ИСТОРИЯ ОСВОЕНИЯ КОСМИЧЕСКОГО ПРОСТРАНСТВА ЛЕТАТЕЛЬНЫМИ АППАРАТАМИ

В СССР, как и в других странах, в 1917-1945 гг. происходило интенсивное развитие научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ по жидкостным ракетным двигателям, жидкостным ракетам и ракетопланам, которые проводились как государственными научно-исследовательскими организациями (Газодинамическая лаборатория, Реактивный научно-исследовательский институт и др.), так и общественными добровольными объединениями (группами изучения реактивного движения).

К середине 40-х годов в СССР в области ракетно-космической техники был создан большой и разнообразный теоретический и экспериментальный задел, подготовлены высококвалифицированные специалисты, ученые, конструкторы, технологи и накоплен большой опыт серийного производства ракетной техники. Все эти достижения явились прочной научно-технической базой для качественного скачка в развитии ракетно-космической техники в СССР в послевоенные годы, в результате которого советская наука и техника достигли выдающихся успехов, ознаменовавшихся выведением на околоземную орбиту в 1957г. первого искусственного спутника Земли и выполнением в 1961г. первого пилотируемого космического полета Юрием Гагариным. К решению этих грандиозных задач советская наука и техника были подготовлены всем ходом предшествующего развития.

Огромный, исключительный вклад в рождение космического века внес школьный учитель из Калуги Циолковский Константин Эдуардович (1857-1935). (стр.151,156)

Конечно, и до Циолковского ученые и писатели-фантасты мечтали о путешествиях в космическое пространство. Однако они не обладали даром предвидения, позволившего наметить конкретные пути для практических технических достижений в этой области.

Хотя Циолковский никогда не запускал ракет, в начале века его считали чудаковатым мечтателем, теории которого мало связаны с реальностью, его вклад в науку о космических путешествиях огромен. Он начал свои исследования в 1883 году с изучения принципов движения ракеты в космическом вакууме.

В 1895г. в книге «Грезы о Земле и небе» впервые рассматривалась возможность создания искусственного спутника Земли.

В 1903г. К.Э.Циолковский в своем труде «Исследования мировых пространств реактивными приборами» впервые изложил теорию полета ракеты и рассматриваются перспективы космических путешествий.

Циолковский впервые предложил в ракетах использовать жидкое топливо (оно имеют более высокие энергетические характеристики). На первом рисунке космического корабля, сделанном Циолковским, изображен аппарат каплеобразной формы с пассажирской кабиной в носовой части и топливными баками – в хвостовой.

Циолковский предложил:

- управлять полетом ракеты вне атмосферы с помощью газотурбинных рулей;

- предусмотрел систему жизнеобеспечения космонавтов. Он считал, что в период перегрузки космонавты должны быть в лежачем состоянии;

- космические корабли 2-х стенной конструкции для защиты от чрезмерного нагревания или охлаждения;

- применение воздушного шлюза для выхода в открытый космос, использование защитных скафандров и гибких фалов;

- использовать гироскопический эффект вращающихся механизмов для стабилизации ракеты в полете;

- разработал теорию многоступенчатых ракет, или ракетных поездов;

- обосновал возможность орбитального полета;

- предсказал создание орбитальных космических станций;

- предвидел, что космические станции будут иметь системы жизнеобеспечения с замкнутым циклом, в котором пища и кислород будут извлекаться из растений, произрастающих внутри станций;

- предсказал, что за эрой аэропланов винтовых должна следовать эра аэропланов реактивных или аэропланов стратосферы.

Роберт Гофард, американский ученый, 16 марта 1926 года в штате Массачусетс осуществил первый успешный запуск первой в мире жидкостной ракеты на высоту 12,5м (пролетела 50м за 2,5сек). Затем в 1931г. немецкий исследователь И.Винклер испытал ракету на жидком топливе , которая поднялась сначала на 3м, потом на 90м. 17 августа 1933г. московской группой ученых была успешно запущена ракета ГИРД-09 на высоту 400м. Ракета спроектирована М.К.Тихонравовым, который работал над первым спутником и космическим кораблем «Восток».

