Рассказать ребенку про день космонавтики, первый пилотируемый космический корабль

Рассказать ребенку про день космонавтики, первый пилотируемый космический корабль

Луне суждено было стать тем небесным телом, с которым связаны едва ли не самые результативные и впечатляющие триумфы общества за пределами Земли. Непосредственное постижение натурального спутника нашей планеты началось со старта советской лунной программы. 2 января 1959 года механическая станция «Луна-1» впервой в истории осуществила полет к Луне.
1-й запуск спутника к Луне (Луна-1) был громадным прорывом в области освоения космоса, но основная цель, перелет с одного небесного тела на другое так и не была достигнута. Запуск Луны-1 дал дюже много научной и утилитарной информации в области космических полетов к иным небесным телам. При полете «Луны-1» впервой была достигнута вторая космическая скорость и получены данные о радиационном поясе Земли и космическом пространстве. В мировой печати космический агрегат «Луна-1» получил наименование «Мечта».
Все это было учтено при запуске дальнейшего спутника Луна-2. В тезисе Луна-2 фактически всецело повторяла свою предшественницу Луну-1, те же научные приборы и оборудование разрешали заполнять данные о межпланетном пространстве и корректировать данные, полученные Луной-1. Для Запуска так же применялся РН 8К72 Луна с блоком «Е». 12 сентября 1959 года в 6:39 с космодрома Байконур РН Луна была запущена АМС Луна-2. И теснее 14 сентября в 00 часов 02 минуты 24 секунды по московскому времени Луна-2 достигла поверхности Луны, совершив 1-й в истории полет с Земли на Луну.
Механический межпланетный агрегат добился поверхности Луны восточнее «Моря Ясности», возле кратеров Аристил, Архимед и Автолик (селенографические широта +30°, долгота 0°). Как показывает обработка данных по параметрам орбиты, последняя ступень ракеты также достигла поверхности Луны. На борту Луны-2 были размещены три символических вымпела: два в механическом межпланетном агрегате и один - в последней ступени ракеты с надписью «СССР сентябрь 1959». Внутри Луны-2 находился металлический шар, состоящий из пятигранников-вымпелов, и при ударе о лунную поверхность шар разлетался на десятки вымпелов.
Размеры: Полная длина составляла 5.2 метра. Диаметр самого спутника 2.4 метра.
РН: Луна (модификация Р-7)
Масса: 390,2 кг.
Задачи: Достижение поверхности Луны (исполнена). Достижение 2-й космической скорости (исполнена). Одолеть стремление планеты Земля (исполнена). Доставка вымпелов «СССР» на поверхность Луны (исполнена).

ПУТЕШЕСТВИЕ В КОСМОС

«Луна» - название советской программы изыскания Луны и серии космических агрегатов, запускаемых в СССР к Луне начиная с 1959 года.
Космические агрегаты первого поколения («Луна-1» - «Луна-3») делали перелет с Земли к Луне без заблаговременного выведения на орбиту неестественного спутника Земли, проведения коррекций на траектории Земля - Луна и торможения возле Луны. Агрегаты осуществили пролет Луны («Луна-1»), достижение Луны («Луна-2»), ее облет и фотографирование («Луна-3»).
Космические агрегаты второго поколения («Луна-4» - «Луна-14») запускались с применением больше идеальных способов: заблаговременного выведение на орбиту неестественного спутника Земли, после этого старт к Луне, коррекции траектории и торможение в окололунном пространстве. При запусках отрабатывались полет к Луне и посадка на ее поверхность («Луна-4» - «Луна-8»), мягкая посадка («Луна-9» и «Луна-13») и перевод на орбиту неестественного спутника Луны («Луна-10», «Луна-11», «Луна-12», «Луна-14»).
Больше идеальные и тяжелые космические агрегаты третьего поколения («Луна-15» - «Луна-24») осуществляли перелет к Луне по схеме, применяемой агрегатами второго поколения; при этом для увеличения точности посадки на Луну предусмотрена вероятность проведения нескольких коррекций на траектории полета от Земли к Луне и на орбите неестественного спутника Луны. Агрегаты «Луна» обеспечили приобретение первых научных данных о Луне, отработку мягкой посадки на Луну, создание неестественных спутников Луны, взятие и доставку на Землю проб грунта, транспортировку на поверхность Луны лунных самоходных агрегатов. Создание и запуск многообразных механических лунных агрегатов является спецификой советской программы изыскания Луны.

ЛУННАЯ ГОНКА

Начал «игру» СССР, запустив в 1957 году 1-й неестественный спутник. США сразу же включились в нее. В 1958 году американцы торопливо разработали и запустили свой ИСЗ, а заодно и образовали «во благо всех» - так звучит лозунг организации - НАСА. Но к тому времени Советы обогнали конкурентов еще огромнее - отправили в космос собаку Лайку, которая хоть и не возвратилась, но но собственным героическим примером подтвердила вероятность выживания на орбите.
На разработку спускаемого модуля, способного доставить живой организм обратно на Землю, ушло примерно два года. Требовалось доработать конструкции, дабы они выдерживали теснее два «путешествия через атмосферу», сотворить добротную герметичную и устойчивую к высоким температурам обшивку. А основное - необходимо было рассчитать траекторию и спроектировать моторы, которые бы обезопасили космонавта от перегрузок.
Когда же это все было сделано, вероятность проявить героическую собачью натуру получили Белка и Стрелка. Они со своей задачей совладали - возвратились живыми. Поменьше чем через год по их следам полетел Гагарин - и тоже возвратился живым. Американцы в том 1961-м в безвоздушное пространство отправили только шимпанзе Хэма. Правда, 5 мая того же года суборбитальный полет совершил Алан Шепард, но интернациональным сообществом это достижение космическим полетом признано не было. 1-й «подлинный» заокеанский астронавт - Джон Гленн - в космосе оказался только в феврале 62-го.
Казалось бы, США безвыходно отстали от «мальчишек с соседнего материка». Успехи СССР следовали один за иным: 1-й групповой полет, 1-й человек в открытом космосе, первая женщина в космосе… И даже до натурального спутника Земли советские «Луны» добрались первыми, заложив основы столь значимой для текущих исследовательских программ методологии гравитационных маневров и сфотографировав обратную сторону ночного светила.
Но выиграть в такой игре дозволено было, лишь уничтожив команду противника, физически либо нравственно. Американцы же уничтожаться не собирались. Наоборот - еще в 1961-м году, сразу позже полета Юрия Гагарина, НАСА с благословления свежеизбранного Кеннеди взяла курс на Луну.
Решение было опасным - СССР добивались своего шаг за шагом, систематически и ступенчато, и все равно не обходилось без провалов. А космическое агентство США решило сделать прыжок через ступеньку, если не через целый лестничный пролет. Но Сша компенсировала свою, в знаменитом смысле, наглость тщательной проработкой лунной программы. «Аполлоны» тестировались на Земле и на орбите, в то время как ракеты-носители и лунные модули СССР «проверялись боем» - и не выдерживали проверок. В результате стратегия США оказалась эффективнее.
Но ключевым фактором, ослабившим Союз в лунной гонке, был раскол внутри «команды с советского двора». Королев, на свободе и энтузиазме которого держалась космонавтика, сперва, позже своей победы над скептиками потерял монополию на принятие решений. Конструкторские бюро вырастали, как грибы позже ливня на неиспорченном сельхозобработкой черноземе. Началось разделение задач, и весь начальник, что ученый, что партийный, считал себя особенно компетентным. Вначале само заявление лунной программы запоздало - отвлекшиеся на Титова, Леонова и Терешкову политики занялись ею только в 1964-м, когда американцы теснее три года как думали над своими «Аполлонами». А после этого отношение к полетам на Луну оказалось неудовлетворительно серьезным - они не имели таких военных перспектив, как запуски ИСЗ Земли и орбитальных станций, а финансирования требовали куда большего.
Загвоздки с деньгами, как это традиционно бывает, «добили» колоссальные лунные планы. С самого старта программы Королеву порекомендовали занижать цифры перед словом «рублей», так как настоящие суммы никто бы не одобрил. Если бы разработки шли столь же благополучно, как и бывшие, такой подход себя бы оправдал. Партийное начальство все же искусно считать и не стало бы закрывать перспективное дело, в которое теснее вложено слишком много. Но в сочетании с безмозглым распределением труда нехватка средств привела к катастрофическим отставаниям от графика и экономии на испытаниях.
Допустимо, позднее обстановку удалось бы выправить. Космонавты горели энтузиазмом, даже просили отправить их к Луне на кораблях, не выдержавших тестовых полетов. Конструкторские бюро, за исключением находившегося под начальством Королева ОКБ-1, продемонстрировали несостоятельность своих планов и сами собой тихо ушли со сцены. Стабильная в 70-х годах экономика СССР дозволяла выделить добавочные средства на доработку ракет, исключительно если к делу подключились бы военные. Впрочем в 1968-м заокеанский экипаж облетел Луну, а в 1969-м Нил Армстронг сделал свой небольшой победный шаг в космической гонке. Советская лунная программа для политиков потеряла толк.
Подробности Категория: Встреча с космосом Опубликовано 05.12.2012 11:32 Просмотров: 17631 Пилотируемый космический корабль предуготовлен для полетов в космическое пространство одного либо нескольких человек и неопасного возвращения на Землю позже исполнения задания.
При конструировании данного класса космических агрегатов одной из основных задач является создание безвредной, надёжной и точной системы возвращения экипажа на земную поверхность в виде бескрылого спускаемого агрегата (СА) либо космоплана. Космоплан-орбитальный самолёт(ОС),воздушно-космический самолёт(ВКС) - это крылатый летательный агрегат самолетной схемы, выходящий либо выводимый на орбиту неестественного спутника Земли посредством вертикального либо горизонтального старта и возвращающийся с неё позже выполнения целевых задач, делая горизонтальную посадку на аэропорт, энергично применяя при снижении подъемную силу планера. Комбинирует в себе свойства как самолета, так и космического корабля.
Значимой спецификой пилотируемого космического корабля является присутствие системы аварийного спасения (САС) на исходном этапе выведения ракетой-носителем (РН).
Планы советских и китайских космических кораблей первого поколения не имели полновесной ракетной САС - взамен неё, как водится, применялось катапультирование кресел экипажа (космический корабль «Восход» не имел и этого). Крылатые космопланы также не оснащены особой САС, а также могут иметь катапультируемые кресла экипажа. Также космический корабль непременно должен быть оснащён системой жизнеобеспечения (СЖО) экипажа.
Создание пилотируемого космического корабля - задача высокой трудности и стоимости, следственно их имеют только три страны: Россия, США и Китай. А многоразовые системы пилотируемых космических кораблей имеют только Россия и США.
Некоторые страны работают над созданием своих пилотируемых космических кораблей: Индия, Япония, Иран, КНДР, а также ESA (Европейское космическое агентство, сделанное в 1975 г. в целях изыскания космоса). ESA состоит из 15 непрерывных членов, изредка, в некоторых планах, к ним присоединяются Канада и Венгрия.

