Космический корабль тоже летательный аппарат, но только предназначен он для передвижения в безвоздушном пространстве. Летать по воздуху можно гораздо быстрее, чем плыть по воде или передвигаться по земле, а в безвоздушном пространстве можно развивать еще большие скорости, но, чем больше скорость, тем важнее вес конструкции. Увеличение веса космического корабля приводит к очень большому увеличению веса ракетной системы, которая выводит корабль в запланированный район космического пространства.
Поэтому все, что находится на борту космического корабля, должно весить как можно меньше, и ничего не должно быть лишнего. Это требование создает одну из самых больших трудностей для конструкторов космических кораблей.
Из каких основных частей состоит космический корабль? Космические аппараты делятся на два класса: обитаемые (на борту их находится экипаж из нескольких человек) и необитаемые (на борту их устанавливается научная аппаратура, которая автоматически передает на Землю все данные измерений). Мы будем рассматривать только обитаемые космические корабли. Первым обитаемым космическим кораблем, на котором совершил свой полет Ю. А. Гагарин, был «Восток». За ним следуют корабли из серии «Восход». Это уже не одноместные, как «Восток», а многоместные аппараты. На космическом корабле «Восход» впервые в мире был совершен групповой полет трех летчиков-космонавтов - Комарова, Феоктистова, Егорова.
Следующая серия космических кораблей, созданных в Советском Союзе, получила название «Союз». Корабли этой серии гораздо сложнее по устройству, чем их предшественники, и задачи, которые они могут выполнять, также сложнее. В США также были созданы космические корабли различных типов.
Рассмотрим общую схему устройства обитаемого космического корабля на примере американского корабля «Аполлон».
Рис. 10. Схема трехступенчатой ракеты с космическим кораблем и системой спасения.
На рисунке 10 приведена схема общего вида ракетной системы «Сатурн» и пристыкованного к ней космического корабля «Аполлон». Космический корабль находится между третьей ступенью ракеты и устройством, которое крепится к космическому кораблю на ферме,- оно называется системой аварийного спасения. Для чего предназначено это устройство? При работе двигателя ракеты или ее системы управления во время запуска ракеты не исключается появление неполадок. Иногда эти неполадки могут привести к аварии - ракета упадет на Землю. Что при этом может произойти? Компоненты топлива смешаются, и образуется море огня, в котором окажутся и ракета и космический корабль. Больше того, при смешении компонентов топлива могут образовываться и взрывчатые смеси. Следовательно, если по какой-либо причине произойдет авария, необходимо корабль увести от ракеты на некоторое расстояние и только после этого приземлиться. При этих условиях ни взрывы, ни пожар для космонавтов не будут опасны. Вот для этой цели и служит система аварийного спасения (сокращенно САС).
В систему САС входят основной и управляющий двигатели, работающие на твердом топливе. Если на систему САС поступает сигнал об аварийном состоянии ракеты, она срабатывает. Космический корабль отделяется от ракеты, а пороховые двигатели системы аварийного спасения уводят космический корабль вверх и в сторону. Когда пороховой двигатель заканчивает работу, из космического корабля выбрасывается парашют и корабль плавно опускается на Землю. Система САС предназначена для спасения космонавтов в случае создания аварийной ситуации, в период запуска ракеты-носителя и полета ее на активном участке.
Если запуск ракеты-носителя прошел нормально и полет на активном участке успешно завершается, надобность в системе аварийного спасения отпадает. После вывода космического корабля на околоземную орбиту эта система становится бесполезной. Поэтому перед выходом космического корабля на орбиту система аварийного спасения отбрасывается от корабля как ненужный балласт.
Система аварийного спасения непосредственно крепится к так называемому спускаемому или возвращаемому аппарату космического корабля. Почему он имеет такое название? Мы уже говорили, что космический корабль, отправляющийся в космический полет, состоит из нескольких частей. А вот на Землю из космического полета возвращается всего лишь одна его составная часть, которая поэтому и называется возвращаемым аппаратом. Возвращаемый, или спускаемый, аппарат, в отличие от других частей космического корабля, имеет толстые стенки и специальную форму, наиболее выгодную с точки зрения полета в атмосфере Земли с большими скоростями. Возвращаемый аппарат, или командный отсек,- это место, где находятся космонавты во время вывода космического корабля на орбиту и, конечно, во время спуска на Землю. В нем устанавливается большая часть аппаратуры, с помощью которой управляют кораблем. Так как командный отсек предназначен для спуска на Землю космонавтов, то в нем располагаются также и парашюты, с помощью которых производится торможение космического корабля в атмосфере, а затем и плавный спуск.
За спускаемым аппаратом идет отсек, называемый орбитальным. В этом отсеке устанавливается научная аппаратура, необходимая для проведения специальных исследований в космосе, а также системы, обеспечивающие корабль всем необходимым: воздухом, электроэнергией и др. Орбитальный отсек после выполнения космическим кораблем задания на Землю не возвращается. Его очень тонкие стенки не способны выдержать тот нагрев, которому подвергается возвращаемый аппарат при спуске на Землю, проходя плотные слои атмосферы. Поэтому, войдя в атмосферу, орбитальный отсек сгорает, подобно метеору.
В космических кораблях, предназначенных для полета в дальний космос с высадкой людей на другие небесные тела, необходимо иметь еще один отсек. В этом отсеке космонавты могут спускаться на поверхность планеты, а когда нужно, взлетать с нее.
Мы перечислили основные части современного космического корабля. Теперь посмотрим, как обеспечивается жизнедеятельность экипажа и работоспособность аппаратуры, устанавливаемой на борту корабля.
Для обеспечения жизнедеятельности человека требуется немало. Начнем с того, что человек не может существовать ни при очень низких, ни при очень высоких температурах. Регулятором температуры на земном шаре является атмосфера, т. е. воздух. А как обстоит дело с температурой на космическом корабле? Известно, что существует три вида передачи тепла от одного тела к другому - теплопроводность, конвекция и излучение. Для передачи тепла теплопроводностью и конвекцией нужен передатчик тепла. Следовательно, в космосе эти виды теплопередачи невозможны. Космический корабль, находясь в межпланетном пространстве, получает тепло от Солнца, Земли и других планет исключительно излучением. Стоит создать тень из тонкого листа какого-либо материала, который преградит путь лучам Солнца (или свету от других планет) к поверхности космического корабля - и он перестанет нагреваться. Поэтому теплоизолировать космический корабль в безвоздушном пространстве нетрудно.
Однако при полете в космическом пространстве приходится опасаться не перегрева корабля солнечными лучами или его переохлаждения в результате излучения тепла стенками в окружающее пространство, а перегрева от тепла, которое выделяется внутри самого космического корабля. За счет чего может повышаться температура в корабле? Во-первых, сам человек является источником, непрерывно излучающим тепло, а во-вторых, космический корабль - это очень сложная машина, оборудованная многими приборами и системами, работа которых связана с выделением большого количества тепла. Перед системой, обеспечивающей жизнедеятельность членов экипажа корабля, стоит очень важная задача - все тепло, выделяемое и человеком, и приборами, своевременно вывести за пределы отсеков корабля и обеспечить поддержание температуры в них на уровне, который требуется для нормального существования человека и работы приборов.
Как можно в условиях космоса, где тепло передается только лучеиспусканием, обеспечить необходимый температурный режим в космическом корабле? Вы знаете, что летом, когда светит знойное Солнце, все ходят в светлой одежде, в которой менее ощущается жара. В чем тут дело? Оказывается, светлая поверхность в отличие от темной плохо поглощает лучистую энергию. Она ее отражает и поэтому гораздо слабее нагревается.
Вот этим свойством тел в зависимости от цвета окраски в большей или меньшей степени поглощать или отражать лучистую энергию можно воспользоваться для регулирования температуры внутри космического корабля. Имеются такие вещества (они называются термофототропами), которые изменяют свою окраску в зависимости от температуры нагрева. При повышении температуры они начинают обесцвечиваться и тем сильнее, чем выше температура их нагрева. Наоборот, при охлаждении они темнеют. Такое свойство термофототропов может оказаться весьма полезным, если их применять в системе терморегулирования космических кораблей. Ведь термофототропы позволяют поддерживать температуру какого-либо объекта на определенном уровне автоматически, без применения каких-либо механизмов, подогревателей или охладителей. Вследствие этого система терморегулирования с применением термофототропов будет иметь небольшую массу (а это для космических кораблей очень важно), для приведения ее в действие не потребуется затрат энергии. (Системы терморегулирования, работающие без потребления энергии, называются пассивными.)
