сечениями.
Для получения формулы второй космической скорости удобно обратить задачу —
спросить, какую скорость получит тело на поверхности планеты, если будет падать на неё
из бесконечности. Очевидно, что это именно та скорость, которую надо придать телу на
поверхности планеты, чтобы вывести его за пределы её гравитационного влияния.
Запишем затем закон сохранения энергии
где слева стоят кинетическая и потенциальная энергии на поверхности планеты
(потенциальная энергия отрицательна, так как точка отсчета взята на бесконечности),
справа то же, но на бесконечности (покоящееся тело на границе гравитационного влияния
— энергия равна нулю). Здесь m — масса пробного тела, M — масса планеты, R —
радиус планеты, G — гравитационная постоянная, v — вторая космическая скорость.
Решая это уравнение относительно v2, получим
Между первой и второй космическими скоростями существует простое соотношение:
Квадрат скорости убегания равен удвоенному ньютоновскому потенциалу в данной точке
(например, на поверхности небесного тела):
Вторая космическая скорость для различных объектов
Вторая космическая скорость (скорость освобождения) на поверхности некоторых небесных тел
Небесное тело
Масса (по отношению к массе Земли)
2-я космическая скорость, км/с
Луна
0,0123
2,4
Меркурий
0,055
4,3
Марс
0,108
5,0
Венера
0,82
10,22
Земля
1
11,2
Вторая космическая скорость (скорость освобождения) на поверхности некоторых небесных тел
Небесное тело
Масса (по отношению к массе Земли)
2-я космическая скорость, км/с
Уран
14,5
22,0
Нептун
17,5
24,0
Сатурн
95,3
36,0
Юпитер
318,3
61,0
Солнце
333 000
617,7
Нейтронная звезда 666 000
200 000
Кварковая звезда
833 500
?
Чёрная дыра
832 500 - 5,6·1015
>299 792,458
Тре́тья косми́ческая ско́рость — минимальная скорость, которую необходимо придать
находящемуся вблизи поверхности Земли телу, чтобы оно могло преодолеть
гравитационное притяжение Земли и Солнца и покинуть пределы Солнечной системы[1].
Для расчёта третьей космической скорости можно воспользоваться следующей
формулой[2]:
где v — орбитальная скорость планеты, v2 — вторая космическая скорость для планеты.
Подставляя численные значения (для Земли v = 29,783 км/с, v2 = 11,182 км/с), найдем
16,650 км/с
При старте с Земли, наилучшим образом используя осевое вращение (≈0,5 км/с) и
орбитальное движение планеты (≈29,8 км/с), космический аппарат может достичь третьей
космической скорости уже при ~16,6 км/с[1] относительно Земли. Для исключения влияния
атмосферного сопротивления предполагается, что космический аппарат приобретает эту
скорость за пределами атмосферы Земли. Наиболее энергетически выгодный старт для
достижения третьей космической скорости должен осуществляться вблизи экватора,
движение объекта должно быть сонаправлено осевому вращению Земли и орбитальному
движению Земли вокруг Солнца. При этом скорость движения аппарата относительно
Солнца составит
29,8 + 16,6 + 0,5 = 46,9 км/с.
Траектория аппарата, достигшего третьей космической скорости, будет частью ветви
параболы, а скорость относительно Солнца будет асимптотически стремиться к нулю.
На 2012 год ещё ни один космический аппарат не покидал окрестностей Земли с третьей
космической скоростью. Наибольшей скоростью покидания Земли обладал КА Новые
горизонты — 16,21 км/с, но за счёт гравитационного маневра у Юпитера, он покинет
Солнечную систему со скоростью около 30 км/с после окончания основной части своей
миссии. Аналогичным образом ускорялись и другие КА, уже покинувшие Солнечную
систему (Вояджер-1, Вояджер-2, Пионер-10 и Пионер-11). Все они покидали окрестности
Земли со скоростями, существенно меньшими третьей космической.
Четвёртая косми́ческая ско́рость — минимально необходимая скорость тела,
позволяющая преодолеть притяжение галактики в данной точке.
Четвёртая космическая скорость не постоянна для всех точек галактики, а зависит от
координаты. По оценкам, в районе нашего Солнца четвёртая космическая скорость
составляет около 550 км/с. Значение сильно зависит не только (и не столько) от
расстояния до центра Галактики, но и от распределения масс вещества по Галактике, о
которых пока нет точных данных, ввиду того что видимая материя составляет лишь
малую часть общей гравитирующей массы, а все остальное — скрытая масса. Вне диска
Галактики распределение масс приблизительно сферически симметрично, как следует из
измерений скоростей шаровых скоплений и других объектов сферической подсистемы.
Четвертая космическая скорость численно равна квадратному корню из гравитационного
потенциала в данной точке галактики (если выбрать гравитационный потенциал равным
нулю на бесконечности):
,
где φ — гравитационный потенциал.
Примеры