Космические корабли первого поколения

«Восток»

Это серии советских космических кораблей, предуготовленных для пилотируемых полётов по околоземной орбите. Создавались под начальством генерального конструктора ОКБ-1 Сергея Павловича Королёва с 1958 по 1963 год.
Основные научные задачи, стоявшие для корабля «Восток»: постижение воздействий условий орбитального полёта на состояние и работоспособность космонавта, отработка конструкции и систем, проверка основных тезисов построения космических кораблей.

История создания

Весной 1957 г.С. П. Королёвв рамках своего ОКБ организовал особый отдел № 9, предуготовленный для проведения работ по созданию первых неестественных спутников Земли. Отдел возглавил товарищ КоролёваМихаил Клавдиевич Тихонравов. Скоро, параллельно с разработкой неестественных спутников, в отделе начали выполняться изыскания по вопросу создания пилотируемого корабля-спутника. Ракетой-носителем должна была стать королёвская «Р-7». Расчёты показывали, что она, оснащённая третьей ступенью, могла вывести на низкую околоземную орбиту груз массой около 5 тонн.
На ранней стадии разработки расчеты делали математики Академии наук. В частности, было подмечено, что итогом баллистического спуска с орбиты может статьдесятикратная перегрузка.
С сентября 1957 по январь 1958 г. в отделе Тихонравова исследовались все данные осуществления задачи. Было найдено, что равновесная температура крылатого космического корабля, владеющего наивысшим аэродинамическим качеством, превышает вероятности тепловой стабильности доступных к тому времени сплавов, а применение крылатых вариантов конструкции приводило к снижению величины пригодной нагрузки. Следственно от рассмотрения крылатых вариантов отказались. Особенно приемлемым методом возвращения человека было его катапультирование на высоте нескольких километров и последующий спуск на парашюте. Отдельное спасение спускаемого агрегата при этом дозволено было не проводить.
В ходе медицинских изысканий, проведённых в апреле 1958 г., испытания лётчиков на центрифуге показали, что при определённом расположении тела человек горазд переносить перегрузки до 10 G без серьёзных последствий для своего здоровья. Следственно предпочли сферическую форму спускаемого агрегата для первого пилотируемого корабля.
Сферическая форма спускаемого агрегата являлась примитивной и особенно изученной симметричной формой, сфера владеет стабильными аэродинамическими свойствами при всяких допустимых скоростях и углах атаки. Смещение центра масс в кормовую часть сферического агрегата разрешало обеспечить его положительную ориентацию во время баллистического спуска.
1-й корабль «Восток-1К» отправился в механический полёт в мае 1960 г. Позднее была сделана и отработана модификация «Востк-3КА», всецело готовая к пилотируемым полётам.
Помимо одной аварии ракеты-носителя на старте, по программе было запущено шесть беспилотных агрегатов, а в будущем ещё шесть пилотируемых космических кораблей.
На кораблях программы осуществлены первые в мире пилотируемый космический полёт («Восток-1»), суточный полёт («Восток-2»), групповые полёты 2-х кораблей («Восток-3» и «Восток-4») и полёт женщины-космонавта («Восток-6»).

Устройство космического корабля «Восток»


Всеобщая масса космического корабля - 4,73 тонны, длина - 4,4 м, наивысший диаметр - 2,43 м.
Корабль состоял из сферического спускаемого агрегата (массой 2,46 тонны и диаметром 2,3 м), также исполняющего функции орбитального отсека, и конического приборного отсека (массой 2,27 тонны и максимальным диаметром 2,43 м). Отсеки механически соединялись между собой при помощи металлических лент и пиротехнических замков. Корабль оснащался системами: механического и ручного управления, механической ориентации на Светило, ручной ориентации на Землю, жизнеобеспечения (рассчитаной на поддержание внутренней атмосферы, близкой по своим параметрам к атмосфере Земли в течение 10 суток), командно-логичного управления, электропитания, терморегулирования и приземления. Для обеспечения задач по работе человека в космическом пространстве корабль снабжался самостоятельной и радиотелеметрической аппаратурой для контроля и регистрации параметров, характеризующих состояние космонавта, конструкции и систем, ультракоротковолновой и коротковолновой аппаратурой для двусторонней радиотелефонной связи космонавта с наземными станциями, командной радиолинией, программно-временным устройством, телевизионной системой с двумя передающими камерами для слежения за космонавтом с Земли, радиосистемой контроля параметров орбиты и пеленгации корабля, тормозной двигательной установкой ТДУ-1 и другими системами. Вес космического корабля совместно с последней ступенью ракеты-носителя составлял 6,17 тонны, а их длина в связке - 7,35 м.
Спускаемый агрегат имел два иллюминатора, один из которых размещался на входном люке, чуть выше головы космонавта, а иной, оснащённый особой системой ориентации, в полу у его ног. Космонавт, одетый в скафандр, размещался в особом катапультируемом кресле. На последнем этапе посадки, позже торможения спускаемого агрегата в атмосфере, на высоте 7 км, космонавт катапультировался из кабины и делал приземление на парашюте. Помимо того, была предусмотрена вероятность приземления космонавта внутри спускаемого агрегата. Спускаемый агрегат имел личный парашют, впрочем не был оснащён средствами выполнения мягкой посадки, что грозилось оставшемуся в нём человеку серьёзным ушибом при совместном приземлении.
В случае отказа механических систем космонавт мог перейти на ручное управление. Корабли «Восток» не были приспособлены для полётов человека на Луну, а также не допускали вероятности полёта людей, не прошедших особой подготовки.
Пилоты космических кораблей «Восток»:

«Восход»


На освободившееся от катапультного кресла место устанавливались два либо три обыкновенных кресла. От того что сейчас экипаж приземлялся в спускаемом агрегате, то для обеспечения мягкой посадки корабля помимо парашютной системы был установлен твердотопливный тормозной мотор, срабатывавший непринужденно перед касанием земли от сигнала механического высотомера. На корабле «Восход-2», предуготовленном для выхода в открытый космос, оба космонавта были одеты в скафандры «Беркут». Добавочно была установлена надуваемая шлюзовая камера, которая сбрасывалась позже применения.
Космические корабли «Восход» выводились на орбиту ракетой-носителем «Восход», также разработанной на базе РН «Восток». Но система носителя и корабля «Восход» в первые минуты позже запуска не имела средств спасения при аварии.
По программе «Восход» были совершены следующие полёты:
«Космос-47» - 6 октября 1964 г. Беспилотный испытательный полёт для отработки и тестирования корабля.
«Восход-1» - 12 октября 1964 г. 1-й космический полёт больше чем с одним человеком на борту. Состав экипажа - космонавт-пилотКомаров,конструкторФеоктистови врачЕгоров.