Существуют другие пассивные системы терморегулирования. Все они обладают одним важным свойством - малой массой. Однако они ненадежны в работе, особенно при длительной эксплуатации. Поэтому космические корабли, как правило, оборудуются так называемыми активными системами регулирования температуры. Отличительной особенностью таких систем является возможность изменения режима работы. Активная система регулирования температуры подобна батарее системы центрального отопления - если вам нужно, чтобы в комнате было холоднее, вы перекрываете доступ горячей воды в батарею. Наоборот, если нужно поднять температуру в комнате, перекрывной кран открывается полностью.
Задача системы терморегулирования - поддерживать температуру воздуха в кабине корабля в пределах обычной, комнатной, т. е. 15 - 20°С. Если помещение обогревается с помощью батарей центрального отопления, то температура в любом месте помещения практически устанавливается одна и та же. Почему около горячей батареи и вдалеке от нее разница в температуре воздуха бывает очень незначительной? Это объясняется тем, что в помещении идет непрерывное перемешивание теплых и холодных слоев воздуха. Теплый (легкий) воздух поднимается вверх, холодный (тяжелый) опускается вниз. Такое движение (конвекция) воздуха обусловлено наличием силы тяжести. В космическом корабле все невесомо. Следовательно, там не может быть конвекции, т. е. перемешивания воздуха и выравнивания температуры по всему объему кабины. Нет естественной конвекции, но ее создают искусственно.
Для этой цели в системе терморегулирования предусматривается установка нескольких вентиляторов. Вентиляторы, приводимые в движение электромотором, заставляют воздух непрерывно циркулировать по кабине корабля. Благодаря этому тепло, выделяемое телом человека или каким-либо прибором, не скапливается в одном месте, а равномерно распределяется по всему объему.
Рис. 11. Схема охлаждения воздуха кабины космического корабля.
Практика показала, что в космическом корабле тепла образуется всегда больше, чем излучается в окружающее пространство через стенки. Поэтому в нем целесообразно устанавливать батареи, по которым нужно прокачивать холодную жидкость. Этой жидкости будет отдавать тепло прогоняемый с помощью вентилятора воздух кабины (см. рис. 11), охлаждаясь при этом. В зависимости от температуры жидкости в радиаторе, а также его размеров можно отвадить тепла больше или меньше и таким образом поддерживать температуру внутри кабины корабля на требуемом уровне. Радиатор, охлаждающий воздух, служит и еще для одной цели. Вы знаете, что при дыхании человек выдыхает в окружающую атмосферу газ, в котором содержится значительно меньше кислорода, чем в воздухе, но зато больше углекислого газа и водяных паров. Если водяные пары не удалять из атмосферы, они будут в ней накапливаться, пока не наступит состояние насыщения. Насыщенный пар будет конденсироваться на всех приборах, стенках корабля, все отсыреет. Конечно, в таких условиях человеку длительное время жить и работать вредно, да и не все приборы при такой влажности могут нормально функционировать.
Радиаторы, о которых мы говорили, помогают удалять излишки водяных паров из атмосферы кабины космического корабля. Вы замечали, что происходит с холодным предметом, внесенным с улицы зимой в теплую комнату? Он сразу же покрывается мельчайшими капельками воды. Откуда они взялись? Из воздуха. В воздухе всегда содержатся в том или ином количестве водяные пары. При комнатной температуре (+20°С) в 1 м³ воздуха может содержаться влаги в виде пара до 17 г. С повышением температуры воздуха повышается и возможное содержание влаги, и наоборот: с понижением температуры в воздухе может находиться меньше водяных паров. Вот почему на холодных предметах, внесенных в теплое помещение, и выпадает влага в виде росы.
В космическом корабле холодным предметом служит радиатор, по которому прокачивается холодная жидкость. Как только в воздухе кабины накапливается слишком много водяных паров, она из воздуха, омывающего трубки радиатора, конденсируются на них в виде росы. Таким образом, радиатор служит не только как средство охлаждения воздуха, но одновременно является его осушителем. Так как радиатор выполняет сразу две задачи - охлаждает и осушает воздух, его называют холодильно-сушильным аппаратом.
Итак, для того чтобы поддерживать в кабине космического корабля нормальную температуру и влажность воздуха, необходимо иметь в системе терморегулирования жидкость, которая должна непрерывно охлаждаться, иначе она не сможет выполнить своей роли - отводить излишки тепла из кабины корабля. Как же охлаждать жидкость? Охладить жидкость, конечно, не проблема, если есть обычный электрохолодильник. Но электрохолодильники на космических кораблях не устанавливают, да они там и не нужны. Космическое пространство тем и отличается от земных условий, что там одновременно хватает и тепла, и холода. Оказывается, чтобы охладить жидкость, с помощью которой поддерживаются на заданном уровне температура и влажность воздуха внутри кабины, ее достаточно на некоторое время поместить в космическое пространство, но так, чтобы она находилась в тени.
В системе терморегулирования, помимо вентиляторов, приводящих в движение воздух, предусматриваются насосы. Их задача - перекачивать жидкость из радиатора, находящегося внутри кабины, в радиатор, установленный на внешней стороне оболочки космического корабля, т. е. в космическом пространстве. Эти два радиатора связаны друг с другом трубопроводами, на которых имеются клапаны и датчики, замеряющие температуру жидкости на входе и выходе из радиаторов. В зависимости от показаний этих датчиков регулируется скорость перекачки жидкости из одного радиатора в другой, т. е. количество тепла, отводимого из кабины корабля.
Какими же свойствами должна обладать жидкость, применяемая в системе регулирования температуры? Так как один из радиаторов находится в космическом пространстве, где возможны очень низкие температуры, то одно из главных требований к жидкости - низкая температура затвердевания. Действительно, если жидкость во внешнем радиаторе замерзнет, то система регулирования температуры выйдет из строя.
Поддержание температуры внутри космического корабля на уровне, при котором сохраняется работоспособность человека, очень важная задача. Жить и работать ни в холоде, ни в жаре человек не может. А может ли человек существовать без воздуха? Конечно, нет. Да и такого вопроса перед нами никогда не возникает, так как воздух на Земле находится повсюду. Воздух заполняет и кабину космического корабля. Есть ли разница в обеспечении человека воздухом на Земле и в кабине космического корабля? Воздушное пространство на Земле имеет большой объем. Сколько бы мы ни дышали, сколько бы ни потребляли кислорода для других нужд, его содержание в воздухе практически не меняется.
В кабине космического корабля другое положение. Во-первых, объем воздуха в ней очень мал и, кроме того, нет естественного регулятора состава атмосферы, так как нет растений, которые поглощали бы углекислый газ и выделяли кислород. Поэтому очень скоро люди, находящиеся в кабине космического корабля, начнут ощущать недостаток кислорода для дыхания. Человек нормально себя чувствует, если в атмосфере содержится не менее 19% кислорода. При меньшем содержании кислорода дышать становится трудно. В космическом корабле на одного члена экипажа приходится свободный объем = 1,5 - 2,0 м³. Расчеты показывают, что уже через 1,5 - 1,6 ч воздух в кабине делается непригодным для нормального дыхания.
Следовательно, космический корабль нужно оборудовать системой, которая подпитывала бы его атмосферу кислородом. А откуда взять кислород? Конечно, можно запасать кислород на борту корабля в виде сжатого газа в специальных баллонах. По мере необходимости газ из баллона можно выпускать в кабину. Но такой вид хранения запаса кислорода мало пригоден для космических кораблей. Дело в том, что металлические баллоны, в которых газ находится под большим давлением, очень много весят. Поэтому этот простой способ хранения кислорода на космических кораблях не применяется. Но ведь газообразный кислород можно превратить в жидкость. Плотность жидкого кислорода почти в 1000 раз больше плотности газообразного, вследствие чего для его хранения (одной и той же массы) потребуется гораздо меньшая емкость. Кроме того, жидкий кислород можно хранить под небольшим давлением. Следовательно, стенки сосуда могут быть тонкими.
