Недавно человечество вступило на порог третьего тысячелетия. Что ждёт нас в будущем? Наверняка возникнет много проблем, требующих обязательных решений. По прогнозам учёных, в 2050 году численность жителей Земли достигнет цифры 11 млрд. человек. Причём 94% прирост будет в развивающихся странах и только 6% в промышленно развитых. Кроме того, учёные научились замедлять процессы старения, что существенно увеличивает продолжительность жизни.
Это ведёт к новой проблеме - нехватке продовольствия. В данный момент примерно полмиллиарда человек голодают. По этой причине ежегодно умирают около 50 миллионов. Чтобы прокормить 11 миллиардов, нужно будет в 10 раз увеличить производство продуктов питания. Помимо этого понадобится энергия для обеспечения жизни всех этих людей. А это ведёт к увеличению добычи топлива и сырья. Выдержит ли планета подобную нагрузку?
Ну и не стоит забывать о загрязнении окружающей среды. С наращиванием темпов производства не только истощаются ресурсы, но и меняется климат планеты. Машины, электростанции, заводы выбрасывают в атмосферу такое количество углекислого газа, что возникновение парникового эффекта совсем не за горами. С повышением температуры на Земле начнётся и повышение уровня воды в Мировом океане. Всё это самым неблагоприятным образом скажется на условиях жизни людей. Даже может привести к катастрофе.
Данные проблемы поможет решить Подумайте сами. Туда можно будет переместить заводы, исследовать Марс, Луну, добывать ресурсы и энергию. И всё будет так, как в фильмах и на страницах научно-фантастических произведений.
Энергия из космоса
Сейчас 90% всей земной энергии получают путём сжигания топлива в домашних печах, автомобильных двигателях и котлах электростанций. Каждые 20 лет потребление энергии удваивается. Насколько же хватит природных ресурсов для удовлетворения наших нужд?
Например, то же нефти? По прогнозам учёных, она закончится через столько лет, сколько насчитывает история освоения космоса, то есть через 50. Угля хватит на 100 лет, а газа примерно на 40. Кстати, атомная энергия тоже относится к исчерпаемым источникам.
Теоретически проблема поиска альтернативной энергии была решена ещё в 30-х годах прошлого века, когда придумали реакцию термоядерного синтеза. К сожалению, она до сих пор неуправляема. Но даже если научиться её контролировать и получать энергию в неограниченных количествах, то это приведёт к перегреву планеты и необратимому изменению климата. Существует ли выход из этой ситуации?
Трёхмерная индустрия
Конечно, это освоение космоса. Необходимо перейти из «двухмерной» индустрии в «трёхмерную». То есть все энергоёмкие производства нужно перенести с поверхности Земли в космос. Но в данный момент делать это экономически невыгодно. Стоимость такой энергии будет в 200 раз выше электричества, полученного тепловым путём на Земле. Плюс огромных денежных вливаний потребует постройка больших орбитальных станций. В общем, нужно подождать, пока человечество пройдёт следующие этапы освоения космоса, когда будет усовершенствована техника и снизится стоимость строительных материалов.
Круглосуточное солнце
На протяжении всей истории существования планеты люди пользовались солнечным светом. Однако потребность в нём есть не только в дневное время. Ночью он нужен намного дольше: для освещения строек, улиц, полей во время сельхозработ (посевной, уборки) и т.д. А на Крайнем Севере Солнце вообще не появляется на небосклоне по полгода. Можно ли увеличить Насколько реально создание искусственного Солнца? Сегодняшние успехи в освоении космоса делают эту задачу вполне осуществимой. Достаточно лишь разместить на орбите планеты соответствующее приспособление для на Землю. При этом его интенсивность можно будет менять.
Кто придумал рефлектор?
Можно сказать, что история освоения космоса в Германии началась с идеи создания внеземных рефлекторов, предложенной немецким инженером Германом Обертом в 1929 году. Дальнейшее её развитие можно проследить по работам учёного Эрика Крафта из США. Сейчас американцы как никогда близки к осуществлению этого проекта.