«Космос-57» - 22 февраля 1965 г. Беспилотный испытательный полёт для отработки корабля для выхода в космос, завершился неудачей (подорван системой самоуничтожения из-за ошибки командной системы).
«Космос-59» - 7 марта 1965 г. Беспилотный испытательный полёт агрегата иной серии («Зенит-4») с установленным шлюзом корабля «Восход» для выхода в космос.
«Восход-2» - 18 марта 1965 г. 1-й выход в открытый космо с. Состав экипажа - космонавт-пилотБеляеви космонавт-испытательЛеонов.
«Космос-110» - 22 февраля 1966 г. Испытательный полёт для проверки работы бортовых систем при долгом орбитальном полёте, на борту были две собаки -Ветерок и Уголёк, полёт продолжался 22 дня.

Космические корабли второго поколения

«Союз»

Серия многоместных космических кораблей для полетов по околоземной орбите. Разработчик и производитель корабля - РКК «Энергия» (Ракетно-космическая корпорация «Эне?ргия» имени С. П. Королёва. Головная организация корпорации находится в городе Королёве, филиал - на космодроме Байконур). Как цельная организационная конструкция появилась в 1974 г. под начальством Валентина Глушко.

История создания

Ракетно-космический комплекс «Союз» начал проектироваться в 1962 г. в ОКБ-1 как корабль советской программы для облёта Луны. Вначале предполагалось, что к Луне по программе «А» должна была отправиться связка из космического корабля и разгонных блоков7К, 9К, 11К. В будущем план «А» был закрыт в пользу отдельных планов облёта Луны с применением корабля «Зонд»/7К-Л1и высадки на Луне с применением комплекса Л3 в составе орбитального корабля-модуля7К-ЛОКи посадочного корабля-модуля ЛК. Параллельно лунным программам на базе того же 7К и закрытого плана околоземного корабля «Север» начали делать7К-ОК- многоцелевой трехместный орбитальный корабль (ОК), предуготовленный для отработки операций маневрирования и стыковки на околоземной орбите, для проведения разных экспериментов, в том числе по переходу космонавтов из корабля в корабль через открытый космос.

Испытания 7К-ОК начались в 1966 г. Позже отказа от программы полётов на кораблях «Восход» (с разрушением задела трёх из четырёх готовых кораблей «Восход») конструкторы корабля «Союз» утратили вероятность отработать на нём решения для своей программы. Наступил двухгодичный перерыв в пилотируемых запусках в СССР, во время которого американцы энергично постигали космическое пространство. Первые три беспилотных пуска кораблей «Союз» оказались всецело либо отчасти неудачными, были найдены серьёзные ошибки в конструкции корабля. Впрочем четвёртый пуск был предпринят пилотируемым(«Союз-1» с В. Комаровым), тот, что оказался трагическим - космонавт погиб при спуске на Землю. Позже аварии «Союза-1» конструкция корабля была всецело переработана для возобновления пилотируемых полётов (было исполнено 6 беспилотных пусков), и в 1967 г. состоялась первая, в совокупности успешная, механическая стыковка 2-х «Союзов» («Космос-186» и«Космос-188»), в 1968 г. были возобновлены пилотируемые полёты, в 1969 г. состоялись первая стыковка 2-х пилотируемых кораблей и групповой полёт трёх кораблей сразу, а в 1970 г. - самостоятельный полет высокой продолжительности (17,8 суток). Первые шесть кораблей «Союз» и («Союз-9») были кораблями серии 7К-ОК. Также подготавливался к полётам вариант корабля«Союз-Контакт»для отработки систем стыковки кораблей-модулей 7К-ЛОК и ЛК лунного экспедиционного комплекса Л3. В связи с недоведением лунно-посадочной программы Л3 до стадии пилотируемых полётов, надобность полётов Союза-Контакта отпала.

В 1969 г. началась работа над созданием долговременной орбитальной станции (ДОС) «Салют». Для доставки экипажа был спроектирован корабль7КТ-ОК(Т - транспортный). Новейший корабль отличался от предыдущих наличием стыковочного узла новой конструкции с внутренним люком-лазом и дополнительными системами связи на борту. 3-й корабль этого типа («Союз-10») не исполнил поставленную перед ним задачу. Стыковка со станцией была осуществлена, но в итоге повреждения стыковочного узла люк корабля был заблокирован, что сделало немыслимым переход экипажа на станцию. Во время четвёртого полёта корабля этого типа («Союз-11») из-за разгерметизации на участке спуска погиблиГ. Добровольский, В. Волков и В. Пацаев, потому что они были без скафандров. Позже аварии «Союза-11» от становления 7К-ОК/7КТ-ОК отказались, корабль был переделан (внесены метаморфозы в компоновку СА для размещения космонавтов в скафандрах). Из-за возросшей массы систем жизнеобеспечения новейший вариант корабля7К-Тстал двухместным, лишился ясных батарей. Данный корабль стал «рабочей лошадкой» советской космонавтики 1970-х: 29 экспедиций на станции «Салют» и«Алмаз». Версия корабля7К-ТМ(М - преобразованный) применялась в совместном полёте с заокеанским «Аполлоном» по программе ЭПАС. Четыре корабля «Союз», официально стартовавшие позже аварии «Союза-11», имели в своей конструкции ясные батареи разных типов, впрочем это были другие версии корабля «Союз» - 7К-ТМ («Союз-16», «Союз-19»),7К-МФ6(«Союз-22») и модификация 7К-Т -7К-Т-АФбез стыковочного узла («Союз-13»).
С 1968 г. были модифицированы и произведены космические корабли серии «Союз»7К-С. 7К-С дорабатывался в течение 10 лет и к 1979 году стал кораблём7К-СТ «Союз Т», причём в маленький переходный период космонавты летали единовременно на новом 7К-СТ и устаревшем 7К-Т.
Последующая эволюция систем корабля 7К-СТ привела к модификации7К-СТМ «Союз ТМ»: новая двигательная установка, усовершенствованная парашютная система, система сближения и т. д. 1-й полёт «Союз ТМ» был совершён 21 мая 1986 г. к станции «Мир», конечный «Союз ТМ-34» - в 2002 г. к МКС.
В текущее время эксплуатируется модификация корабля7К-СТМА «Союз ТМА»(А - антропометрический). Корабль по требованиям NASA был доработан применительно к полётам на «МКС». На нём могут трудиться космонавты, которые не сумели бы поместиться в «Союз ТМ» по росту. Пульт космонавтов был заменён на новейший, с нынешней элементной базой, усовершенствована парашютная система, уменьшена теплозащита. Конечный запуск корабля данной модификации «Союз ТМА-22» состоялся 14 ноября 2011 г.
Помимо «Союз ТМА», сегодня для полётов в космос применяются корабли новой серии7К-СТМА-М «Союз ТМА-М» («Союз ТМАЦ»)(Ц - цифровой).

Устройство

Корабли этой серии состоят из трёх модулей: приборно-агрегатного отсека (ПАО), спускаемого агрегата (СА), бытового отсека (БО).