Однако применение жидкого кислорода на борту корабля сопряжено с некоторыми трудностями. Очень просто подать в атмосферу кабины космического корабля кислород, если он находится в газообразном состоянии, труднее, если он жидкий. Жидкость предварительно нужно превратить в газ, а для этого нагреть. Нагревание кислорода необходимо еще и потому, что его пары могут иметь температуру, близкую к температуре кипения кислорода, т. е. - 183°С. Такой холодный кислород нельзя впускать в кабину, дышать им, конечно, невозможно. Его следует подогреть по крайней мере до 15 - 18°С.
Для газификации жидкого кислорода и нагревания паров потребуются специальные приспособления, что усложнит систему обеспечения кислородом. Нужно еще помнить и о том,что человек в процессе дыхания не только потребляет кислород, находящийся в воздухе, но одновременно выделяет углекислый газ. В час человек выделяет около 20 л углекислого газа. Углекислый газ, как известно, не является отравляющим веществом, однако дышать воздухом, в котором углекислого газа содержится больше 1 - 2%, человеку трудно.
Чтобы воздух кабины космического корабля был пригоден для дыхания, необходимо не только добавлять в него кислород, но и одновременно удалять из него углекислый газ. Для этого удобно было бы иметь на борту космического корабля такое вещество, которое выделяет кислород и в то же время поглощает из воздуха углекислый газ. Такие вещества существуют. Вы знаете, что окись металла - это соединение кислорода с металлом. Ржавчина, например, это окись железа. Окисляются и другие металлы, в том числе и щелочные (натрий, калий).
Щелочные металлы, соединяясь с кислородом, образуют не только окиси,но и так называемые перекиси и надперекиси. В перекисях и надперекисях щелочных металлов кислорода содержится значительно больше, чем в окисях. Формула окиси натрия Na₂O, а надперекиси NaO₂. При действии влаги надперекись натрия разлагается с выделением чистого кислорода и образованием щелочи: 4NaO₂ + 2Н₂О → 4NaOH + 3O₂.
Надперекиси щелочных металлов оказались очень удобными веществами для получения из них кислорода в условиях космического корабля и очистки воздуха кабины от излишков углекислого газа. Ведь щелочь (NaOH), которая выделяется при разложении надперекиси щелочного металла, очень охотно соединяется с углекислым газом. Расчет показывает, что на каждые 20 - 25 л кислорода, выделяющегося при разложении надперекиси натрия, образуется натронная щелочь в количестве, достаточном для связывания 20 л углекислого газа.
Связывание углекислого газа щелочью состоит в том, что между ними происходит химическая реакция: СО₂ + 2NaOH → Na₂CO + Н₂О. В результате реакции образуются углекислый натрий (сода) и вода. Соотношение между кислородом и щелочью, образующимися при разложении надперекисей щелочных металлов, оказалось очень выгодным, так как человек в среднем в час потребляет 25 А кислорода и выделяет за то же время 20 л углекислого газа.
Надперекись щелочных металлов разлагается при взаимодействии с водой. А откуда для этого взять воду? Оказывается, об этом беспокоиться не нужно. Мы уже говорили, что человек при дыхании выделяет не только углекислый газ, но и водяные пары. Влаги, содержащейся в выдыхаемом воздухе, с избытком хватает для разложения необходимого количества надперекиси. Конечно, мы знаем, что потребление кислорода зависит от глубины и частоты дыхания. Вы сидите за столом и спокойно дышите - потребляете одно количество кислорода. А если пробежитесь или физически поработаете, вы дышите глубоко и часто, поэтому и кислорода потребляете больше, чем при спокойном дыхании. Члены экипажа космического корабля будут тоже потреблять неодинаковое количество кислорода в разное время суток. Во время сна и отдыха потребление кислорода минимально, когда же выполняется работа, связанная с движением,- потребление кислорода резко увеличивается.
За счет вдыхаемого кислорода в организме происходят те или иные окислительные процессы. В результате протекания этих процессов образуются водяные пары и углекислый газ. Если организм больше потребляет кислорода, значит, он и больше выделяет углекислого газа и паров воды. Следовательно, организм как бы автоматически поддерживает содержание влаги в воздухе в таком количестве, которое необходимо для разложения соответствующего количества надперекиси щелочного металла.
Рис. 12. Схема подпитки атмосферы кабины космического корабля кислородом и очистки от углекислого газа.
Схема очистки воздуха от углекислого газа и подпитки его кислородом показана на рисунке 12. Воздух кабины прогоняется вентилятором через патроны с надперекисью натрия или калия. Из патронов воздух выходит уже обогащенный кислородом и очищенный от углекислого газа.
В кабине устанавливается датчик, контролирующий содержание кислорода в воздухе. Если датчик показывает, что содержание кислорода в воздухе становится слишком малым, на моторы вентиляторов подается сигнал на увеличение числа оборотов, вследствие чего скорость прохождения воздуха через патроны с надперекисью увеличивается, а следовательно, увеличивается и количество влаги (которая находится в воздухе), попадающей в патрон за одно и то же время. Больше влаги - больше образуется кислорода. Если в воздухе кабины содержится кислорода выше нормы, то от датчиков на моторы вентиляторов поступает сигнал на уменьшение числа оборотов.
Дорогие участники экспедиции! Мы начинаем с вами Третий полёт по программе Звёздного пути Мастеров. Экипаж подготовлен. Мы уже немало узнали о звёздном небе. А теперь - самое главное. При помощи чего мы будем осваивать космическое пространство? Спросите своих друзей: на чём летают в космосе? Многие, наверняка, ответят - на ракете! А вот и не верно. Давайте разберёмся с этим вопросом.
Что такое ракета?
Это и петарда, и вид военного оружия, и, конечно, аппарат, который летит в космос. Только в космонавтике он называется ракета-носитель . (Неправильно иногда называют ракетоноситель , потому что несут не ракету, а ракета сама выводит на орбиту космические устройства).
Ракета-носитель - аппарат, действующий по принципу реактивного движения и предназначенный для выведения в космическое пространство космических кораблей, спутников, орбитальных станций и другой полезной нагрузки. На сегодняшний день это единственно известное науке транспортное средство, способное вывести на орбиту космический аппарат.
Это самая мощная российская ракета-носитель «Протон-М».
Чтобы выйти на околоземную орбиту, надо преодолеть силу земного прятяжения, то есть гравитацию Земли. Она очень велика, поэтому ракета должна двигаться с очень большой скоростью. Ракете нужно много топлива. Вы видите внизу несколько топливных баков первой ступени. Когда топливо в них заканчивается, первая ступень отделяется и падает (в океан), таким образом, не является больше балластом для ракеты. Также происходит со второй, третьей ступенью. В итоге, на орбиту выводится только сам космический аппарат, расположенный в носовой части ракеты.
Космические аппараты.
Итак, мы уже знаем, чтобы преодолеть земное притяжение и вывести на орбиту космический аппарат, нам понадобится ракета-носитель. А какие же бывают космические аппараты?
Искусственный спутник Земли (ИСЗ ) - космический аппарат, вращающийся вокруг Земли. Используются для исследований, экспериментов, связи, телекоммуникаций и других целей.
Вот он, первый в мире искусственный спутник Земли, запущенный в Советском Союзе в 1957 году. Совсем небольшой, правда?
В настоящее время более 40 стран запускают свои спутники.
Это первый французский спутник, запущенный в 1965 году. Его назвали Астерикс.
Космические корабли - используются для доставки грузов и человека на орбиту Земли и их возвращения. Бывают автоматические и пилотируемые.
Это наш, российский пилотируемый космический корабль последнего поколения «Союз ТМА-М». Сейчас он находится в космосе. Его вывела на орбиту ракета-носитель «Союз-ФГ».
Американские учёные разработали другую систему запуска людей и грузов в космос.