25 ноября 1933г. – запуск ГИРД-Х на высоту 80м. В эти же годы в Советском Союзе были разработаны совершенные и надежные жидкостные ракетные двигатели, которые могли быть использованы в двигательных установках самолетов. В 1937-1938гг. ракетный двигатель ОРМ-65 на азотной кислоте и керосине, созданный В.П.Глушко, успешно прошел 30 стендовых огневых испытаний на ракетоплане РП-318-1, спроектированном С.П.Королевым. В 1940г. был совершен пилотируемый полет на ракетоплане РП-318-1 с двигателем, являющимся модификацией ОРМ-65.

В Германии, в 30-х годах проводились работы (исследовательские, экспериментальные) по ракетной технике группой под руководством Фон Брауна. В 1939 году успешно прошли запуски ракеты А-5 с системой управления.

Огромные успехи в развитии ракетной техники связаны с применением жидких топлив, которые К.Э.Циолковский предложил еще в конце девятнадцатого столетия.

В сентябре 1944г. начались атаки «ФАУ-2» на Лондон. Немецкие конструкторы ракет проектом А9/А-10 открыли эпоху больших двухступенчатых ракет. Ракета А-9 после отделения от первой ступени А-10, должна была пролететь около 5000км, с возможностью атаковать цели на Атлантическом побережье Америки со стартовых позиций, расположенных в Западной Франции или Португалии.

В настоящее время не существует единого мнения относительно того, где проходит граница космоса.

Некоторые ученые считают, что космическое пространство начинается в интервале высотой 1000-3200км над поверхностью Земли.

Другие считают высоты 120-160км. Развитие ракетной техники требовало изучения состава и свойств атмосферы на больших высотах.

После войны для этих целей использовались немецкие ракеты А-4 и их системы, которые были вывезены в США, Англию и СССР.

Началась эра исследовательских спутников для изучения космоса. Еще в 1945г. Бюро аэронавтики ВМФ США приступило к рассмотрению вопроса о спутнике. Но запустили американцы свои первые спутники в январе 1958 года, массой 14кг.

4 октября 1957г. СССР осуществил запуск первого в мире искусственного спутника Земли, массой 84кг.

3 ноября – второй советский спутник с полезной массой 508кг. В отдельной герметичной кабине находились подопытная собака Лайка и телеметрическая система для регистрации ее поведения в невесомости. Система регенерации и терморегулирования поддерживали в кабине условия, необходимые для существования животного.

В СССР и в США были созданы ракетоносители на базе баллистических ракет средней и большой дальности: СС-4, СС-9. Но советские ракеты-носители имели большую массу и тяги двигателей и, по сравнению с американскими, могли выводить на орбиты более тяжелые полезные грузы. Некоторые из этих ракет используются и до настоящего времени.

Учитывая высокое совершенство сверхмощных и надежных советских ракет-носителей, нетрудно понять, почему Советский Союз оказался лидером на третьей стадии проникновения человека в космическое пространство – стадии запуска автоматических аппаратов для изучения межпланетного пространства и планет солнечной системы.

Так же как и в запуске спутника Земли, приоритет в запуске первого научного зонда в межпланетное космическое пространство принадлежит СССР. 2 января 1959г. была запущена автоматическая межпланетная станция «Луна-1», массой 360кг, при полете которой была впервые достигнута вторая космическая скорость.

«Луна-1» пролетела мимо Луны на расстоянии 5000-6000км и вышла на орбиту спутника Солнца. На расстоянии 113000км от Земли с ракетной ступени, пристыкованной к «Луне-1», было выпущено облако паров натрия, образовавшее искусственную комету. Солнечное излучение вызвало яркое свечение паров натрия, и оптические системы на Земле сфотографировали облако на фоне созвездия Водолея.

3 марта 1959г. США предприняли попытку осуществить запуск межпланетного аппарата «Пионер», для выполнения задач, аналогичных «Луне-1». Эта попытка удалась лишь частично.