В ПАО находится комбинированная двигательная установка, горючее для неё, служебные системы. Длина отсека 2,26 м, стержневой диаметр 2,15 м. Двигательная установка состоит из 28 ДПО (моторы причаливания и ориентации) по 14 на всем коллекторе, а также сближающе-корректирующего мотора (СКД). СКД предуготовлен для орбитального маневрирования и схода с орбиты.
Система энергоснабжения состоит из ясных батарей и аккумуляторов.
В спускаемом агрегате находятся места для космонавтов, системы жизнеобеспечения, управления, парашютная система. Длина отсека 2,24 м, диаметр 2,2 м. Бытовой отсек имеет длину 3,4 м, диаметр 2,25 м. Он оборудован стыковочным узлом и системой сближения. В герметичном объёме БО располагаются грузы для станции, другая пригодная нагрузка, ряд систем жизнеобеспечения, в частности туалет. Через посадочный люк на боковой поверхности БО космонавты входят в корабль на стартовой позиции космодрома. БО может быть использован при шлюзовании в открытый космос в скафандрах типа «Орлан» через посадочный люк.

Новая модернизированная версия «Союз ТМА-МС»

Обновление затронет фактически всякую систему пилотируемого корабля. Основные пункты программы усовершенствования космического корабля:

  • энергоотдача ясных батарей, будет повышена за счёт использования больше результативных фотоэлектрических преобразователей;
  • надёжность сближения и стыковки корабля с космической станцией за счёт метаморфозы установки моторов причаливания и ориентации. Новая схема этих моторов дозволит исполнить сближение и стыковку даже в случае отказа одного из моторов и обеспечить спуск пилотируемого корабля при всяких 2-х отказах моторов;
  • новая система связи и пеленгации, которая дозволит помимо совершенствования качества радиосвязи, облегчить поиск спускаемого агрегата, приземлившегося в всякий точке Земного шара.

На модернизированном «Союз ТМА-МС» будут установлены датчики системы ГЛОНАСС. На этапе парашютирования и позже посадки спускаемого агрегата его координаты, полученные по данным ГЛОНАСС/GPS, будут передаваться по спутниковой системе Коспас-Сарсат в ЦУП.

«Союз ТМА-МС» станет последней модификацией «Союза». Корабль будет применяться для пилотируемых полётов до тех пор, пока на смену ему не придёт корабль нового поколения. Но это теснее вовсе иная история…
Это были простейшие (насколько вообще космический корабль может быть простым) агрегаты, которым была уготована приятная история: 1-й полет человека в космос, 1-й суточный космический полет, 1-й сон космонавта на орбите (Герман Титов умудрился при этом еще и проспать сеанс связи), 1-й групповой полет 2-х кораблей, первая женщина в космосе и даже такое достижение, как первое использование космического туалета, осуществленное Валерием Быковским на корабле Восток-5.
О последнем отменно написал Борис Евсеевич Черток в своих мемуарах Ракеты и люди:
18 июня утром внимание Госкомиссии и всех собравшихся на нашем КП «болельщиков» переключилось с «Чайки» на «Ястреба». Хабаровск по КВ-каналу принял сообщение Быковского: «В 9 часов 05 минут был космический стук». Королев и Тюлин незамедлительно начали разработку перечня вопросов, которые нужно будет задать Быковскому при возникновении его в нашей зоне связи, дабы осознать сколь крупна угроза, грозящая кораблю.
Кому-то было теснее дано задание рассчитать величину метеорита, которая довольна для того, дабы космонавт услышал «стук». Ломали голову и над тем, что может случиться на случай столкновения, но без потери герметичности. Допрос Быковского возложили вести Каманину.
В начале сеанса связи на вопрос о нраве и районе стука «Ястреб» ответил, что не понимает, о чем идет речь. Позже напоминания о радиограмме, переданной в 9.05, и повторения «Зарей» ее текста Быковский через хохот ответил: «Был не стук, а стул. Стул был, понимаете?» Все слушавшие результат дружно расхохотались. Космонавту пожелали дальнейших триумфов и передали, что его вернут на Землю, невзирая на смелый поступок, в начале шестых суток.
Случай с «космическим стулом» вошел в устную историю космонавтики как типичный пример неудачного применения медицинской терминологии в канале космической связи.
От того что Восток-1 и Восток-2 летали по одиночке, а Востоки 3 и 4 и Востоки 5 и 6, летавшие парами, находились вдалеке друг от друга, не существует ни одной фотографии этого корабля на орбите. Дозволено разве что посмотреть кинозаписи с полета Гагарина в этом видео от телестудии Роскосмоса:
А устройство корабля мы изучим на музейных экспонатах. В Калужском музее космонавтики установлен макет корабля Восток в естественную величину:
Тут мы видим спускаемый агрегат сферической формы с иллюминатором хитроумной конструкции (о нем отдельно еще побеседуем) и антеннами радиосвязи, прикрепленный четырьмя стальными лентами к приборно-агрегатному отсеку. Крепежные ленты объединены сверху замком, тот, что разъединяет их для отделения СА от ПАО перед входом в атмосферу. Слева видна пачка кабелей от ПАО, прикрепленная к СА внушительных размеров разъемом. 2-й иллюминатор размещен с обратной стороны СА.
На ПАО расположены 14 шар-баллонов (я теснее писал о том, отчего в космонавтике так любят делать баллоны в виде шариков) с кислородом для системы жизнеобеспечения и азотом для системы ориентации. Ниже на поверхности ПАО видны трубки от шар-баллонов, электроклапаны и сопла системы ориентации. Эта система исполнена по самой примитивный спецтехнологии: азот посредством электроклапанов подается в надобных числах к соплам, откуда вырывается в космос, создавая реактивный толчок, разворачивающий корабль в надобную сторону. Недостатками системы являются весьма низкий удельный толчок и малое суммарное время работы. Разработчиками не предполагалось, что космонавт будет крутить кораблем туда-сюда, а обойдется тем видом в иллюминатор, тот, что предоставит ему автоматика.
На этой же боковой поверхности располагаются ясный датчик и датчик инфракрасной вертикали. Эти слова только выглядят жутко заумными, на самом деле все довольно легко. Для торможения корабля и схода с орбиты его надобно развернуть хвостом вперед. Для этого надобно выставить расположение корабля по двум осям: тангажу и рысканью. По наклону не так непременно, но это делалось заодно. Сперва система ориентации выдавала толчок на вращение корабля по тангажу и наклону и останавливала это вращение как только инфракрасный датчик ловил максимум теплового излучения от поверхности Земли. Это именуется выставить инфракрасную вертикаль. Вследствие этому сопло мотора становилось направлено горизонтально. Сейчас надобно направить его сурово вперед. Корабль разворачивался по рысканью до тех пор, пока ясный датчик не фиксировал максимальную освещенность. Проводилась такая операция в сурово данный программно момент, когда расположение Солнца было именно таким, дабы при направленном на него ясном датчике сопло мотора оказалось направленным сурово вперед, по ходу движения. Позже этого также под управлением программно-временного устройства запускалась тормозная двигательная установка, снижавшая скорость корабля на 100 м/с, что было довольно для схода с орбиты.
Ниже, на конической части ПАО установлен еще один комплект антенн радиосвязи и жалюзи, под которыми прячутся радиаторы системы терморегулирования. Открыванием и закрыванием различного числа жалюзи космонавт может выставлять удобную для него температуру в кабине корабля. Ниже каждого расположено сопло тормозной двигательной установки.
Внутри ПАО расположены остальные элементы ТДУ, баки с горючим и окислителем для нее, батарея серебряно-цинковых гальванических элементов, система терморегуляции (помпа, резерв теплоносителя и трубки к радиаторам) и система телеметрии (куча разных датчиков, отслеживавших состояние всех систем корабля).
Из-за ограничений по габаритам и массе, продиктованных конструкцией ракеты-носителя, резервная ТДУ туда бы примитивно не влезла, следственно для Востоков был применен несколько странный аварийный метод схода с орбиты на случай отказа ТДУ: корабль выводился на такую низкую орбиту, на которой он зароется в атмосферу сам через неделю полета, а система жизнеобеспечения рассчитана на 10 дней, так что космонавт остался бы жив, хоть приземление случилось бы черти где.
Сейчас перейдем к устройству спускаемого агрегата, являвшегося кабиной корабля. В этом нам поможет иной экспонат Калужского музея космонавтики, а именно подлинник СА корабля Восток-5, на котором с 14 по 19 июня 1963 года летал Валерий Быковский.

Масса агрегата 2,3 тонны, и примерно половину ее составляет масса теплозащитного абляционного покрытия. Именно следственно спускаемый агрегат Востока исполнили в виде шара (самая крошечная площадь поверхности из всех геометрических тел) и именно следственно все системы, не необходимые при посадке, вывели в негерметичный приборно-агрегатный отсек. Это дозволило сделать СА насколько допустимо маленьким: его наружний диаметр составлял 2,4 м, а в распоряжении космонавта было каждого 1,6 кубометра объема.