Конструктивно рефлектор представляет собой раму, на которую натянута полимерная отражающая излучение солнца. Направление светового потока будет осуществляться либо по командам с Земли, либо автоматически, по заданной заранее программе.
Реализация проекта
США делают серьёзные успехи в освоении космоса и вплотную приблизились к реализации этого проекта. Сейчас американские специалисты исследуют возможность размещения на орбите соответствующих спутников. Находиться они будут прямо над Северной Америкой. 16 установленных зеркал-отражателей позволят продлить световой день на 2 часа. Два отражателя планируют направить на Аляску, что увеличит там световой день на целых 3 часа. Если использовать спутники-рефлекторы для продления дня в мегаполисах, то это обеспечит их высококачественным и бестеневым освещением улиц, магистралей, строек, что, несомненно, является выгодным с экономической точки зрения.
Рефлекторы в России
Например, если освещать из космоса пять городов, равных по размерам Москве, то благодаря экономии электроэнергии затраты окупятся примерно через 4-5 лет. Причём система спутников-рефлекторов без всяких дополнительных затрат может переключиться на другую группу городов. А как очистится воздух, если энергия будет поступать не от чадящих электростанций, а из космического пространства! Единственное препятствие на пути реализации этого проекта в нашей стране - это недостаток финансирования. Поэтому освоение космоса Россией идёт не так быстро, как хотелось.
Внеземные заводы
Прошло уже больше 300 лет со дня открытия Э. Торричелли вакуума. Это сыграло огромную роль в развитии техники. Ведь без понимания физики вакуума было бы невозможно создать ни электронику, ни двигатели внутреннего сгорания. Но всё это относится к промышленности на Земле. Сложно представить, какие возможности даст вакуум в таком деле, как освоение космоса. Почему бы не заставить галактику служить людям, построив там заводы? Они будут находиться в совершенно другой среде, в условиях вакуума, низких температур, мощных источников солнечного излучения и невесомости.
Сейчас сложно осознать все преимущества данных факторов, но можно с уверенностью сказать, что открываются просто фантастические перспективы и тема «Освоение космоса путём постройки внеземных заводов» становится актуальной как никогда. Если сконцентрировать лучи Солнца параболическим зеркалом, то можно сваривать детали из титановых сплавов, нержавеющей стали и др. При плавке металлов в земных условиях в них попадают примеси. А технике всё больше необходимы сверхчистые материалы. Как их получить? Можно «подвесить» металл в магнитном поле. Если его масса мала, то данное поле его удержит. При этом металл можно расплавить, пропуская через него высокочастотный ток.
В невесомости можно плавить материалы любых масс и размеров. Не нужны ни формы, ни тигли для литья. Также нет необходимости в последующей шлифовке и полировке. А плавить материалы будут либо в обычных, либо в солнечных печах. В условиях вакуума можно осуществлять «холодную сварку»: хорошо зачищенные и подогнанные друг к другу поверхности металлов образуют очень прочные соединения.
В земных условиях не получится сделать большие полупроводниковые кристаллы без дефектов, которые снижают качество изготовленных из них микросхем и приборов. Благодаря невесомости и вакууму можно будет получить кристаллы с нужными свойствами.
Попытки реализации идей
Первые шаги в осуществлении этих идей были сделаны в 80-х годах, когда освоение космоса в СССР шло полным ходом. В 1985 году инженеры запустили на орбиту спутник. Спустя две недели он доставил на Землю образцы материалов. Такие запуски стали ежегодной традицией.
В том же году в НПО «Салют» был разработан проект «Технология». Планировалась постройка весом 20 тонн и завода весом 100 тонн. Аппарат снабдили баллистическими капсулами, которые должны были доставлять изготовленную продукцию на Землю. Проект так и не был реализован. Вы спросите: почему? Это стандартная проблема освоения космоса - недостаток финансирования. Она актуальна и в наше время.
Космические поселения
В начале 20 века вышла фантастическая повесть К. Э. Циолковского «Вне Земли». В ней он описывал первые галактические поселения. В данный момент, когда уже есть определённые достижения в освоении космоса, можно взяться за осуществление этого фантастического проекта.