СССР был первым в исследовании и окололунного пространства и Луны. «Луна-2», запущенная 12 сентября 1959г., совершила первый в мире полет на другое небесное тело и доставила на поверхность Луны вымпелы с изображением Государственного Герба Советского Союза.

Автоматическая межпланетная станция «Луна-3» была запущена 4 октября 1959г. Вес – 435кг. Основная цель запуска – облет Луны и фотографирование ее обратной стороны, не видимой с Земли. Фотографирование было в течение 40мин. с высоты 6300км над Луной, отснято около 70% невидимой стороны Луны.

Осуществив посадку первых автоматических станций на Луну и передачу изображения ее обратной стороны на Землю, Советский Союз, а вместе с ним и все человечество, достигли больших успехов в освоении космоса.

Практическое освоение космоса стало возможным благодаря энергичным усилиям Советского Союза и Соединенных Штатов в развитии баллистических ракет.

Созданная в Советском Союзе межконтинентальная баллистическая ракета Р-7 (SS-6 по классификации НАТО) имела большую начальную массу и оказалась весьма перспективной как ракета-носитель.

Первая межконтинентальная баллистическая ракета США SM-65 «Атлас» была меньшей по размерам, начальной массе и менее эффективной как ракета-носитель, чем ракета Р-7.

В первые 20 лет космической эры в СССР было осуществлено не менее 600 успешных запусков космических аппаратов, высокая надежность которых была обеспечена применением в ракетах-носителях стандартизированных, хорошо отработанных элементов.

Космический корабль (К.К.) «Восток» был создан в СССР группой ученых под руководством основоположника практической космонавтики Сергея Павловича Королева. КК состоял из 2-х отсеков. Спускаемый аппарат, являющийся одновременно кабиной космонавта, представлял собой сферу диаметром 2,3м, покрытую абляционным (плавящимся при нагреве) материалом для тепловой защиты при входе в атмосферу. Космонавт в скафандре размещался в катапультируемом кресле самолетного типа, оснащенном парашютной системой.

КК «Восток» выводился в космос 5 раз после чего было объявлено о его безопасности для полета человека. С 15 мая 1960г. и по 25 марта 1961г. эти космические корабли запускались на орбиту под названием корабль-спутник. В них размещались собаки, манекены и различные биологические объекты.

12 апреля 1961г. в 9ч.07мин. по московскому времени на космодроме Байконур состоялся запуск межконтинентальной баллистической ракеты Р-7, в носовом отсеке которой размещался пилотируемый космический корабль «Восток» с майором ВВС Юрием Алексеевичем Гагариным на борту. Орбита имела параметры: наклон 65°, высота перигея – 181км, высота апогея – 327км. Корабль совершил один виток вокруг Земли за 89мин. На 108-й минуте после запуска он вернулся на Землю, приземлившись в Саратовской области. Таким образом, спустя 4 года после запуска первого искусственного спутника Земли Советский Союз впервые в мире осуществил полет человека в космическое пространство. (стр. 166)

6 августа 1961г. майор ВВС Герман Степанович Титов стартовал с Байконура. Это был второй человек в космосе: 17 витков, пробыл в космосе 24 часа 11 минут.

11 августа 1961 года запускается «Восток-3» с А.Г.Николаевым: 64 оборота за 94 часа 10 минут. 12 августа 1961 года запускается «Восток-4» с П.Р.Поповичем: 48 оборотов за 70 часов 44 минуты.

Только 5 мая 1961г. (через 4 недели после запуска Ю.А.Гагарина) поступил американский ответ: капитан 3-го ранга Алан Шепарт стал с формальных позиций первым американским астронавтом на космическом корабле «Меркурий». Хотя он и не достиг околоземной орбиты, он поднялся над Землей на высоту около 186км, провел в полете 15мин. 22сек. и был посажен в Атлантическом океане. Наконец, 20 февраля 1962г. США достигли околоземной орбиты: подполковник ВМФ Джон Гленн пробыл на орбите 4 часа 55 минут, совершил 3 витка до успешной посадки.

Затем были запуски других американских астронавтов. В соответствии с американскими правилами каждому, кто поднимается выше 80км, присваивается звание астронавта.