Космонавт в скафандре СК-1 (скафандр космический первой модели) располагался на катапультируемом кресле, которое имело двойное предназначение.

Это была система аварийного спасения в случае аварии ракеты-носителя на старте либо на этапе выведения, а также это была штатная система приземления. Позже торможения в плотных слоях атмосферы на высоте 7 км космонавт катапультировался и спускался на парашюте отдельно от агрегата. Он, финально, мог и в агрегате приземлиться, но крепкий удар при касании земной поверхности мог привести к травме космонавта, хоть и не был губительным.
Больше подробно отфотографировать интеръер спускаемого агрегата мне удалось на макете оного в московском музее космонавтики.

Слева от кресла располагается пульт управления системами корабля. Он разрешал регулировать температуру воздуха в корабле, контролировать газовый состав атмосферы, осуществлять запись переговоров космонавта с землей и каждого прочего, что говорил космонавт, на магнитофон, открывать и закрывать шторки иллюминаторов, регулировать яркость внутрикабинного освещения, включать и выключать радиостанцию и включить ручную систему ориентации в случае отказа механической. Тумблеры ручной системы ориентации находятся на торце пульта под защитным колпаком. На Востоке-1 они были заблокированы кодовым замком (его клавиатура видна чуть выше), потому что врачи опасались, что человек в невесомости сойдет с ума, и вступление кода считалось тестом на вменяемость.
Прямо перед креслом установлена приборная панель. Это легко кучка показометров, по которым космонавт мог определить время полета, давление воздуха в кабине, газовый состав воздуха, давление в баках системы ориентации и свое географическое расположение. Последнее показывал глобус с часовым механизмом, поворачивающийся по ходу полета.
Ниже приборной панели находится иллюминатор с инструментом Взгляд для ручной системы ориентации.

Пользоваться им дюже примитивно. Разворачиваем корабль по наклону и тангажу до тех пор, пока в кольцевой зоне по краю иллюминатора не увидим земной горизонт. Там примитивно зеркала стоят вокруг иллюминатора, и горизонт в них виден каждый только когда агрегат развернут этим иллюминатором сурово вниз. Таким образом вручную выставляется инфракрасная вертикаль. Дальше разворачиваем корабль по рысканью до тех пор, пока бег земной поверхности в иллюминаторе не совпадет с направлением нарисованных на нем стрелок. Все, ориентация выставлена, а момент включения ТДУ подскажет метка на глобусе. Недостатком системы является то, что пользоваться ей дозволено только на дневной стороне Земли.
Сейчас посмотрим, что находится справа от кресла:

Ниже и правее приборной панели видна откидная крышка. Под ней прячется радиостанция. Ниже этой крышки видна торчащая из кармашка ручка АСУ (ассенизационно-санитарного устройства, то есть туалета). Правее АСУ размещен маленький поручень, а рядом с ним рукоятка управления ориентацией корабля. Выше рукоятки укреплена телекамера (еще одна камера была между приборной панелью и иллюминатором, но на этом макете ее нет, но она видна в корабле Быковского на фото выше), а правее - несколько крышек контейнеров с резервом продовольствия и питьевой воды.
Каждая внутренняя поверхность спускаемого агрегата обтянута белой мягкой тканью, так что кабина выглядит достаточно комфортабельно, хоть там и узко, как в гробу.
Вот такой он, 1-й в мире космический корабль. Каждого слетало 6 пилотируемых кораблей Восток, но на основе этого корабля и по сей день эксплуатируют беспилотные спутники. Скажем, Биом, предуготовленный для навыков над звериными и растениями в космосе:

Либо топографический спутник Комета, спускаемый агрегат которого всякий желающий может увидеть и потрогать во дворе Петропавловской цитадели в Санкт-Петербурге:

Для пилотируемых полетов теперь такая система, финально, безвыходно устарела. Даже тогда, в эру первых космических полетов, это был достаточно небезопасный агрегат. Вот, что пишет об этом в своей книге Ракеты и люди Борис Евсеевич Черток:
Если бы теперь положили на полигоне корабль «Восток» и все современные основные, сели бы и посмотрели на него, никто не проголосовал бы пускать такой ненадёжный корабль. Я тоже подписал документы, что у меня все в порядке, гарантирую безопасность полёта. Сегодня я бы никогда этого не подписал. Получил большой навык и осознал, как крепко мы рисковали.
100 лет назад отцы - основатели космонавтики вряд ли могли себе представить, что космические корабли будут выбрасывать на свалку позже одного-исключительного полета. Неудивительно, что первые планы кораблей виделись многоразовыми и нередко крылатыми. Длинное время - до самого начала пилотируемых полетов - они соперничали на чертежных досках конструкторов с одноразовыми «Востоками» и «Меркуриями». Увы, множество многоразовых кораблей так и остались планами, а исключительная система многократного использования, принятая в эксплуатацию (Space Shuttle), оказалась жутко драгоценный и вдалеке не самой верной. Отчего так получилось?
Ракетостроение имеет в своей основе два источника - авиацию и артиллерию. Авиационное предисловие требовало многоразовости и крылатости, тогда как артиллерийское было склонно к одноразовому использованию «ракетного снаряда». Боевые ракеты, из которых подросла фактическая космонавтика, были, безусловно, одноразовыми.
Когда дело дошло до практики, конструкторы столкнулись с целым комплексом задач высокоскоростного полета, в числе которых - исключительно высокие механические и тепловые нагрузки. Путем теоретических изысканий, а также проб и ошибок инженеры сумели подобрать оптимальную форму боевой части и результативные теплозащитные материалы. И когда на повестку дня встал вопрос о разработке реальных космических кораблей, проектанты оказались перед выбором доктрины: строить космический «самолет» либо агрегат капсульного типа, схожий на головную часть межконтинентальной баллистической ракеты? От того что космическая гонка шла в яростном темпе, было выбрано особенно примитивное решение - чай в вопросах аэродинамики и конструкции капсула куда проще самолета.
Стремительно выяснилось, что на техническом ярусе тех лет сделать капсульный корабль многоразовым фактически невозможно. Баллистическая капсула входит в атмосферу с громадной скоростью, а ее поверхность может нагреваться до 2 500-3 000 градусов. Космический самолет, владеющий довольно высоким аэродинамическим качеством, при спуске с орбиты испытывает примерно вдвое меньшие температуры (1 300-1 600 градусов), но материалы, пригодные для его теплозащиты, в 1950-1960-е годы еще не были сделаны. Исключительной действенной теплозащитой была тогда заведомо одноразовая абляционная обмазка: вещество покрытия оплавлялось и испарялось с поверхности капсулы потоком набегающего газа, поглощая и унося при этом тепло, которое в отвратном случае вызвало бы недопустимый нагрев спускаемого агрегата.
Попытки поместить в цельной капсуле все системы - двигательную установку с топливными баками, системы управления, жизнеобеспечения и энергопитания - вели к стремительному росту массы агрегата: чем огромнее размеры капсулы, тем огромнее масса теплозащитного покрытия (в качестве которой применялись, скажем, стеклотекстолиты, пропитанные фенольными смолами с достаточно огромный плотностью). Впрочем грузоподъемность тогдашних ракет-носителей была ограниченна. Решение было обнаружено в делении корабля на функциональные отсеки. «Сердце» системы обеспечения жизнедеятельности космонавта размещалось в касательно маленький кабине-капсуле с тепловой охраной, а блоки остальных систем были вынесены в одноразовые отделяемые отсеки, безусловно, не имевшие никакого теплозащитного покрытия. К такому решению конструкторов, как представляется, подталкивал и маленький источник основных систем космической техники. Скажем, жидкостный ракетный мотор «живет» несколько сотен секунд, а дабы довести его источник до нескольких часов, надобно приложить дюже огромные усилия.
Предыстория многоразовых кораблей
Одним из первых технически проработанных планов космического челнока был ракетоплан конструкции Ойгена Зенгера. В 1929 году он предпочел данный план для докторской диссертации. По плану австрийского инженера, которому было каждого 24 года, ракетоплан должен был выходить на околоземную орбиту, скажем, для сервиса орбитальной станции, а после этого возвращаться на Землю с поддержкой крыльев. В конце 1930-х - начале 1940-х годов в намеренно сделанном закрытом научно-исследовательском университете он исполнил большую проработку ракетного самолета, знаменитого как «антиподный бомбардировщик». К счастью, в Третьем рейхе план реализован не был, но стал отправной точкой для многих послевоенных работ как на Западе, так и в СССР.
Так, в США, по инициативе В. Дорнбергера (начальника программы V-2 в фашистской Германии), в начале 1950-х годов проектировался ракетный бомбардировщик Bomi, двухступенчатый вариант которого мог бы выходить на околоземную орбиту. В 1957 году заокеанские военные начали работу над ракетопланом DynaSoar. Агрегат должен был исполнять специальные миссии (инспекция спутников, разведывательно-ударные операции и др.) и в планирующем полете возвращаться на базу.
В СССР, еще до полета Юрия Гагарина, рассматривалось несколько вариантов крылатых пилотируемых агрегатов многоразового применения, таких как ВКА-23 (основной конструктор В.М. Мясищев), «136» (А.Н. Туполев), а также план П.В. Цыбина, знаменитый как «лапоток», разработанный по заказу С.П. Королева.
Во 2-й половине 1960-х годов в СССР в ОКБ А.И. Микояна, под начальством Г.Е. Лозино-Лозинского, велась работа над многоразовой авиационно-космической системой «Спираль», которая состояла из сверхзвукового самолета-разгонщика и орбитального самолета, выводимого на орбиту с подмогой двухступенчатого ракетного ускорителя. Орбитальный самолет по размерности и назначению в всеобщих чертах повторял DynaSoar, впрочем отличался формой и техническими деталями. Рассматривался и вариант запуска «Спирали» в космос с подмогой ракеты-носителя «Союз».
Из-за неудовлетворительного технического яруса тех лет ни один из бесчисленных планов многоразовых крылатых агрегатов 1950-1960 годов не вышел из стадии проектирования.