Космическая транспортная система , более известная как Спе́йс ша́ттл (от англ. Space shuttle - космический челнок ) - американский многоразовый транспортный космический корабль. Шаттл запускается в космос с помощью ракет-носителей, осуществляет манёвры на орбите как космический корабль и возвращается на Землю как самолёт. Больше всех полётов совершил шаттл «Дискавери».
А это - запуск шаттла «Индевор». Первый полёт «Индевор» совершил в 1992 году. Планируется, что Шаттл «Индевор» завершит программу Спейс шаттл. Старт его последней миссии запланирован на февраль 2011 года.
Третьей страной, сумевшей выйти в космос, является Китай.
Китайский космический корабль Шеньчжоу («Волшебная лодка»). По конструкции и внешнему виду напоминает Союз и был разработан с помощью России, однако не является точной копией российских «Союзов».
Куда же направляются космические корабли? К звёздам? Пока ещё нет. Могут облететь вокруг Земли, могут добраться до Луны или пристыковаться к космической станции.
Международная космическая станция (МКС ) - пилотируемая орбитальная станция, космический исследовательский комплекс. МКС - совместный международный проект, в котором участвуют шестнадцать стран (в алфавитном порядке): Бельгия, Бразилия, Великобритания, Германия, Дания, Испания, Италия, Канада, Нидерланды, Норвегия, Россия, США, Франция, Швейцария, Швеция, Япония.
Станция собирается из модулей прямо на орбите. Модули - отдельные части, постепенно доставляются транспортными кораблями. Питание получает от солнечных батарей.
Но важно не только вырваться из земного притяжения и оказаться в космосе. Космонавту нужно ещё безопасно вернуться на Землю. Для этого используют спускаемые аппараты.
Спускаемые аппараты - используются для доставки людей и материалов с орбиты вокруг планеты или межпланетной траектории на поверхность планеты.
Спуск спускаемого аппарата на парашюте - заключительный этап космического путешествия при возвращении на Землю. Парашют служит для смягчения посадки и торможения искусственных спутников и космических аппаратов с экипажем.
Это - спускаемый аппарат Юрия Гагарина, первого человека, полетевшего в космос 12 апреля 1961 года. В честь 50-летия со дня этого события 2011 год назван Годом Космонавтики.
А может ли человек долететь до другой планеты? Пока нет. Единственное небесное тело, куда удалось высадиться людям - спутник Земли Луна.
В 1969 году американские астронавты высадились на Луне. Долететь им помог пилотируемый космический корабль «Апполон 11». На орбите Луны от корабля отстыковался лунный модуль и прилунился на поверхности. Пробыв на поверхности 21 час, астронавты отправились обратно на взлётном модуле. А на поверхности Луны осталась посадочная часть. Снаружи на ней укрепили табличку с картой полушарий Земли и словами «Здесь люди с планеты Земля впервые ступили на Луну. Июль 1969 г. новой эры. Мы пришли с миром от имени всего Человечества». Какие хорошие слова!
А как же всё-таки с исследованием других планет? Возможно ли это? Да. Для этого существуют планетоходы.
Планетоходы - автоматические лабораторные комплексы или транспортные средства, для перемещения по поверхности планеты и другого небесного тела.
Первый в мире планетоход «Луна-1» был запущен доставлен на поверхность Луны 17 ноября 1970 года советской межпланетной станцией «Луна-17» и проработал на её поверхности до 29 сентября 1971 года (в этот день был проведён последний успешный сеанс связи с аппаратом).
Луноход «Луна-1». Проработал на Луне почти год, после чего так и остался на поверхности Луны. НО... В 2007 году учёные, проводившие лазерное зондирование Луны, его там НЕ ОБНАРУЖИЛИ! Что с ним случилось? Попал метеорит? Или?...
Сколько ещё загадок таит космос? Сколько связано с самой ближайшей к нам планетой - Марсом! И вот американским учёным удалось отправить на эту красную планету целых два марсохода.
Много проблем было с запуском марсоходов. Пока не догадались дать им собственные имена. В 2003 году в США провели настоящий конкурс названий для новых марсоходов. Победила 9-летняя девочка, сирота из Сибири, которую удочерила американская семья. Она предложила назвать их Spirit («Дух») и Opportunity («Возможность»). Эти имена были выбраны из 10 тысяч других.
Третьего января 2011года исполнилось семь лет с того момента, как марсоход «Spirit» (на фотографии выше) начал работу на поверхности Марса. «Spirit» увяз в песках в апреле 2009 года и не выходил на связь с Землей с марта 2010 года. В настоящее время не известно, жив ли еще этот марсоход.
Между тем, его близнец по имени «Opportunity» в настоящее время исследует 90-метровый в диаметре кратер.
А этот марсоход только готовится к старту.
Это целая марсианская научная лаборатория, которая готовится к отправке на Марс в 2011 году. Она будет в несколько раз больше и тяжелее существующих марсоходов-близнецов.
И наконец, поговорим о звездолётах. Существуют ли они в реальности или это только фантастика? Существуют!
Звездолёт - космический аппарат (космический корабль), способный перемещаться между звёздными системами или даже галактиками.
Для того, чтобы космический аппарат стал звездолётом, достаточно, чтобы он набрал третью космическую скорость. В настоящее время звездолётами такого типа являются покинувшие Солнечную систему аппараты «Пионер-10», «Пионер-11», «Вояджер-1», «Вояджер-2».
Это «Пионер-10 » (США) - беспилотный космический аппарат, предназначенный, главным образом, для изучения Юпитера. Это был первый аппарат, пролетевший мимо Юпитера и сфотографировавший его из космоса. Аппарат-близнец «Пионер-11» исследовал также Сатурн.
Он был запущен 2 марта 1972 года. В 1983 году миновал орбиту Плутона и стал первым запущенным с Земли аппаратом, покинувшим пределы Солнечной системы.
Однако, за пределами Солнечной системы с «Пионером-10» стали происходить загадочные явления. Его начала тормозить сила неизвестного происхождения. Последний сигнал от «Пионера-10» был получен 23 января 2003 года. Сообщалось, что он направляется в сторону Альдебарана. Если с ним ничего не случится по пути, он достигнет окрестностей звезды через 2 миллиона лет. Такой вот долгий полёт... На борту аппарата закреплена золотая пластина, где для инопланетян указано местонахождение Земли, а также записаны ряд изображений и звуков.
Космический туризм
Конечно, многим хочется побывать в космосе, увидеть Землю с высоты, звёздное небо гораздо ближе... Только ли космонавты могут туда отправиться? Не только. Уже несколько лет успешно развивается космический туризм.
В настоящее время единственной используемой целью космического туризма является Международная космическая станция (МКС). Полёты осуществляются при помощи российских космических кораблей Союз. Уже 7 космических туристов удачно совершили свой вояж, пробыв в космосе несколько дней. Последним был Ги Лалиберте́ - основатель и руководитель компании Цирк дю Солей (Цирк Солнца). Правда, путёвка в космос стоит очень дорого, от 20 до 40 миллионов долларов.
Есть и другой вариант. Точнее, скоро будет.
Пилотируемый корабль Спэйс Шип Ту (SpaceShipTwo) (он в середине) поднимают специальным самолетом-катамараном «Белый рыцарь» на высоту 14 км, где отстыковывают от самолёта. После отстыковки должен включаться собственный твердотопливный двигатель, и SpaceShipTwo поднимется на высоту 50 км. Здесь произойдет отключение двигателей, и на высоту 100 км аппарат поднимется по инерции. Затем он разворачивается и начинает падать на Землю, на высоте 20 км крылья аппарата занимают положение для планирования, и SpaceShipTwo приземляется.
Всего 6 минут он будет находиться в космическом пространстве, и его пассажиры (6 человек) смогут ощутить все прелести невесомости и полюбоваться видом из иллюминаторов.
Правда, эти 6 минут тоже будут стоить недёшево - 200 тыс. долларов. Но пилот, совершавший пробный полёт, говорит, что они того стоят. Билеты уже продаются!
В мире фантастики
Итак, мы очень кратко познакомились с основными космическими летательными аппаратами, существующими сегодня. В заключение поговорим о тех аппаратах, существование которых наука пока не подтверждает. В редакции газет, на телевидение, в интернет часто поступают такие фотографии летающих объектов, посещающих нашу Землю.