14 июня 1963г. с космодрома Байконур запущен КК «Восток-5» с В.Ф.Быковским.

16 июня 1963г. выведен «Восток-6» с Валентиной Владимировной Терешковой, первой в мире женщиной, совершившей космический полет. Терешкова провела в космосе 70ч. 41мин., Быковской – 119 часов. Затем очередной триумф СССР в области пилотируемых космических полетов. 12 октября 1964г. стартовал трехместный КК «Восход-1», являющийся модификацией «Востока». Экипаж: командир, полковник Владимир Михайлович Комаров, научный сотрудник Константин Петрович Феоктистов (один из конструкторов космических кораблей), врач – Борис Борисович Егоров. Автономная герметичная кабина, космонавты находились баз скафандров, масса КК = 5320кг. Три человека провели в космосе 24ч. 17мин., совершили 16 витков вокруг Земли и совершили впервые мягкую посадку на КК. Непосредственно перед приземлением включалась тормозная установка.

Стал большой неожиданностью для всего мира и, вместе с тем, принес Советскому Союзу новый приоритет в космосе – запуск 18 марта 1965 года «Восхода-2» с двумя космонавтами: командиром, полковником Павлом Ивановичем Беляевым и вторым пилотом подполковником Алексеем Архиповичем Леоновым. Леонов вошел в шлюзовой отсек, закрыл крышку люка космического корабля и впервые в мире совершил выход в космическое пространство в скафандре с автономной системой жизнеобеспечения, пробыл там 20 минут, временами удаляясь от корабля на расстояние 5м.

Таким образом, впервые практически была подтверждена возможность пребывания и работы космонавта в специальном снаряжении вне космического корабля.

Американцы совершили выход в открытый космос 3 июня 1965г. на 21мин. После этого космонавт Уайт сказал: «Это был самый ужасный момент в моей жизни!»

1967 год – год первых катастроф космических кораблей.

27 января 1967 года экипаж, который должен был совершить первый американский пилотируемый полет по программе «Аполлон», погиб во время пожара внутри КК в центре космических полетов имени Кеннеди.

23 апреля 1967 года в СССР был запущен новый КК «Союз-1», пилотируемый полковником Владимиром Комаровым (он был командиром корабля «Восход-1»). Запуск прошел успешно. На 18-м витке, через 26ч. 45мин. после запуска Комаров начал приготовления для спуска на Землю. Но, после входа в атмосферу и торможения, отказала парашютная система. Космонавт погиб мгновенно в момент удара «Союза» о Землю со скоростью 644 км/час.

Из-за этих катастроф сроки пилотируемых полетов сдвинулись, но это не остановило ни США, ни СССР. В дальнейшем на «Аполлоне» будут совершены полеты с астронавтами на борту вокруг Луны, а затем осуществлена посадка на ее безводную поверхность.

Аналогично тщательные доработки и испытания «Союза» привели к созданию высоконадежного космического корабля, который нашел основное применение как транспортный корабль для советских долговременных орбитальных станций серии «Салют».

Свидетельством огромных успехов первых шагов в индустриализации космоса, являются спутники связи, которые в настоящее время опутывают мир невидимыми нитями.

Спутник, расположенный на геостационарной орбите, т.е. на высоте 35880км над поверхностью Земли, будет неподвижен относительно Земли, т. к. один виток такого спутника будет совершаться за 24 часа, т.е. за период суточного вращения Земли.

Три спутника, находящиеся на стационарной орбите, обеспечивают радиовидимость большей части поверхности Земли (за исключением приполярных областей), при этом исключается влияние ионосферы на радиосвязь.

Получило практическую ценность и зондирование атмосферы Земли для получения регулярной информации о постоянно меняющейся погоде в мировом масштабе (космическая метеорология).

Изучение Земли из космоса позволило более интенсивно заняться исследованием природных ресурсов Земли, различать поля с нормально развивающимися и пораженными болезными сельскохозяйственными культурами, а, значит, прогнозировать урожайность сельского хозяйства в отдельных частях и регионах Земли.