Первое воплощение

И все же идея многоразовости ракетно-космической техники оказалась живучей. К концу 1960-х годов в США и несколько позже в СССР и Европе был собран довольный задел в области гиперзвуковой аэродинамики, новых конструкционных и теплозащитных материалов. А теоретические изыскания подкрепились экспериментами, в том числе полетами опытных летательных агрегатов, самым знаменитым из которых был заокеанский Х-15.
В 1969 году NASA заключило первые контракты с аэрокосмическими компаниями США на изыскание образа перспективной многоразовой транспортной космической системы Space Shuttle (англ. - «космический челнок»). По прогнозам того времени, к началу 1980-х годов грузопоток «Земля-орбита-Земля» должен был составить до 800 тонн в год, и шаттлам предстояло годично делать 50- 60 полетов, доставляя на околоземную орбиту космические агрегаты разного назначения, а также экипажи и грузы для орбитальных станций. Ожидалось, что стоимость выведения грузов на орбиту не превысит 1 000 баксов за килограмм. При этом от космического челнока требовалось знание возвращать с орбиты довольно крупные нагрузки, скажем дорогие многотонные спутники для ремонта на Земле. Нужно подметить, что задача возврата грузов с орбиты в некоторых отношениях труднее итога их в космос. Скажем, на кораблях «Союз» космонавты, возвращаясь с Интернациональной космической станции, могут взять менее сотни килограммов багажа.
В мае 1970 года, позже обзора полученных предложений, NASA предпочло систему с двумя крылатыми ступенями и выдало контракты на дальнейшую проработку плана фирмам North American Rockwell и McDonnel Douglas. При стартовой массе около 1 500 тонн она должна была выводить на низкую орбиту от 9 до 20 тонн пригодного груза. Обе ступени предполагалось оснащать связками кислородно-водородных моторов тягой по 180 тонн всякий. Впрочем в январе 1971 года требования были пересмотрены - выводимая масса подросла до 29,5 тонны, а стартовая- до 2 265 тонн. По расчетам, пуск системы стоил не больше 5 миллионов баксов, но вот разработка оценивалась в 10 миллиардов баксов - огромнее, чем был готов выделить съезд США (не будем забывать, что США вели в то время войну в Индокитае).
Перед NASA и фирмами-разработчиками встала задача - снизить стоимость плана по крайней мере вдвое. В границах всецело многоразовой доктрины этого добиться не удалось: слишком трудно было разработать теплозащиту ступеней с объемистыми криогенными баками. Появилась идея сделать баки внешними, одноразовыми. После этого отказались и от крылатой первой ступени в пользу вторично используемых стартовых твердотопливных ускорителей. Конфигурация системы купила приятель каждому вид, а ее стоимость, около 5 миллиардов баксов, укладывалась в заданные пределы. Правда, затраты на запуск при этом подросли до 12 миллионов баксов, но это считалось абсолютно приемлемым. Как несладко пошутил один из разработчиков, «челнок спроектировали бухгалтеры, а не инженеры».
Полномасштабная разработка Space Shuttle, возложенная фирме North American Rockwell (позже Rockwell International), началась в 1972 году. К моменту ввода системы в эксплуатацию (а 1-й полет «Колумбии» состоялся 12 апреля 1981 года - ровно через 20 лет позже Гагарина) это был во всех отношениях технологический шедевр. Вот только затраты на его разработку превысили 12 миллиардов баксов. На сегодня стоимость одного пуска достигает и совсем фантастических 500 миллионов баксов! Как же так? Чай многоразовое в тезисе должно быть дешевле одноразового (по крайней мере, в пересчете на один полет)?
Во-первых, не оправдались прогнозы по объемам грузопотока - он оказался на порядок поменьше ожидавшегося. Во-вторых, соглашение между инженерами и финансистами не пошел на пользу результативности челнока: стоимость ремонтно-восстановительных работ для ряда аппаратов и систем достигла половины стоимости их производства! Исключительно дорого обходилось обслуживание уникальной керамической теплозащиты. Наконец, отказ от крылатой первой ступени привел к тому, что для повторного применения твердотопливных ускорителей пришлось организовывать дорогостоящие поисково-спасательные операции.
Помимо того, шаттл мог трудиться только в пилотируемом режиме, что значительно удорожало всякую миссию. Кабина с астронавтами не отделяется от корабля, из-за чего на некоторых участках полета любая серьезная авария чревата аварией с погибелью экипажа и потерей челнока. Это случилось теснее двукратно - с «Челленджером» (28 января 1986 года) и «Колумбией» (1 февраля 2003 года). Последняя авария изменила отношение к программе Space Shuttle: позже 2010 года «челноки» будут выведены из эксплуатации. На смену им придут «Орионы», наружно крайне напоминающие своего дедушку - корабль «Аполлон» - и владеющие многоразовой выручаемой капсулой экипажа.

«Гермес», Франция/ЕКА, 1979-1994. Орбитальный самолет, запускаемый вертикально ракетой «Ариан-5», садящийся горизонтально с боковым маневром до 1 500 км. Стартовая масса - 700 т, орбитальная ступень - 10-20 т. Экипаж - 3-4 человека, выводимый груз - 3 т, возвращаемый - 1,5 т