Что это? Летающая тарелка инопланетного происхождения, чудеса компьютерной графики и что-то ещё? Мы пока не знаем. Но вы-то уж точно узнаете!
Полёты к звёздам всегда привлекали внимание писателей-фантастов, режиссёров, сценаристов.
Вот так выглядит космический летательный аппарат Пепелац в фильме Г.Данелия «Кин-дза-дза».
В сленге специалистов по ракетно-космической технике слово «пепелац» стало с юмором обозначать одноступенчатую ракету-носитель вертикального старта и посадки, а также нелепые и экзотические конструкции космических аппаратов и средств выведения.
Однако, то, что сегодня кажется фантастикой, скоро может стать реальностью. Мы смеёмся до сих пор над любимым фильмом, а американская частная компания решила воплотить эти идеи.
Этот «пепелац» появился через десяток лет после фильма и он, действительно, летал, правда под именем «Roton».
Один из самых известных зарубежных фантастических фильмов - Star Trek (Звёздный путь), киноэпопея из многих частей, созданная Джимом Родденберри. Там команда исследователей космоса отправляется в полёт между галактиками на звездолёте Энтенпрайз.
В честь легендарного Энтерпрайза были названы некоторые реальные космические корабли.
Звездолёт «Вояджер». Более совершенный, продолживший исследовательскую миссию Энтерпрайза.
Материал из Википедии , www.cosmoworld.ru , из новостных лент.
Как видите, реальность и фантастика не так уж далеки друг от друга. В этом полёте вам предстоит создать свой космический летательный аппарат. Вы можете выбрать любую разновидность существующих аппаратов: ракету-носитель, спутник, космический корабль, космическую станцию, планетоход и др. А можете изобразить звездолёт из мира фантастики.
Другие темы в этом полете:
- Виртуальная экскурсия «Космические аппараты»
- Тема 1. Конструируем космические аппараты
- Тема 2. Изображаем космические аппараты
В маленьком городке, затерянном в пустынном районе Калифорнии, никому не известный любитель-одиночка пытается тягаться со знаменитыми на весь мир миллиардерами и корпорациями за право строить космические корабли для отправки грузов на околоземную орбиту. У него не хватает помощников и недостаточно ресурсов. Но, несмотря на все трудности, он собирается довести свое дело до конца.
Джо Паппалардо
Дейв Мастен внимательно смотрит на экран своего компьютера. Его палец на мгновение завис над кнопкой мыши. Дейв знает, что вот-вот он откроет письмо от агентства DARPA, и это письмо изменит его жизнь независимо от того, что там написано. Он либо получит финансирование, либо будет вынужден навсегда расстаться со своей мечтой.
Две новости
Это настоящая поворотная точка — ведь на кону вопрос об участии в программе XS-1, финансируемой DARPA, цель которой — строительство многоразового беспилотного космоплана, способного выдержать десять запусков за десять дней, разгоняться до скорости свыше 10 М и с помощью дополнительной ступени доставлять на низкую околоземную орбиту полезный груз весом более 1,5 т. При этом стоимость каждого запуска не должна превышать $5 млн. Дейв Мастен — вечный аутсайдер, беженец из Кремниевой долины, предприниматель-отшельник в области космической индустрии — еще никогда не был столь близок к созданию полноценной космической системы, как в этот раз. Если его компания станет одним из трех участников проекта XS-1, Дейв тут же получит грант в размере $3 млн и дополнительные финансовые вливания в следующем году. А стоимость будущего контракта может превысить $140 млн!
В случае отказа компания Дейва так и останется никому не известной мелкой фирмой, влачащей жалкое существование и лелеющей хрупкую мечту о строительстве орбитальных космических аппаратов. Но, что еще хуже, будет упущена редкая возможность воплотить в жизнь задумку Мастена. Государственные программы космических полетов исторически отдавали предпочтение (по сути, это было требованием) космическим аппаратам, которым для посадки необходим аэродром либо огромный парашют. Мастен предложил создать ракету с вертикальным взлетом и вертикальной посадкой — такую, что при возвращении на Землю ей не понадобится ни посадочная полоса, ни парашют. Программа XS-1 представила удачный шанс осуществить эту идею, но если удача вдруг отвернется и шанс участвовать в ней выпадет другому, то кто знает, откроет ли правительство новые источники финансирования в будущем.
Итак, одно электронное письмо, два совершенно разных пути, один из которых ведет прямиком в космос. Мастен кликает мышкой и начинает читать — медленно, вникая в каждое слово. Закончив, он поворачивается к инженерам, собравшимся у него за спиной, и с невозмутимым выражением лица объявляет: «У меня две новости — хорошая и плохая. Хорошая новость в том, что нас отобрали для участия в XS-1! Плохая — что нас отобрали для участия в XS-1».
Кластер у космопорта
Местность на севере пустыни Мохаве больше напоминает кадры из фильма-катастрофы: заброшенные заправочные станции, изрисованные граффити, и разбитые дороги, на которых кое-где встречаются тушки сбитых животных, лишь подкрепляют это впечатление. Горы, красующиеся вдали на горизонте, неумолимый солнечный зной и кажущееся бесконечным безоблачное голубое небо.
Однако эта сбивающая с толку пустота обманчива: на западе Соединенных Штатов расположена авиационная база Эдвардс (R-2508) — главный испытательный полигон в стране. 50 000 квадратных километров закрытого воздушного пространства то и дело рассекают боевые самолеты. Именно здесь 68 лет назад Чак Йегер стал первым летчиком, превысившим скорость звука в управляемом горизонтальном полете.
Запрет на полеты пассажирских и частных самолетов, однако, не распространяется на резидентов расположенного неподалеку аэрокосмического порта в Мохаве, в 2004 году получившего статус первого коммерческого космопорта в стране. В том же году сюда перебрался и Мастен — сразу после того, как стартап, в котором он работал инженером-программистом, был куплен коммуникационным гигантом Cisco Systems. Из нескольких пустующих зданий, предложенных Дейву при переезде, тот остановил свой выбор на заброшенных казармах морской пехоты, построенных в 1940-х годах. Здание нуждалось в серьезном ремонте: крыша текла, а стены и углы были густо украшены паутиной. Для Дейва это место оказалось идеальным: благодаря высоким шестиметровым потолкам тут могли уместиться все летательные аппараты, которые он и трое его работников конструировали в то время. Еще одним плюсом стала возможность «застолбить» несколько стартовых площадок и осуществлять с них пробные пуски.
На протяжении нескольких лет о существовании компании Masten Space Systems знало лишь несколько специалистов в области космических технологий и несколько соседей-резидентов космопорта, среди которых числятся признанные гиганты индустрии вроде Scaled Composites, положившей начало частным инвестициям в космос, Virgin Galactic Ричарда Брэнсона и Vulcan Stratolaunch Systems Пола Аллена. Их просторные ангары буквально напичканы сложным оборудованием, которое стоит дороже, чем вся MSS вместе взятая. Однако подобная конкуренция не помешала детищу Мастена в 2009 году выиграть $1 млн в устроенном NASA соревновании по строительству лунного посадочного модуля. После этого о компании вдруг заговорили, и Дейв начал получать заказы — кроме NASA, его ракеты стали пользоваться популярностью у известных университетов страны и даже в министерстве обороны — для проведения высотных научных экспериментов и исследований.
Компьютерный макет космического корабля XS-1 с вертикальными взлетом-посадкой, проектируемого компанией Masten Space Systems
После официального включения в программу XS-1 авторитет MSS вырос еще сильнее — в соперничестве с корпорацией Boeing и крупной военно-промышленной компанией Northrop Grumman Мастен выглядел весьма солидно. Помимо этих гигантов индустрии через партнерство с Boeing в проекте задействована Blue Origin — частная аэрокосмическая компания, принадлежащая Джеффу Безосу, а также уже упоминавшиеся Scaled Composites и Virgin Galactic, сотрудничающие с Northrop Grumman. Сама же MSS решила объединить усилия с еще одной небольшой компанией из Мохаве — XCOR Aerospace. Итак, в гонке по созданию многоразового космического грузовика Дейву предстояло схлестнуться с самыми маститыми и отлично обеспеченными корпорациями. До следующего этапа — оценки промежуточных результатов и принятия решения о дальнейшем финансировании — оставалось всего лишь тринадцать месяцев.