В 1974 году профессором физики Принстонского университета Джерардом О"Нилом был разработан и опубликован проект колонизации галактики. Он предлагал разместить космические поселения в точке либрации (место, где силы притяжения Солнца, Луны и Земли компенсируют друг друга). Такие посёлки всё время будут находиться в одном месте.
О " Нил считает, что в 2074 году большая часть людей переселится в космос и будет обладать неограниченными пищевыми и энергетическими ресурсами. Земля станет огромным парком, свободным от промышленности, где можно будет проводить свой отпуск.
Модель колонии О " Нила
Мирное освоение космоса профессор предлагает начать с постройки модели радиусом 100 метров. В таком сооружении может разместиться примерно 10 тысяч человек. Главная задача этого поселения - постройка следующей модели, которая должна быть в 10 раз больше. Диаметр следующей колонии увеличивается до 6-7 километров, а длина возрастает до 20.
В научном сообществе вокруг проекта О " Нила до сих пор не утихают споры. В предлагаемых им колониях плотность населения примерно такая же, как и в земных городах. А это довольно много! Особенно если учитывать, что в выходные дни там нельзя выбраться за город. В тесных парках мало кто захочет отдыхать. Вряд ли это можно сопоставить с условиями жизни на Земле. А как в этих закрытых пространствах будут обстоять дела с психологической совместимостью и тягой к перемене мест? Захотят ли люди там жить? Не станут ли космические поселения местами распространения глобальных бедствий и конфликтов? Все эти вопросы пока остаются открытыми.
Заключение
В недрах Солнечной системы заложено неисчислимое количество материальных и энергетических ресурсов. Поэтому освоение космоса человеком должно сейчас стать приоритетной задачей. Ведь в случае успеха, полученные ресурсы будут служить на благо людей.
Пока космонавтика делает в этом направлении первые шаги. Можно сказать, что это идёт ребёнок, но со временем он станет взрослым. Главная проблема освоения космоса - это не недостаток идей, а нехватка денежных средств. Необходимы огромные Но если сравнить их с затратами на вооружение, то сумма не такая уж и большая. Например, сокращение мировых военных расходов на 50% позволит в ближайшие несколько лет отправить на Марс три экспедиции.
В наше время человечеству стоит проникнуться идеей единства мира и пересмотреть приоритеты в развитии. А космос будет символом сотрудничества. Лучше строить заводы на Марсе и Луне, принося этим пользу всем людям, чем многократно увеличивать и без того раздутый мировой ядерный потенциал. Есть люди, которые утверждают, что освоение космоса может подождать. Обычно учёные отвечают им так: «Конечно, может, ведь вселенная будет существовать вечно, а вот мы, к сожалению, нет».
История развития отечественной космонавтики
Космонавтика стала делом жизни нескольких поколений наших соотечественников. Российские исследователи были первооткрывателями в этой сфере.
Огромнейший вклад в дело развития космонавтики внес российский ученый, простой учитель уездного училища Калужской губернии Константин Эдуардович Циолковский. Размышляя о жизни в космическом пространстве, Циолковский начал писать научную работу под названием «Свободное пространство». О том, как выйти в космос, ученый пока не знал. В 1902 г. прислал в журнал «Новое обозрение» труд, сопроводив его записью: «Я разработал некоторые стороны вопроса о поднятии в пространство с помощью реактивного прибора, подобного ракете. Математические выводы, основанные на научных данных и много раз проверенные, указывают на возможность с помощью таких приборов подниматься в небесное пространство и, может быть, обосновывать поселения за пределами земной атмосферы».
В 1903 г. этот труд - «Исследование мировых пространств реактивными приборами» - был опубликован. В нем ученый разработал теоретические основы возможности полетов в космос. Эта работа и последующие труды, написанные Константином Эдуардовичем, дают основание нашим соотечественникам считать его отцом российской космонавтики.