Челноки нового поколения

С момента начала реализации программы Space Shuttle в мире многократно предпринимались попытки создания новых многоразовых кораблей. План «Гермес» начали разрабатывать во Франции в конце 1970-х годов, а потом продолжили в границах Европейского космического агентства. Данный маленький космический самолет, мощно напоминавший план DynaSoar (и разрабатываемый в России «Клипер»), должен был выводиться на орбиту одноразовой ракетой «Ариан-5», доставляя к орбитальной станции несколько человек экипажа и до 3 тонн грузов. Невзирая на довольно консервативную конструкцию, «Гермес» оказался Европе не по силам. В 1994 году план, на тот, что израсходовали около 2 миллиардов баксов, был закрыт.
Куда больше фантастично выглядел план беспилотного воздушно-космического самолета с горизонтальным взлетом и посадкой HOTOL (Horizontal Take-Off and Landing), предложенный в 1984 году фирмой British Aerospace. По плану, данный одноступенчатый крылатый агрегат предполагалось оснастить уникальной двигательной установкой, сжижающей в полете кислород из воздуха и использующей его в качестве окислителя. Горючим служил водород. Оплачивание работ со стороны государства (три миллиона фунтов стерлингов) через три года прекратилось из-за необходимости громадных расходов на демонстрацию доктрины странного мотора. Промежуточное расположение между «революционным» HOTOL и консервативным «Гермесом» занимает план воздушно-космической системы «Зенгер» (Sanger), разработанный в середине 1980-х годов в ФРГ. Первой ступенью в нем служил гиперзвуковой самолет-разгонщик с составными турбопрямоточными моторами. Позже достижения 4-5 скоростей звука с его спины стартовали либо пилотируемый воздушно-космический самолет «Хорус», либо одноразовая грузовая ступень «Каргус». Впрочем и данный план не вышел из «бумажной» стадии, в основном по финансовым причинам.
Заокеанский план NASP был представлен президентом Рейганом в 1986 году как национальная программа воздушно-космического самолета. Данный одноступенчатый агрегат, тот, что в прессе зачастую называли «Восточным экспрессом», имел фантастические летные колляции. Их обеспечивали прямоточные воздушно-реактивные моторы со сверхзвуковым горением, которые, по заявлениям экспертов, могли трудиться при числах Маха от 6 до 25. Впрочем план столкнулся с техническими задачами, и в начале 1990-х годов его закрыли. Советский «Буран» подавался в отечественной (да и в иностранной) печати как безоговорочный триумф. Впрочем, совершив исключительный беспилотный полет 15 ноября 1988 года, данный корабль канул в Лету. Честности ради нужно сказать, что «Буран» оказался не менее идеален, чем Space Shuttle. А в отношении безопасности и универсальности использования даже превосходил заокеанского соперника. В различие от американцев советские эксперты не питали иллюзий по поводу экономичности многоразовой системы - расчеты показывали, что одноразовая ракета результативнее. Но при создании «Бурана» основным был другой аспект - советский челнок разрабатывался как военно-космическая система. С окончанием «холодной войны» данный аспект отошел на 2-й план, чего не скажешь про экономическую рациональность. А с ней у «Бурана» было дрянно: его пуск обходился, как одновременный старт пары сотен носителей «Союз». Участь «Бурана» была решена.

За и против

Невзирая на то что новые программы разработки многоразовых кораблей возникают как грибы позже ливня, до сего времени ни одна из них не принесла фурора. Ничем окончились упомянутые выше планы Hermes (Франция, ЕКА), HOTOL (Великобритания) и Sanger (ФРГ). «Завис» между эрами МАКС - советско-русская многоразовая авиационно-космическая система. Потерпели неудачу и программы NASP (Национальный аэрокосмический самолет) и RLV (Многоразовая ракета-носитель) - очередные попытки США сделать МТКС второго поколения на замену Space Shuttle. В чем же повод такого незавидного постоянства?

МАКС, СССР/Россия, с 1985 года. Многоразовая система с воздушным стартом, посадка горизонтальная. Взлетная масса - 620 т, вторая ступень (с топливным баком) - 275 т, орбитальный самолет - 27 т. Экипаж - 2 человека, пригодная нагрузка - до 8 т. По заявлению разработчиков (НПО «Молния»), МАКС - особенно ближний к реализации план многоразового корабля
По сопоставлению с одноразовой ракетой-носителем создание «классической» многоразовой транспортной системы обходится весьма дорого. Сами по себе технические задачи многоразовых систем решаемы, но стоимость их решения дюже крупна. Возрастание кратности применения требует порой крайне существенного увеличения массы, что ведет к возрастанию стоимости. Для компенсации роста массы берутся (а нередко изобретаются с нуля) сверхлегкие и сверхпрочные (и больше дорогие) конструкционные и теплозащитные материалы, а также моторы с уникальными параметрами. А использование многоразовых систем в области малоизученных гиперзвуковых скоростей требует существенных расходов на аэродинамические изыскания.
И все же это совсем не значит, что многоразовые системы в тезисе не могут окупаться. Расположение меняется при большом числе пусков. Возможен, стоимость разработки системы составляет 10 миллиардов баксов. Тогда, при 10 полетах (без расходов на межполетное обслуживание), на один запуск будет отнесена стоимость разработки в 1 миллиард баксов, а при тысяче полетов - только 10 миллионов! Впрочем из-за всеобщего сокращения «космической активности общества» о таком числе пусков остается только мечтать… Значит, на многоразовых системах дозволено поставить крест? Здесь не все так однозначно.
Во-первых, не исключен рост «космической активности цивилизации». Определенные веры дает новейший рынок космического туризма. Допустимо, на первых порах окажутся актуальными корабли малой и средней размерности «комбинированного» типа (многоразовые версии «классических» одноразовых), такие как европейский Hermes либо, что нам ближе, русский «Клипер». Они касательно примитивны, могут выводиться в космос обыкновенными (в том числе, допустимо, теснее имеющимися) одноразовыми ракетами-носителями. Да, такая схема не уменьшает затраты на доставку грузов в космос, но разрешает сократить расходы на миссию в совокупности (в том числе снять с промышленности бремя серийного производства кораблей). К тому же крылатые агрегаты разрешают круто уменьшить перегрузки, действующие на космонавтов при спуске, что является несомненным превосходством.
Во-вторых, что исключительно значимо для России, использование многоразовых крылатых ступеней дозволяет снять ограничения на азимут пуска и сократить затраты на зоны отчуждения, выделяемые под поля падения фрагментов ракет-носителей.

«Клипер», Россия, с 2000 года. Разрабатываемый новейший космический корабль с многоразовой кабиной для доставки экипажа и грузов на околоземную орбиту и орбитальную станцию. Вертикальный запуск ракетой «Союз-2», посадка горизонтальная либо парашютная. Экипаж - 5-6 человек, стартовая масса корабля - до 13 т, посадочная масса - до 8,8 т. Ожидаемый срок первого пилотируемого орбитального полета - 2015 год
Гиперзвуковые двигатели
Особенно многообещающим типом двигательных установок для многоразовых воздушно-космических самолетов с горизонтальным взлетом некоторые эксперты считают гиперзвуковые прямоточные воздушно-реактивные моторы (ГПВРД), либо, как их почаще называют, прямоточные воздушно-реактивные моторы со сверхзвуковым горением. Схема мотора весьма примитивна - у него нет ни компрессора, ни турбины. Поток воздуха сжимается поверхностью агрегата, а также в особом воздухозаборнике. Как водится, исключительной подвижной частью мотора является насос подачи горючего.
Основная специфика ГПВРД в том, что при скоростях полета, в шесть и больше раз превышающих скорость звука, поток воздуха не поспевает затормозиться во впускном тракте до дозвуковой скорости, и горение должно протекать в сверхзвуковом потоке. А это представляет знаменитые трудности - обыкновенно горючее не поспевает сгорать в таких условиях. Длинное время считалось, что исключительное топливо, пригодное для ГПВРД - водород. Правда, в последнее время получены обнадеживающие итоги и с горючими типа керосинов.
Невзирая на то что гиперзвуковые моторы исследуются с середины 1950-х годов, до сего времени не изготовлено ни одного полноразмерного летного примера: трудность расчетов газодинамических процессов при гиперзвуковых скоростях требует проведения дорогостоящих натурных летных экспериментов. Помимо того, необходимы жаропрочные материалы, упрямые к окислению при крупных скоростях, а также оптимизированная система топливоподачи и охлаждения ГПВРД в полете.
Значительный недочет гиперзвуковых моторов - они не могут трудиться со старта, агрегат до сверхзвуковых скоростей нужно разгонять другими, скажем, обыкновенными турбореактивными моторами. И, безусловно, ГПВРД работает только в атмосфере, так что для выхода на орбиту потребуется ракетный мотор. Надобность ставить несколько моторов на один агрегат гораздо усложняет конструкцию воздушно-космического самолета.