Лучше, чем в «Боинге»
Здание MSS находится в таком же состоянии, как и тогда, когда его занял Мастен. Крыша все так же течет, и можно случайно наткнуться на ядовитого паука. По периметру расставлены ящики с инструментами. Кроме баннеров с названием компании, доски, исписанной уравнениями, и американского флага на стенах ничего нет. Центр ангара занимает ракета Xaero-B, она держится на четырех металлических ножках, над которыми находятся два объемных бака сферической формы. Один из них заполняется изопропиловым спиртом, в другой заливается жидкий кислород. Чуть выше по кругу располагаются дополнительные баки с гелием. Они необходимы для работы двигателей реактивной системы управления, предназначенной для контроля пространственного положения корабля. Двигатель в нижней части ракеты крепится в кардановом подвесе, чтобы обеспечить управляемость этой странной насекомоподобной конструкции.
Несколько сотрудников заняты подготовкой Xaero-B к совместному с Университетом Колорадо (Боулдер, США) эксперименту, в котором планируется проверить, сможет ли корабль поддерживать связь с наземными телескопами и участвовать в поиске экзопланет.
Компания Мастена привлекает определенный тип инженеров-механиков, настоящих фанатов своего дела. «Я проходил практику в Boeing в отделе двигателей для модели 777, — рассказывает 26-летний инженер Кайл Ниберг. — Boeing — очень хорошая компания. Но если честно, мне не по душе сидеть в офисе днями напролет. Я представил, что следующие 40 лет моей жизни пройдут так, и здорово перепугался. В небольшой частной компании вроде MSS инженеры могут испытать всю гамму эмоций при воплощении в жизнь своих задумок — от эйфории до полного разочарования. Такое редко где встретишь».
Заправка в точке Лагранжа
Основным направлением деятельности Мастена всегда было создание ракеты, предназначенной для перевозки грузов, а не астронавтов, своего рода «рабочей лошадки». Такие корабли обязательно понадобятся, например, для транспортировки кислорода и водорода с лунной поверхности до заправочной станции, которую однажды поместят в одной из точек Лагранжа между Землей и Луной. Именно поэтому Мастен закладывает в свои разработки принцип вертикального взлета и посадки. «Это единственный из известных мне способов, который сработает на поверхности любого твердого тела в Солнечной системе, — объясняет он. — Ведь самолет или шаттл на Луне не посадишь!»
Кроме того, вертикальные взлет-посадка упрощают повторное использование космического корабля. Некоторые ракеты Мастена уже совершили несколько сотен полетов, подготовка к повторному пуску занимает не более одного дня. По условиям программы XS-1 нужно осуществить десять стартов в течение десяти дней — для MSS это давно стало обычным делом. Здесь Дейв сильно опередил своих конкурентов, которым пока что не удалось сделать это ни разу.
Скромность и трудолюбие
Итак, агентство DARPA объявило, что все три участника программы XS-1 допущены до фазы 1B, на осуществление которой каждая компания получит дополнительно $6 млн. Основными задачами фазы 1 были проведение проектных работ и подготовка инфраструктуры — другими словами, надо было продемонстрировать, что компания сможет работать в XS-1. В фазе 1B участники должны перейти к пробным пускам, собрать соответствующие данные и продолжить совершенствование конструкции, чтобы показать, как они планируют достичь финальной цели. Результаты фазы 1B необходимо предоставить следующим летом, а первый полет XS-1 на орбиту запланирован на 2018 год.
Неважно, каков будет итог этого соревнования, но сам факт, что Дейву удалось продвинуться настолько далеко, может в корне перевернуть индустрию частных космических проектов. «Это полностью меняет условия игры, — полагает Ханна Кернер, исполнительный директор Space Frontier Foundation, бывший инженер NASA. — Агентство DARPA не просто предоставило частным компаниям возможность участвовать в государственной космической программе, но и признало в недавно возникших небольших компаниях потенциально серьезных игроков». Даже если на мгновение забыть об участии в XS-1, MSS все равно сложно назвать компанией-аутсайдером. В августе у нее открылся новый офис на мысе Канаверал — в космическом центре в штате Флорида, который с недавнего времени начал функционировать как хаб для коммерческих запусков в космос. В этом же бизнес-центре, находящемся неподалеку от Космического центра Кеннеди, расположился офис компании SpaceX.
Несмотря на это, у MSS по‑прежнему не хватает людей и ресурсов, и она все так же представляет собой группу инженеров-романтиков, которые сверлят, долбят молотками и паяют в своем ангаре по соседству с богатыми крупными компаниями. И невольно начинаешь за них болеть — хочется, чтобы у них все получилось.
«Я думаю, мы обязательно потягаемся с нашими конкурентами», — вот и все, что ответил Мастен на вопрос о шансах на успех в XS-1. Он не видит смысла обещать золотые горы, хотя у многих его коллег по цеху это уже вошло в привычку. Многие добиваются успеха, потому что умеют красиво говорить. Дейв не из их числа — он спокоен, трудолюбив, скромен, но так же, как и его соперники, неистово жаждет осуществить свои задумки.
Так ли просто засунуть человека в банку или об устройстве пилотируемых космических кораблей 3 января, 2017
Космический корабль. Наверняка многие из вас, услышав это словосочетание, представляют себе нечто огромное, сложное и густонаселенное, целый город в космосе. Так когда-то представлял себе космические корабли и я, да и многочисленные фантастические фильмы и книги этому активно способствуют.
Наверное, это хорошо, что авторов фильмов ограничивает только фантазия в отличие от инженеров-конструкторов космической техники. Хотя бы в кино мы можем насладиться гигантскими объемами, сотнями отсеков и тысячами человек экипажа...
Настоящий космический корабль размерами вовсе не впечатляет:
На фотографии советский космический корабль Союз-19, снятый американскими астронавтами из корабля Аполлон. Видно, что корабль довольно маленький, а учитывая, что обитаемый объем занимает далеко не весь корабль, очевидно, что там должно быть довольно тесно.
Оно и не удивительно: большие размеры - это большая масса, а масса - враг номер один в космонавтике. Поэтому конструкторы космических кораблей стараются сделать их как можно легче, нередко, в ущерб комфорту экипажа. Обратите внимание, как тесно в корабле Союз:
Американские корабли в этом плане особо не отличаются от русских. Например, вот фотография Эда Уайта и Джима Мак-Дивита в космическом корабле Джемини.
Хоть какой-то свободой передвижений могли похвастаться разве что экипажи кораблей Спейс Шаттл. В их распоряжении были два относительно просторных отсека.
Полетная палуба (фактически кабина управления):
Средняя палуба (это бытовой отсек со спальными местами, туалетом, кладовой и шлюзовой камерой):
Аналогичный по габаритам и планировке советский корабль Буран, к сожалению, ни разу не летал в пилотируемом режиме, как и ТКС, который до сих пор обладает рекордным обитаемым объемом среди всех когда-либо проектировавшихся кораблей.
Но обитаемый объем - далеко не единственное требование, предъявляемое космическому кораблю. Доводилось мне слышать высказывания наподобие такого: "Засунули человека в алюминиевую банку и отправили крутиться вокруг Земли-матушки". Данная фраза, конечно же, некорректна. Так чем же космический корабль отличается от простой металлической бочки?
А тем, что космический корабль должен:
- Обеспечивать экипажу пригодную для дыхания газовую смесь,
- Удалять из обитаемого объема выдыхаемые экипажем углекислый газ и пары воды,
- Обеспечивать приемлемый для экипажа температурный режим,
- Иметь герметичный объем, достаточный для жизнедеятельности экипажа,
- Обеспечивать возможность управления ориентацией в пространстве и (опционально) возможность осуществления орбитальных маневров,
- Иметь необходимые для жизнедеятельности экипажа запасы пищи и воды,
- Обеспечивать возможность безопасного возврата экипажа и грузов на землю,
- Быть как можно легче,
- Иметь систему аварийного спасения, позволяющую вернуть экипаж на землю при аварийной ситуации на любом этапе полета,
- Быть очень надежным. Любой один отказ оборудования не должен приводить к отмене полета, любой второй отказ не должен угрожать жизни экипажа.