Скорость движения самого Солнца вокруг центра Галактики составляет примерно
217 км/с, и если бы оно двигалось примерно вдвое-втрое быстрее, то со временем
покинуло бы Млечный Путь.
Одна из звёзд двойной системы из-за разрыва сверхмассивной чёрной дырой
(объект Стрелец A*, находящийся в центре нашей Галактики) может приобрести
значительный импульс, иногда достаточный для преодоления притяжения
Галактики (вплоть до 4000 км/с)[1]
Пульсар B1508+55[2], удалённый от Земли на 7700 световых лет, движется со
скоростью 1100 километров в секунду, что в два раза больше четвёртой
космической скорости в районе Солнца (550 км/c).
Космические летательные аппараты (КЛА) разделяются на искусственные спутники
Земли (ИСЗ) и межпланетные летательные аппараты (МЛА). Искусственные спутники
Земли предназначены для полетов в непосредственной близости от Земли, а
межпланетные летательные аппараты — для полетов в межпланетном пространстве.
В этом их основное различие, так как при полете они испытывают воздействие различных
гравитационных полей: ИСЗ — гравитационного поля Земли, а МЛА — гравитационных
полей Земли, Солнца и других планет. Воздействие же гравитационных полей является
одним из факторов, определяющих траекторию полета КЛА. Траектория полета
космического летательного аппарата состоит из следующих участков:
— выведения на орбиту;
— полета в космическом пространстве;
— возвращения в плотные слои атмосферы и посадки.
При полете КЛА должны производить различные маневры: переход с траектории взлета
на орбиту спутника, промежуточные изменения траектории, необходимые для выхода на
межпланетную траекторию, встречи и стыковки одного аппарата с другим и маневры на
конечном участке полета. Межпланетные летательные аппараты могут не возвращаться
обратно на Землю, а совершать облет других планет и посадку на них или стать
«искусственными планетами» Солнечной системы. Искусственные спутники Земли, как
правило, летают по замкнутым орбитам, которые имеют форму круга или эллипса.
Космические летательные аппараты движутся по более сложным траекториям, форма
которых определяется целью полета.
Космический аппарат (КА) — общее название технических устройств, используемых
для выполнения разнообразных задач в космическом пространстве, а также проведения
исследовательских и иного рода работ на поверхности различных небесных тел.
Средствами доставки космических аппаратов на орбиту служат ракеты-носители или
самолёты.
Космический аппарат, одной из основных задач которого является транспортировка
людей или оборудования в верхней части земной атмосферы — так называемом, ближнем
космосе, называют космическим кораблём (КК) или космическим летательным аппаратом
(КЛА)[1][2].
Космический летательный аппарат
Области использования космических аппаратов обуславливают их разделение по
следующим группам:




суборбитальные;
околоземные орбитальные, движущиеся по геоцентрическим орбитам искусственных
спутников Земли;
межпланетные (экспедиционные);
напланетные.
Принято различать автоматические спутники (ИСЗ) Земли и пилотируемые космические
аппараты. К пилотируемым космическим аппаратам, в частности относят все виды
пилотируемых космических кораблей (КК) и орбитальных космических станций (ОС).
(Несмотря на то, что современные орбитальные станции совершают свой полёт в области
ближнего космоса, и формально могут называться «Космическими летательными
аппаратами», в сложившейся традиции, их называют «Космическими аппаратами».)
Название «Космический летательный аппарат» иногда также используется для
обозначения активных (то есть маневрирующих) ИСЗ, с целью подчёркивания их отличий
от пассивных спутников. В большинстве же случаев значения терминов «Космический
летательный аппарат» и «Космический аппарат» синонимичны и взаимозаменяемы.
В активно исследуемых в последнее время проектах создания орбитально-гиперзвуковых
летательных аппаратов как частей авиационно-космических систем (АКС) часто
используют ещё названия воздушно-космический аппарат (ВКА), обозначая космопланы и
космолёты АКС, предназначенные для выполнения управляемого полёта, как в
безвоздушном космическом пространстве, так и в плотной атмосфере Земли.
В то время как стран, имеющих ИСЗ — несколько десятков, наиболее сложные
технологии автоматических возвращаемых и межпланетных КА освоили всего несколько
стран — СССР/Россия, США, Китай, Япония, Индия, Европа/ESA. Пилотируемые КК
имеют только первые три из них (кроме того, Япония и Европа имеют КА, посещаемые
людьми на орбите, в виде модулей и грузовиков МКС). Также только первые три из них
имеют технологии перехвата ИСЗ на орбите (хотя Япония и Европа близки к ней ввиду
проведения стыковок).
В 2005 году состоялось 55 запусков космических аппаратов (самих аппаратов было
больше, так как за один запуск может выводиться несколько аппаратов). На долю России
пришлось 26 запусков. Число коммерческих запусков составило 18.
Космический аппарат
Классификация
По режиму работы различают следующие типы космических аппаратов[3]:






искусственные спутники Земли — общее название всех аппаратов, находящихся на
геоцентрической орбите, то есть вращающихся вокруг Земли
автоматические межпланетные станции (космические зонды) — аппараты,
осуществляющие перелёт между Землёй и другими космическими телами
Солнечной системы; при этом они могут как выходить на орбиту вокруг
изучаемого тела, так и исследовать их с пролётных траекторий, некоторые
аппараты после этого направляются за пределы Солнечной системы
космические корабли, автоматические или пилотируемые, — используются для
доставки грузов и человека на орбиту Земли; существуют планы полётов на орбиты
других планет
орбитальные станции — аппараты, предназначенные для долговременного
пребывания и работы людей на орбите Земли
спускаемые аппараты — используются для доставки людей и материалов с орбиты
вокруг планеты или межпланетной траектории на поверхность планеты
планетоходы — автоматические лабораторные комплексы или транспортные
средства, для перемещения по поверхности планеты и другого небесного тела
По наличию функции возвращения:


Возвращаемые — предусматривают возвращения людей и материалов на Землю,
осуществляя мягкую либо жёсткую посадку
Невозвращаемые — при выработке ресурса обычно сходят с орбиты и сгорают в
атмосфере
По выполняемым функциям выделяют следующие классы[4]:






метеорологические
навигационные
спутники связи, телевещания, телекоммуникационные спутники
научно-исследовательские
o геофизические
o геодезические
o астрономические
o дистанционного зондирования Земли
разведывательные и военные спутники
другие
Многие космические аппараты выполняют сразу несколько функций.
Также по массовым характеристикам:







фемто- — до 100 г
пико- — до 1 кг
нано- — 1-10 кг
микро- — 10-100 кг
мини- — 100—500 кг
малые — 500—1000 кг
большие — более 1000 кг[источник не указан 1674 дня]

Пилотируемый космический аппарат, космический корабль Союз, с членами
экипажа МКС на борту

Автоматическая обсерватория «Хаббл» на орбите вокруг Земли

Автоматический космический аппарат «Кассини-Гюйгенс», исследующий
планету Сатурн, кольца и его спутники
(рисунок художника)

