В 1966 году командир корабля “Джемини-8” Нил Армстронг и пилот Дэвид Скотт совершили первую в мире стыковку в ручном режиме корабля с разгонным блоком “Аджена-VIII”.
Виртуальная экскурсия «Космические аппараты»
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.
В ответ на это, существует несколько идей так называемой концепции «Медленной лодки», которые могут однажды привести людей к звездам, и включают в себя:
Что такое космический корабль «Союз»?
Это советский пилотируемый космический корабль, над разработкой которого ученые трудились еще в 1962 году. Руководителем проекта был Сергей Королев. Он работал с советской лунной программой. Для полетов транспорт использует электропитание. Солнечными батареями полностью заменили топливные элементы. Авторы проекта решили, что это более практичный подход.
Модификации космического корабля «Союз»
«Союз МС» – модернизированная версия, которая впервые была запущена в космическое пространство в 2016 году. Это последняя модификация. Она отличается повышенной отдачей энергии солнечных батарей, надежным сближением, новой системой пеленгации и связи. Во время полета используется ракета-носитель «Союз-ФГ». Это усовершенствованная модификация «Союз-2», которая включает в себя три ступени. Они оснащены двигателями, способными выводить на высоту круговой орбиты 200 км полезный груз весом 6790 кг. С использованием ракеты-носителя было осуществлено 70 пусков, 69 из которых оказались успешными.
Что такое космический корабль Crew Dragon?
Схема корабля Crew Dragon
Это многоразовый космический корабль, разработкой которого занималась компания «SpaceX» специально по заказу НАСА. Его главная особенность заключается в том, что он может не только добраться до МКС, но и вернуться обратно на Землю. Разработчики создали два варианта конструкции: пассажирский и грузовой. Первая версия была запущена в космос в 2019 году без экипажа и в 2020 году вместе с космонавтами.
Это космическое транспортное средство, которое может похвастаться наличием системы жизнеобеспечения, аварийного спасения, дисплеями с информацией, полной автоматизацией и возможным ручным управлением.
Интересный факт: изначально специалисты планировали добавить в систему мягкую и управляемую посадку на двигателях, но в будущем отказались от этого.
Crew Dragon работает на тетраоксиддиазоте и монометилгидразине. Для этой модели используется ракета-носитель «Falcon 9». Это двухступенчатая конструкция, способная выводить на низкую опорную орбиту до 22 800 кг полезного груза.
История работ над проектами различных многоразовых авиационно-космических систем насчитывает не один десяток лет. В апреле 1981 года состоялся первый полет на орбиту американского Space Shuttle, а чуть позже в космос полетел крылатый «Буран».
Проект Икар
Концепции проекта Дедал 1970-х годов являются источником вдохновения для проекта Icarus (2009-2014), совместного проекта Британского межпланетного общества и Межзвездной организации Icarus, международной сети ученых, инженеров и энтузиастов, которые надеются с каждым годом развивать возможности межзвездного космического полета к 2100 году.
Проект Икар предназначен для достижения любой звезды в пределах 22 световых лет от Земли, которая имеет потенциально обитаемую экзопланету, а это означает, что если планета будет подтверждена вокруг Проксимы Центавра, то и она может стать целью назначения.
Проект Икар направлен на обновление Дедала новыми технологиями и идеями. Среди предлагаемых усовершенствований — ракетные двигатели с термоядерным синтезом, в которых используется другое ядерное топливо, которое будет взорвано лазерами вместо электронных лучей — технология, которая может быть основана на недавних достижениях в области синтеза с лазерным зажиганием.
Космический корабль Икар © Adrian Mann
Космический корабль Икар также может быть меньше, чем Project Daedalus, благодаря достижениям в области электронной миниатюризации и робототехники, а также будущим нанотехнологиям, что означает, что космическому кораблю потребуется меньше топлива для достижения полной скорости (10-20% от скорости света).
Космический парус
Легкие паруса, использующие давление света для движения полезной нагрузки, уже рассматриваются для межпланетных космических зондов, и в 2010 году экспериментальный японский космический корабль IKAROS успешно использовал свой легкий парус шириной 20 метров для маневрирования в течение шестилетнего путешествие на Венеру.
Но хотя космические паруса, управляемые солнечным светом, уже являются эффективным способом исследования Солнечной системы, они недостаточно быстры, чтобы преодолеть межзвездные расстояния за разумное время.
Ответ может заключаться в том, чтобы использовать мощные лазеры для разгона паруса до очень высоких скоростей с всплесками света в начале пути, пока космический корабль не окажется слишком далеко от лазерного источника, чтобы получать большую тягу от светового луча.
Поскольку движущие лазеры будут строиться на Земле или на орбите, межзвездному космическому кораблю на легких парусах не нужно будет нести топливо для полета, и поэтому масса космического корабля может быть небольшой.
Легкие парусные космические корабли с лазерным приводом являются основой проекта Breakthrough Starshot, который был объявлен в 2016 году инвестором Юрием Мильнером и физиком Стивеном Хокингом. Проект нацелен на создание работающего прототипа к 2036 году с конечной стоимостью миссии около 10 миллиардов долларов и активно развивается в настоящее время.
Проект предусматривает создание около 1000 космических кораблей «StarChip» размером с коробку спичек, каждый из которых весит несколько грамм и прикрепляется к легкому парусу шириной 4 метра, которые будет развернуты с «материнского корабля» на орбите и ускорены наземными лазерами до скоростей от 15 до 20 процентов скорости света.
Это позволило бы космическому кораблю совершить путешествие на расстояния в 4 световых года в систему Альфа Центавра — трехзвездную систему, включающую в себя звезду Проксима Центавра и ее возможную планету — в срок между 20 и 30 годами.
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.
Планы для космоплана
На заре создания многоразовых авиационно-космических систем их основным назначением считался менее затратный и более оперативный по сравнению с одноразовыми ракетами доступ в космос. Но, как оказалось, проектирование такой технически сложной системы весьма затратно, да и эксплуатация не всегда экономически выгодна.
В наши дни современные технологии могут предоставить новые возможности космическому взлету «по-самолетному». Это не только организация доставки грузов на орбиту и обратно на Землю. Рассматриваются такие возможности, как трансконтинентальные перелеты, а также развитие космического туризма с пребыванием на орбите в течение нескольких дней и возвращением на аэродром вылета.
фото: Ralf Manteufel / wikimedia.org
Создание авиационно-космических систем сможет стать своего рода платформой для реализации прорывных решений. Проект такого масштаба способен аккумулировать в себе практически весь научный и промышленный потенциал страны с последующим внедрением новых технологий во многих секторах экономики. Такой была и программа «Энергия-Буран», в ходе выполнения которой была создана разнообразная номенклатура военных и гражданских разработок. Сотни этих решений нашли применение в различных сферах. К примеру, системы автоматического пилотирования, разработанные для космоплана, используются в современных истребителях и беспилотниках. Ну и, конечно, они могут стать базой при разработке нового российского космоплана – тема многоразовых крылатых космических кораблей продолжает развиваться.