Глубокие исследования возможности полетов человека в космос связаны с именами других российских ученых - инженера и самоучки. Каждый из них внес свой вклад в развитие космонавтики. Фридрих Артурович много работ посвятил проблеме создания условий для жизни человека в космосе. Юрий Васильевич разработал многоступенчатый вариант ракеты, предложил оптимальную траекторию вывода ракеты на орбиту. Эти идеи наших соотечественников используются в настоящее время всеми космическими державами, имеют общемировое значение.
Целенаправленное развитие теоретических основ космонавтики как науки и проведение работ по созданию реактивных аппаратов в нашей стране связано с деятельностью в 20–30-х годах Газодинамической лаборатории (ГДЛ) и Групп изучения реактивного движения (ГИРД), а в дальнейшем Реактивного научно-исследовательского института (РНИИ), сформированного на основе ГДЛ и московской ГИРД. В этих организациях активно работали, и другие, а также будущий Главный конструктор ракетно-космических систем, внесший основной вклад в создание первых ракет-носителей (РН), искусственных спутников Земли, пилотируемых космических кораблей (КК). Усилиями специалистов в этих организациях были разработаны первые реактивные аппараты с двигателями на твердом и жидком топливе, проведены их огневые и летные испытания. Было положено начало отечественной реактивной технике.
Работы и исследования по ракетной технике практически во всех возможных областях ее применения до Великой Отечественной войны и даже во время ВОВ велись в нашей стране достаточно широко. Кроме ракет с двигателями на различных видах топлива, был разработан и испытан ракетоплан РП-318-1 на основе планера СК-9 (разработки) и двигателя РДА-1-150 (разработки), показавший принципиальную возможность создания и перспективность реактивной авиации. Были разработаны также различные типы крылатых ракет (классов «земля-земля», «воздух-воздух» и другие), в том числе и с автоматической системой управления. Естественно, широкое развитие в предвоенное время получили только работы по созданию неуправляемых реактивных снарядов. Разработанная простая технология их массового производства позволила гвардейским минометным частям и соединениям внести существенный вклад в дело победы над фашизмом.
13 мая 1946 г. Советом Министров СССР было выпущено основополагающее постановление, предусматривающее создание всей инфраструктуры ракетной промышленности. Значительный упор был сделан, исходя из складывавшейся к этому времени военно-политической обстановки, на создании жидкостных баллистических ракет дальнего действия (БРДД) с перспективой достижения межконтинентальной дальности стрельбы и оснащения их ядерными боезарядами, а также на создании эффективной системы ПВО, базирующейся на зенитных управляемых ракетах и реактивных истребителях-перехватчиках.
Исторически создание ракетно-космической отрасли промышленности было связано с необходимостью разработки боевых ракет в интересах обороны страны. Таким образом, указанным постановлением были фактически созданы все необходимые условия быстрого развития отечественной космонавтики. Началась напряженная работа по становлению ракетно-космической промышленности и техники.
В историю человечества вошли два знаменательных события, связанных с развитием отечественной космонавтики и открывших эпоху практического освоения космоса: запуск на орбиту первого в мире искуственного спутника Земли (ИСЗ) (4 октября 1957 г.) и первый полет человека в космическом корабле по орбите ИСЗ (12 апреля 1961 г.). Роль головной организации в этих работах отводилась Государственному НИИ реактивного вооружения № 88 (НИИ-88), ставшему фактически «альма-матер» для всех ведущих специалистов ракетно-космической отрасли. В его недрах проводились теоретические, проектные и экспериментальные работы по перспективной ракетно-космической технике. Здесь же проектированием БРДД с жидкостным ракетным двигателем (ЖРД) занимался коллектив , возглавляемый Главным конструктором Сергеем Павловичем Королевым; в 1956 г. стал самостоятельной организацией - ОКБ-1 (сегодня это всемирно известная Ракетно-космическая корпорация (РКК) «Энергия» им.).
Выполняя задания правительства по созданию БРДД, нацеливал коллектив на одновременную разработку и выполнение программ изучения и освоения космоса, начиная с научных исследований верхних слоев атмосферы Земли. Поэтому за полетом первой отечественной баллистической ракеты Р-1 (10.10.1948 г.) последовали полеты геофизических ракет Р-1А, Р-1Б, Р-1В и других.