Как видите, это уже не простая бочка, а сложный технологичный аппарат, напичканный множеством разнообразной аппаратуры, имеющий двигатели и запас топлива к ним.
Вот для примера макет советского космического корабля первого поколения Восток.
Он состоит из герметичной сферической капсулы и конического приборно-агрегатного отсека. Такую компоновку, при которой большинство приборов вынесено в отдельный негерметичный отсек, имеют почти все корабли. Это необходимо для экономии массы: при размещении всех приборов в герметичном отсеке, этот отсек получился бы довольно большим, а поскольку ему нужно удерживать внутри себя атмосферное давление и выдерживать значительные механические и тепловые нагрузки во время входа в плотные слои атмосферы при спуске на землю, стенки его должны быть толстыми, прочными, что делает всю конструкцию очень тяжелой. А негерметичному отсеку, который при возврате на землю отделится от спускаемого аппарата и сгорит в атмосфере, прочные тяжелые стенки не нужны. Спускаемый аппарат без лишних при возврате приборов получается меньше и соответственно легче. Сферическая форма ему придается тоже для уменьшения массы, ведь из всех геометрических тел одинакового объема сфера имеет самую маленькую площадь поверхности.
Единственный космический корабль, где вся аппаратура была помещена в герметичную капсулу, - американский Меркурий. Вот его фото в ангаре:
В этой капсуле мог поместиться один человек и то с трудом. Поняв неэффективность такой компоновки, американцы свою следующую серию кораблей Джемини делали уже с отделяемым негерметичным приборно-агрегатным отсеком. На фотографии это задняя часть корабля белого цвета:
Кстати, в белый цвет этот отсек покрашен не просто так. Дело в том, что стенки отсека пронизаны множеством трубок, по которым циркулирует вода. Это система отвода избыточного тепла, получаемого от Солнца. Вода забирает тепло изнутри обитаемого отсека и отдает его на поверхность приборно-агрегатного отсека, откуда тепло излучается в пространство. Чтобы эти радиаторы меньше грелись под прямыми солнечными лучами, их покрасили в белый цвет.
На кораблях Восток радиаторы были расположены на поверхности конического приборно-агрегатного отсека и закрывались заслонками, похожими на жалюзи. Открывая разное количество заслонок, можно было регулировать теплоотдачу радиаторов, а значит и температурный режим внутри корабля.
На кораблях Союз и их грузовых аналогах Прогресс система отвода тепла аналогична Джемини. Обратите внимание на цвет поверхности приборно-агрегатного отсека. Разумеется, белый:)
Внутри приборно-агрегатного отсека расположены маршевые двигатели, маневровые двигатели малой тяги, запас топлива для всего этого добра, аккумуляторы, запасы кислорода и воды, часть бортовой электроники. Снаружи обычно устанавливают антенны радиосвязи, антенны сближения, различные датчики ориентации и солнечные батареи.
В спускаемом аппарате, который одновременно служит кабиной космического корабля, расположены только те элементы, которые нужны при спуске аппарата в атмосфере и мягкой посадки, а также то, что должно быть в прямом доступе для экипажа: пульт управления, радиостанция, аварийный запас кислорода, парашюты, кассеты с гидроксидом лития для удаления углекислого газа, двигатели мягкой посадки, ложементы (кресла для космонавтов), аварийно-спасательные комплекты на случай приземления в нерасчетной точке, ну и, разумеется, сами космонавты.
В кораблях Союз есть еще один отсек - бытовой:
В нем находится то, что нужно в длительном полете, но без чего можно обойтись на этапе выведения корабля на орбиту и при приземлении: научные инструменты, запасы пищи, Ассенизационно-санитарное устройство (туалет), скафандры для внекорабельной деятельности, спальные мешки и прочие бытовые предметы.
Известен случай с космическим кораблем Союз ТМ-5, когда для экономии топлива бытовой отсек отстрелили не после выдачи тормозного импульса на сход с орбиты, а до. Только вот тормозного импульса не было: отказала система ориентации, потом не удавалось запустить двигатель. В результате космонавтам пришлось еще на сутки задержаться на орбите, а туалет остался в отстреленном бытовом отсеке. Сложно передать, какие неудобства испытали космонавты за эти сутки, пока, наконец, им не удалось благополучно приземлиться. После этого случая решили забить на такую экономию топлива и бытовой отсек отстреливать вместе с приборно-агрегатным после торможения.
Вот, сколько всяких сложностей оказалось в "банке". Мы еще отдельно пройдемся по каждому типу космических кораблей СССР, США и Китая в следующих статьях. Следите за обновлениями.
КОСМИЧЕСКИЕ КОРАБЛИ (КК) - космические летательные аппараты, предназначенные для полета людей - .
Первый полет в космос на космическом корабле «Восток» совершил 12 апреля 1961 г. советский летчик-космонавт Ю. А. Гагарин. Масса КК «Восток» вместе с космонавтом - 4725 кг, максимальная высота полета над Землей - 327 км. Полет Юрия Гагарина продолжался всего 108 мин, но он имел историческое значение: было доказано, что человек может жить и работать в космосе. «Он всех нас позвал в космос», - сказал о американский космонавт Нейл Армстронг.
КК запускаются либо с самостоятельной целью (проведение научно-технических исследований и экспериментов, наблюдения из космоса Земли и природных явлений в окружающем пространстве, испытания и отработка новых систем и оборудования), либо с целью доставки экипажей на орбитальные станции. КК создают и запускают СССР и США.
Всего до 1 января 1986 г. было осуществлено 112 полетов КК различных типов с экипажами: 58 полетов советских КК и 54 американских. В этих полетах использовались 93 КК (58 советских и 35 американских). На них совершили полеты в космос 195 человек - 60 советских и 116 американских космонавтов, а также по одному космонавту из Чехословакии, Польши, ГДР, Болгарии, Венгрии, Вьетнама, Кубы, Монголии, Румынии, Франции и Индии, которые совершили полеты в составе международных экипажей на советских КК «Союз» и орбитальных станциях «Салют», три космонавта из ФРГ и по одному космонавту из Канады, Франции, Саудовской Аравии, Нидерландов и Мексики, которые совершили полеты на американских КК многоразового использования «Спейс Шаттл».
В отличие от автоматических космических летательных аппаратов каждый космический корабль имеет три основных обязательных элемента: герметический отсек с системой жизнеобеспечения, в котором живет и работает в космосе экипаж; спускаемый аппарат для возвращения экипажа на Землю; системы ориентации, управления и двигательную установку для изменения орбиты и схода с нее перед посадкой (последний элемент характерен для многих автоматических ИСЗ и АМС).
Система жизнеобеспечения создает и поддерживает в герметическом отсеке условия, необходимые для жизни и деятельности человека: искусственную газовую среду (воздух) определенного химического состава, с определенными давлением, температурой, влажностью; удовлетворяет потребности экипажа в кислороде, пище, воде; удаляет отходы жизнедеятельности человека (например, поглощает выдыхаемый человеком углекислый газ). При кратковременных полетах запасы кислорода могут храниться на борту КК, при длительных кислород может получаться, например, путем электролиза воды или разложения углекислого газа.
Спускаемые аппараты для возвращения экипажа на Землю используют парашютные системы для уменьшения скорости снижения перед посадкой. Спускаемые аппараты американских КК совершают посадку на водную поверхность, советских КК - на твердую земную поверхность. Поэтому спускаемые аппараты КК «Союз» дополнительно имеют двигатели мягкой посадки, срабатывающие непосредственно у поверхности и резко снижающие скорость посадки. Спускаемые аппараты имеют также мощные наружные теплозащитные экраны, так как при входе в плотные слои атмосферы с большими скоростями их внешние поверхности из-за трения о воздух нагреваются до очень высоких температур.