Шаттл «Дискавери», сфотографированный с Международной космической
станции.
Особенности полёта
В общем случае, в полёте космического аппарата выделяются участок выведения, участок
орбитального полёта и участок посадки. На участке выведения космический аппарат
должен приобрести необходимую космическую скорость в заданном направлении.
Орбитальный участок характеризуется инерциальным движением аппарата в соответствии
с законами небесной механики. Посадочный участок призван погасить скорость
возвращающегося аппарата до допустимой посадочной скорости.
Бортовые системы
Космический аппарат состоит из нескольких составных частей, прежде всего — это
целевая аппаратура, которая обеспечивает выполнение стоящей перед космическим
аппаратом задачи. Помимо целевой аппаратуры обычно присутствует целый ряд
служебных систем, которые обеспечивают длительное функционирование аппарата в
условиях космического пространства, это: системы энергообеспечения, терморегуляции,
радиационной защиты, управления движением, ориентации, аварийного спасения,
посадки, управления, отделения от носителя, разделения и стыковки, бортового
радиокомплекса, жизнеобеспечения. В зависимости от выполняемой космическим
аппаратом функции отдельные из перечисленных служебных систем могут отсутствовать,
например, спутники связи не имеют систем аварийного спасения, жизнеобеспечения.
Подавляющее большинство систем космического аппарата требуют электропитания, в
качестве источника электроэнергии обычно используется связка из солнечных батарей и
химических аккумуляторов. Реже используются иные источники, такие как топливные
элементы, радиоизотопные батареи, ядерные реакторы, одноразовые гальванические
элементы.
Система обеспечения температурного режима
Космический аппарат непрерывно получает тепло от внутренних источников (приборы,
агрегаты и т. д.) и от внешних: прямого солнечного излучения, отражённого от планеты
излучения, собственного излучения планеты, трения об остатки атмосферы планеты на
высоте аппарата. Также аппарат теряет тепло в виде излучения. Многие узлы космических
аппаратов требовательны к температурному режиму, не терпят перегрева или
переохлаждения. Поддержанием баланса между получаемой тепловой энергией и её
отдачей, перераспределением тепловой энергией между конструкциями аппарата и таким
образом обеспечением заданной температуры занимается система обеспечения теплового
режима.
Система управления
Осуществляет управление двигательной установкой аппарата с целью обеспечения
ориентации аппарата, выполнения манёвров. Обычно имеет связи с целевой аппаратурой,
другими служебными подсистемами с целью контроля и управления их состоянием. Как
правило, способна обмениваться посредством бортового радиокомплекса с наземными
службами управления.
Система связи
Для обеспечения контроля состояния космического аппарата, управления, передачи
информации с целевой аппаратуры требуется канал связи с наземным комплексом
управления. В основном для этого используется радиосвязь. При большом удалении КА
от Земли требуются остронаправленные антенны и системы их наведения.
Система жизнеобеспечения
Необходима для пилотируемых КА, а также для аппаратов, на борту которых
осуществляются биологические эксперименты. Включает запасы необходимых веществ, а
также системы регенерации и утилизации.
Система ориентации
Включает устройства определения текущей ориентации КА (солнечный датчик, звёздные
датчики и т. п.) и исполнительные органы (двигатели ориентации и силовые гироскопы).
Двигательная установка
Позволяет менять скорость и направление движения КА. Обычно используется
химический ракетный двигатель, но это могут быть и электрические, ядерные и другие
двигатели; может применяться также солнечный парус.
Система аварийного спасения
Характерна для пилотируемых космических аппаратов, а также для аппаратов с ядерными
реакторами (УС-А) и ядерными боезарядами (Р-36орб).
Космические корабли в фантастике
Освоение космического пространства является одним из главных сюжетов научной
фантастики. В частности, научная фантастика описывает возможные типы и классы
космических кораблей и фактически выдвигает гипотезы о характере их эксплуатации.
Космические корабли для перемещения внутри звёздной системы, в частности между
планетами, называются у некоторых авторов планетолётами. Как правило, они
используют реактивную тягу, подобно современным космическим аппаратам. Однако, в
отличие от них, научно-фантастические планетолёты (как и перспективные) создают
реактивную тягу, используя технологически более прогрессивные двигатели (в частности:
импульсные, ионные, ядерные, термоядерные). Иногда такие корабли называются просто
ракетами.
Для перемещений на межзвёздные и межгалактические расстояния служат звездолёты.
Современная технология не позволяет создавать аппараты для межзвёздных
перемещений, обладающие приемлемой скоростью. В научной фантастике фигурируют
как досветовые (движущиеся на досветовых скоростях), так и сверхсветовые корабли
(движущиеся со сверхсветовой скоростью). Досветовые звездолёты могут использовать в
качестве маршевых двигателей фотонную установку. В сверхсветовых звездолётах
наиболее часто используются гипер- (для перемещения в подпространстве) или варпдвигатели (искривляющие пространство, окружающее корабль). Наиболее яркий пример
звездолётов с гипердвигателями — звездолёты в фильме «Звёздные врата» и сериале
«Звёздные врата SG-1» (например, земные корабли класа «BC-304» «Дедал». Пример
звездолётов на варп-двигателях — звездолёты в сериалах и фильмах Звездный Путь
(например, все Энтерпрайзы и классы кораблей, к которым они принадлежат).
Литература
Мост в космос. М., «Известия», 1971.
Венера раскрывает тайны. М., «Машиностроение», 1969.
Покорение космоса. М., «Машиностроение», 1969.
Воронцов-Вельяминов Б. А. Очерки о Вселенной М., «Наука», 1969.
Успехи СССР в исследовании космического пространства. М., «Наука», 1969.
Урсул А. Д. Освоение космоса. М., «Мысль», 1967.
Коваль А. Д., Успенский Г. Р., Яснов В. П. Космос человеку. М., «Машиностроение»,
1971.
Мартынов Д. Я. Планеты. Решенные и нерешенные проблемы. М., «Наука», 1970.
Конашенков В. Н., Кондратьев К. Я. Новое о Венере и Марсе. Л., Гидрометеоиздат,
1970.
Передвижная лаборатория на Луне «Луноход-1». Под ред. акад. А. П. Виноградова. М.,
«Наука», 1971.
Асташенков П. Т. Академик С. П. Королев. М., «Машиностроение», 1969.
Космонавтика. Маленькая энциклопедия. М., «Советская энциклопедия», 1970.
Дмитриев А. Ю. и др. От космических кораблей к орбитальным станциям. М.,
«Машиностроение», 1971.
Космическая эра. Прогнозы на 2001 год. Перевод с англ. М., «Мир», 1970.
Кузнецов Б. Г. Наука в 2000 году. М.. «Наука» 1969.
Александров С.Г., Федоров Р.Е. 'Советские спутники и космические корабли' \\2-е
издание дополненное и переработанное - Москва: Академия наук СССР, 1961 - с.440
Алексеев К. Б., Бебенин Г. Г. Управление космическими
летательными аппаратами. М., «Машиностроение», 1974, 340 с.