Многогранная многократность

Варианты конструктивной реализации многоразовых систем крайне разновидны. При их обсуждении не стоит ограничиваться только кораблями, нужно сказать и о многоразовых носителях - грузовых многоразовых транспортных космических системах (МТКС). Видимо, что для снижения стоимости разработки МТКС нужно создавать беспилотными и не перегружать их избыточными, как у шаттла, функциями. Это дозволит значительно упростить и облегчить конструкцию.
С точки зрения простоты эксплуатации особенно симпатичны одноступенчатые системы: теоретически они гораздо надежнее многоступенчатых, не требуют никаких зон отчуждения (скажем, план VentureStar, создававшийся в США по программе RLV в середине 1990-х годов). Но их реализация находится «на краю потенциального»: для создания таковых требуется снизить относительную массу конструкции не менее чем на треть по сопоставлению с современными системами. Однако, и двухступенчатые многоразовые системы могут владеть абсолютно приемлемыми эксплуатационными колляциями, если применять крылатые первые ступени, возвращаемые к месту старта по-самолетному.
Вообще МТКС в первом приближении дозволено систематизировать по методам старта и посадки: горизонтальному и вертикальному. Зачастую думают, что системы с горизонтальным стартом имеют превосходство, от того что не требуют трудных пусковых сооружений. Впрочем современные аэродромы не способны принимать агрегаты массой больше 600-700 тонн, и это значительно ограничивает вероятности систем с горизонтальным стартом. Помимо того, сложно представить себе космическую систему, заправленную сотнями тонн криогенных компонентов топлива, среди штатских авиалайнеров, взлетающих и садящихся на аэропорт по расписанию. А если учесть требования к ярусу шума, то становится явственным, что для носителей с горизонтальным стартом все равно придется строить отдельные высококлассные аэродромы. Так что у горизонтального взлета тут значительных превосходств перед вертикальным стартом нет. Но, взлетая и садясь вертикально, дозволено отказаться от крыльев, что значительно облегчает и удешевляет конструкцию, но совместно с тем затрудняет точный заход на посадку и ведет к росту перегрузок при спуске.
В качестве двигательных установок МТКС рассматриваются как обычные жидкостные ракетные моторы (ЖРД), так и разные варианты и комбинации воздушно-реактивных (ВРД). Среди последних есть турбопрямоточные, которые могут разгонять агрегат «с места» до скорости, соответствующей числу Маха 3,5-4,0, прямоточные с дозвуковым горением (работают от М=1 до М=6), прямоточные со сверхзвуковым горением (от М=6 до М=15, а по оптимистичным оценкам заокеанских ученых, даже до М=24) и ракетно-прямоточные, способные работать во каждом диапазоне скоростей полета - от нулевых до орбитальных.
Воздушно-реактивные моторы на порядок экономичнее ракетных (из-за отсутствия окислителя на борту агрегата), но при этом имеют и на порядок крупную удельную массу, а также крайне важные ограничения на скорость и высоту полета. Для разумного применения ВРД требуется делать полет при крупных скоростных напорах, охраняя при этом конструкцию от аэродинамических нагрузок и перегрева. То есть, экономя горючее - самую недорогую компоненту системы, - ВРД увеличивают массу конструкции, которая обходится значительно подороже. Тем не менее ВРД, видимо, обнаружат использование в касательно маленьких многоразовых агрегатах горизонтального старта.
Особенно реалистичными, то есть примитивными и касательно недорогими в разработке, вероятно, являются два вида систем. 1-й - типа теснее упомянутого «Клипера», в которых твердо новым оказался только пилотируемый крылатый многоразовый агрегат (либо огромная его часть). Небольшие размеры хоть и создают определенные сложности в части теплозащиты, но сокращают затраты на разработку. Технические задачи для таких агрегатов фактически решены. Так что «Клипер» - это шаг в положительном направлении.
2-й - системы вертикального пуска с двумя крылатыми ракетными ступенями, которые могут самосильно возвратиться к месту старта. Специальных технических задач при их создании не ожидается, да и подходящий стартовый комплекс дозволено, вероятно, подобрать из числа теснее построенных.
Подводя вывод, дозволено предполагать, что грядущее многоразовых космических систем ясным не будет. Им придется отстаивать право на существование в грозной борьбе с простыми, но верными и недорогими одноразовыми ракетами.
Дмитрий Воронцов, Игорь Афанасьев

Введение

«Восток», название серии советских одноместных космических кораблей, предуготовленных для полётов по околоземной орбите, на которых были совершены первые полёты советских космонавтов. Создавались ведущим конструктором О. Г. Ивановским под начальством генерального конструктора ОКБ-1 С. П. Королёва с 1958 по 1963 год.
«Восток» ? 1-й космический корабль, на котором 12 апреля 1961 был осуществлен полёт человека в космическое пространство. Пилотировался Ю. А. Гагариным. Запущен с космодрома Байконур в 9 ч 07 мин по московскому времени и, совершив один цикл по орбите, приземлился в 10 ч 55 мин в районе деревни Смеловка Саратовской области.
Основными научными задачами, решаемыми на кораблях «Восток», были постижение воздействий условий орбитального полёта на состояние и работоспособность космонавта, отработка конструкции и систем, и проверка основных тезисов построения космических кораблей.

История создания космического корабля «Восток 1»

М. К. Тихонравов, работавший в ОКБ-1, начал работу по созданию пилотируемого космического корабля весной 1957 года. В апреле 1957 был подготовлен план проектных изысканий, предусматривающий помимо прочего создание пилотируемого корабля-спутника. В период с сентября 1957 по январь 1958 проводились изыскания разных схем спускаемых агрегатов для возвращения с орбиты ИСЗ.
Всё это дозволило теснее к апрелю 1958 года определить основные черты грядущего агрегата. В плане фигурировала масса от 5 до 5,5 тонн, убыстрение при входе в атмосферу от 8 до 9 G, сферический спускаемый агрегат, поверхность которого должна была нагреваться при входе в атмосферу от 2 до 3,5 тысяч градусов Цельсия. Вес теплозащиты должен был составить от 1,3 до 1,5 тонн, а предположительная точность приземления -- 100--150 километров. Рабочая высота полёта корабля -- 250 километров. При возвращении на высоте от 10 до 8 километров предусматривалось катапультирование пилота корабля. В середине августа 1958 года был подготовлен отчёт, обосновывающий вероятность принятия решения о развёртывании опытно-конструкторских работ, и теснее осенью начата работа по подготовке конструкторской документации. В мае 1959 был подготовлен отчёт, содержащий баллистические расчёты по спуску с орбиты.
22 мая 1959 года итоги работ были закреплены в постановлении ЦК КПСС и Совета Министров СССР № 569--264 о разработке экспериментального корабля-спутника, где были определены основные цели и назначены исполнители. Изданное 10 декабря 1959 года постановление ЦК КПСС и Совета Министров СССР № 1388--618 «О становлении изысканий космического пространства» утвердило основную задачу -- осуществление полёта человека в космос.
В 1959 году ведущим конструктором первых пилотируемых космических кораблей «Восток» был назначен О. Г. Ивановский. К апрелю 1960 года был разработан эскизный план корабля-спутника «Восток-1», представленного как экспериментальный агрегат, предуготовленный для отработки конструкции и создания на его основе спутника-разведчика «Восток-2» и пилотируемого космического корабля «Восток-3». Порядок создания и сроки запуска кораблей-спутников были определены постановлением ЦК КПСС № 587--238 «О плане освоения космического пространства» от 4 июня 1960 года. В 1960 году в ОКБ-1 группой конструкторов под начальством О. Г. Ивановского фактически был сделан прототип одноместного космического корабля.
11 октября 1960 года -- постановление ЦК КПСС и Совета Министров СССР № 1110--462 определило запуск космического корабля с человеком на борту, как задачу специального назначения, и обозначило срок сходственного запуска -- декабрь 1960 года.
12 апреля 1961 года в 9 час 06 мин 59,7 с. с космодрома Байконур стартовал 1-й космический корабль с человеком на борту. На борту корабля находился лётчик-космонавт Ю. А. Гагарин. За 108 минут корабль совершил один виток вокруг Земли и исполнил посадку неподалеку от деревни Смеловка Терновского района Саратовской области (нынче Энгельсский район).
«Если бы теперь положили на полигоне корабль «Восток» и все современные основные, сели бы и посмотрели на него, никто не проголосовал бы пускать такой ненадёжный корабль. Я тоже подписал документы, что у меня все в порядке, гарантирую безопасность полёта. Сегодня я бы никогда этого не подписал. Получил громадный навык и осознал, как мощно мы рисковали» -- Борис Черток -- феноменальный советский и русский учёный-конструктор, один из ближайших товарищей С. П. Королёва, профессор РАН (2000). Герой Социалистического Труда (1961).

Категория: 

Оценить: 

Голосов пока нет

Добавить комментарий

   ____   _  __  _   _       _   ____     ____ 
/ ___| | |/ / | | | | | | | _ \ / ___|
| | | ' / | |_| | _ | | | | | | | | _
| |___ | . \ | _ | | |_| | | |_| | | |_| |
\____| |_|\_\ |_| |_| \___/ |____/ \____|
Enter the code depicted in ASCII art style.

Похожие публикации по теме