Применение информации со спутников, позволило уточнить картографию, оценку лесного хозяйства, совершенствовать океанографию, вести ледовую разведку, загрязнение воздуха и водной поверхности, таяние снегов, предсказание нахождения полезных ископаемых.

С началом космической эры человек произвел революцию в науке о космосе. Были получены новые знания о планете Земля и соседних мирах, полеты АМС к планетам солнечной системы, посещение человеком Луны, первые космические станции.

Орбитальные аппараты многократного использования:

¨ «Спейс Шатл», 1981 год;

¨ «Буран», 1988г.

Самый продолжительный космический полет совершили: Титов В.Г. и М.Х.Манаров – 365 дней, 22 часа, 39 мин.

Исследования космоса продолжаются.

"ВОСТОК"

Космический корабль "Восток" был разработан и построен под руководством С.П.Королева в 1960 году. Корабль состоял из сферического спускаемого аппарата, приборного отсека с бортовой установкой (ТДУ) конструкции А.М.Исаева. Масса корабля 4,73 тонны.

Космонавт в скафандре размещался в спускаемом аппарате в катапультируемом кресле. Система жизнеобеспечения рассчитана на 10 суток полета. Запуск корабля осуществлялся трехступенчатой ракетой-носителем "Восток".

12 апреля 1961 года на корабле "Восток" Ю.А.Гагарин впервые в истории человечества совершил полет в космос. В 1961-1963 годах в космос были запущены шесть пилотируемых кораблей типа "Восток"

"СОЮЗ"

Разработка многоместного корабля "Союз" была начата под руководством С.П.Королева. испытательный полет на корабле "Союз-1" совершил 23-24 апреля 1967 года космонавт В.М.Комаров.

Стартовая масса корабля 6800 кг. Объем жилых помещений "Союза" 10 кубических метров.

В приборно-агрегатном отсеке размещены основной и дублирующий двигатели сближающе-корректирующей установки. Тяга двигателей 415 кгс. Двигательная установка может включаться многократно и обеспечивать маневры до высоты 1300 км.

На снижении после окончания торможения с помощью двигательной установки происходит разделение отсеков корабля. Орбитальный и приборно-агрегатный отсеки сгорают при входе в плотные слои атмосферы. Спускаемый аппарат, имеющий теплозащитное покрытие, тормозится в атмосфере. Форма спускаемого аппарата допускает управляемый спуск с использованием аэродинамического качества. На высоте 9,5 км открывается тормозной, а затем и основной парашюты. На высоте одного метра включаются твердотопливные двигатели мягкой посадки.

Выводит на орбиту корабль "Союз" трехступенчатая ракета-носитель "Союз". Общая длина ракеты-носителя с кораблем "Союз" 49,3 метра.

Всего с 1967 года в космос было запущено 40 кораблей типа "Союз".

ЛИТЕРАТУРА

1. Воздушный кодекс Республики Беларусь

2. Владимиров Н.И. Основы авиации и безопасности полетов Всю – Киев, 1986г.

3. Гусев Б.К., Докин В.Ф. Основы авиации. –М.: Транспорт, 1988г.

4. Гэтланд К.Космическая техника.

5. Дегтев В. Крылья Белоруссии. –Мн., 1973г.

6. История гражданской авиации ССР. Воздушный транспорт, 1983г.

7. Кокунина Л.Х. Основы аэродинамики. – М.: Транспорт, 1976г.

8. Сквозь облака и годы. К.70-лети. Гражданской авиации Республики Беларусь. –Мн., 2003г.

9. Теляков В. Курс – партизанские костры. –Мн., 2004г.

10. Бабич В.К. Авиация в локальных войнах. –М.: DB? 1988г.

11. Шавров В.Б. История конструкций самолетов в ССР. – М., 1978г.

12. Энциклопедия авиации. –М., 1994г.

13. Коростелев М.С., Зуенко Ю. Боевые самолеты России. Справочник. 1994г.

14. Современные боевые самолеты Справочное пособие. 1997г.

15. Аэрофлот от «А» до «Я». Брошюры.

16. Материалы периодической печати.