Космические корабли СССР: «Восток», «Восход» и «Союз». Выдающаяся роль в их создании принадлежит академику С. П. Королеву. На этих космических кораблях были совершены замечательные полеты, ставшие этапными в развитии космонавтики. На КК «Восток-3» и «Восток-4» космонавты А. Г. Николаев и П. Р. Попович выполнили впервые групповой полет. КК «Восток-6» поднял в космос первую женщину-космонавта В. В. Терешкову. Из корабля «Восход-2», пилотируемого П. И. Беляевым, космонавт А. А. Леонов впервые в мире совершил выход в открытый космос в специальном скафандре. Первая экспериментальная орбитальная станция на орбите спутника Земли была создана путем стыковки кораблей «Союз-4» и «Союз-5», пилотируемых космонавтами В. А. Шаталовым и Б. В. Волыновым, А. С. Елисеевым, Е. В. Хру-новым. А. С. Елисеев и Е. В. Хрунов вышли в открытый космос и перешли в корабль «Союз-4». Многие корабли «Союз» использовались для доставки экипажей на орбитальные станции «Салют».
Космический корабль «Восток»
КК «Союз» - наиболее совершенные пилотируемые космические аппараты, созданные в СССР. Они предназначены для выполнения широкого круга задач в околоземном космическом пространстве: обслуживания орбитальных станций, изучения воздействия условий длительного космического полета на организм человека, проведения экспериментов в интересах науки и народного хозяйства, испытаний новой космической техники. Масса КК «Союз» - 6800 кг, максимальная длина - 7,5 м, максимальный диаметр - 2,72 м, размах панелей с солнечными батареями - 8,37 м, общий объем жилых помещений - 10 м3. Корабль состоит из трех отсеков: спускаемого аппарата, орбитального отсека и приборно-агрегатного отсека.
Космический корабль «Союз-19».
В спускаемом аппарате экипаж находится на участке выведения корабля на орбиту, при управлении кораблем в полете по орбите, при возвращении на Землю. Орбитальный отсек - лаборатория, в которой космонавты проводят научные исследования и наблюдения, занимаются физическими упражнениями, питаются и отдыхают. В этом отсеке оборудованы места для работы, отдыха и сна космонавтов. Орбитальный отсек можно использовать в качестве шлюзовой камеры для выхода космонавтов в открытый космос. В приборно-агрегатном отсеке размещается основная бортовая аппаратура и двигательные установки корабля. Часть отсека герметична. Внутри ее поддерживаются условия, необходимые для нормального функционирования системы терморегулирования, энергопитания, аппаратуры радиосвязи и телеметрии, приборов системы ориентации и управления движением. В негерметичной части отсека смонтирована жидкостная реактивная двигательная установка, которая используется для маневрирования КК на орбите, а также для схода корабля с орбиты. Она состоит из двух двигателей тягой по 400 кг каждый. В зависимости от программы полета и заправки топливом двигательной установки КК «Союз» может совершать маневры по высоте до 1300 км.
До 1 января 1986 г. были запущены 54 КК типа «Союз» и его усовершенствованного варианта «Союз Т» (из них 3 - без экипажа).
Ракета-носитель с космическим кораблём «Союз-15» перед стартом.
Космические корабли США: одноместные «Меркурий» (было запущено 6 КК), двухместные «Джемини» (10 КК), трехместные «Аполлон» (15 КК) и многоместные КК многоразового использования, созданные по программе «Спейс Шаттл». Наибольший успех был достигнут американской космонавтикой с помощью КК «Аполлон», предназначенных для доставки экспедиций на Луну. Всего было предпринято 7 таких экспедиций, из них 6 были успешными. Первая экспедиция на Луну состоялась 16-24 июля 1969 г. на КК «Аполлон-11», пилотируемом экипажем в составе космонавтов Н. Армстронга, Э. Олдрина и М. Коллинза. 20 июля Армстронг и Олдрин в лунном отсеке корабля высадились на Луну, в то время как Коллинз в основном блоке «Аполлона» совершал полет по окололунной орбите. Лунный отсек пробыл на Луне 21 ч 36 мин, из них более 2 ч космонавты находились непосредственно на поверхности Луны. Затем они стартовали с Луны в лунном отсеке, состыковались с основным блоком «Аполлона» и, сбросив использованный лунный отсек, взяли курс на Землю. 24 июля экспедиция благополучно приводнилась в Тихом океане.
Третья по счету экспедиция на Луну оказалась неудачной: на пути к Луне с «Аполлоном-13» произошла авария, высадка на Луну была отменена. Обогнув наш естественный спутник и преодолев колоссальные трудности, космонавты Дж. Ловелл, Ф. Хейс и Дж. Суид-жерт вернулись на Землю.
На Луне американские космонавты вели научные наблюдения, разместили приборы, которые работали после их отлета с Луны, доставили на Землю образцы лунного грунта.
В начале 80-х гг. в США был создан КК нового типа - космический корабль многоразового использования «Спейс Шаттл» («Космический челнок»). Конструктивно космическая транспортная система «Спейс Шаттл» представляет собой орбитальную ступень - самолет с тремя жидкостными ракетными двигателями (ракетоплан), - крепящуюся к наружному подвесному топливному баку с двумя твердотопливными ускорителями. Подобно обычным ракетам-носителям корабли «Спейс Шаттл» стартуют вертикально (стартовый вес системы - 2040 т). Топливный бак после использования отделяется и сгорает в атмосфере, ускорители после отделения приводняются в Атлантическом океане и могут использоваться повторно.
Стартовый вес орбитальной ступени примерно 115 т, включая полезную нагрузку весом около 30 т и экипаж из 6-8 космонавтов; длина фюзеляжа - 32,9 м, размах крыльев - 23,8 м.
После выполнения задач в космосе орбитальная ступень возвращается на Землю, совершая посадку, как обычный самолет, и в дальнейшем может использоваться повторно.
Основное назначение КК «Спейс Шаттл» - выполнение челночных рейсов по маршруту «Земля - орбита - Земля» для доставки на сравнительно низкие орбиты полезных нагрузок (спутников, элементов орбитальных станций и т. п.) различного назначения, а также проведения в космосе различных исследований и экспериментов. Министерство обороны США планирует широкое использование КК «Спейс Шаттл» для милитаризации космоса, против чего решительно выступает Советский Союз.
Первый полет КК многоразового использования «Спейс Шаттл» состоялся в апреле 1981 г.
До 1 января 1986 г. состоялось 23 полета КК этого типа, при этом использовались 4 орбитальные ступени «Колумбия», «Чэлленджер», «Диска вер и» и «Атлантис».
В июле 1975 г. на околоземной орбите был выполнен важный международный космический эксперимент: в совместном полете участвовали корабли двух стран - советский «Союз-19» и американский «Аполлон». На орбите корабли состыковались, и в течение двух дней существовала космическая система из космических кораблей двух стран. Значение этого эксперимента в том, что была решена крупная научно-техническая проблема совместимости кораблей для выполнения программы совместного полета со сближением и стыковкой, взаимным переходом экипажей, совместными научными исследованиями.
Совместный полет КК «Союз-19», пилотируемого космонавтами А. А. Леоновым и В. Н. Кубасовым, и КК «Аполлон», пилотируемого космонавтами Т. Стаффордом, В. Брандом и Д. Слейтоном, стал историческим событием в космонавтике. Этот полет показал, что СССР и США могут сотрудничать не только на Земле, но и в космосе.
В период с марта 1978 г. по май 1981 г. на советских КК «Союз» и орбитальной станции «Салют-6» состоялись полеты девяти международных экипажей по программе «Интеркосмос». В космосе международные экипажи выполняли большую научную работу - провели около 150 научно-технических экспериментов в области космической биологии и медицины, астрофизики, космического материаловедения, геофизики, наблюдения Земли с целью изучения ее природных ресурсов.
В 1982 г. на советском КК «Союз Т-6» и орбитальной станции «Салют-7» совершил полет советско-французский международный экипаж, а в апреле 1984 г. на советском КК «Союз Т-11» и орбитальной станции «Салют-7» совершили полет советские и индийский космонавты.
Полеты международных экипажей на советских КК и орбитальных станциях имеют большое значение для развития мировой космонавтики и развития дружественных связей между народами различных стран.