Летом 1957 г. было опубликовано важное правительственное сообщение о проведении в Советском Союзе успешных испытаний многоступенчатой ракеты. «Полет ракеты, - говорилось в сообщении, - проходил на очень большой, до сих пор не достигаемой высоте». Этим сообщением было отмечено создание грозного оружия межконтинентальной баллистической ракеты Р-7 - знаменитой «семерки».
Именно появление «семерки» обеспечивало благоприятную возможность выводить в космос искусственные спутники Земли. Но для этого необходимо было сделать очень много: разработать, построить и испытать двигатели общей мощностью в миллионы лошадиных сил, оснастить ракету сложнейшей системой управления, наконец, построить космодром, откуда ракете предстояло стартовать. Эту труднейшую задачу решили наши специалисты, наш народ, наша страна. Решили первыми в мире.
Все работы по созданию первого искусственного спутника Земли возглавлялись королевским ОКБ-1. Проект спутника несколько раз пересматривался, пока, наконец, не остановились на варианте аппарата, запуск которого мог быть осуществлен с помощью созданной ракеты Р-7 и в сжатые сроки. Факт вывода спутника на орбиту должен был быть зафиксирован всеми странами мира, для чего на спутнике смонтировали радиотехническую аппаратуру .
4 октября 1957 года с космодрома Байконур первый в мире ИСЗ был выведен на околоземную орбиту ракетой-носителем Р-7. Точное измерение параметров орбиты спутника осуществлялось наземными радиотехническими и оптическими станциями. Запуск и полет первого ИСЗ позволили получить данные о продолжительности его существования на орбите около Земли, прохождению радиоволн через ионосферу и влиянию условий космического полета на бортовую аппаратуру.
Развитие ракетно-космических систем шло бурными темпами. Полеты первых искусственных спутников Земли, Солнца, Луны, Венеры, Марса, достижение впервые автоматическими аппаратами поверхности Луны, Венеры, Марса и мягкая посадка на эти небесные тела, фотографирование обратной стороны Луны и передача на Землю изображения лунной поверхности, первый облет Луны и возвращение на Землю автоматического корабля с животными, доставка роботом образцов лунной породы на Землю, исследование поверхности Луны автоматическим луноходом, передача на Землю панорамы Венеры, пролет вблизи ядра кометы Галлея, полеты первых космонавтов - мужчин и женщин, одиночные и групповые в одноместных и многоместных кораблях-спутниках, первый выход космонавта-мужчины, а затем и женщины из корабля в открытый космос, создание первой пилотируемой орбитальной станции, автоматического грузового корабля снабжения, полеты международных экипажей, первые перелеты космонавтов между орбитальными станциями, создание системы «Энергия»-«Буран» с полностью автоматическим возвращением многоразового корабля на Землю, длительная работа первого многозвенного орбитального пилотируемого комплекса и многие другие приоритетные достижения России в освоении космоса вызывают у нас законное чувство гордости.
Первый полет в космос
12 апреля 1961 г. - этот день навсегда вошел в историю человечества: утром с космодрома «Бойконур» мощная ракета-носитель вывела на орбиту первый в истории космический корабль «Восток» с первым космонавтом Земли - гражданином Советского Союза Юрием Алексеевичем Гагариным на борту.
За 1 ч. 48 мин облетел земной шар и благополучно приземлился в окрестности деревни Смеловки Терновского района Саратовской области , за что был награжден Звездой Героя Советского Союза.
По решению Международной авиационной федерации (ФАИ) 12 апреля отмечается Всемирный день авиации и космонавтики. Праздник установлен указом Президиума Верховного Совета СССР от 9 апреля 1962 года.
После полёта Юрий Гагарин непрерывно совершенствовал своё мастерство как лётчик-космонавт, а также принимал непосредственное участие в обучении и тренировке экипажей космонавтов, в руководстве полётами КК «Восток», «Восход», «Союз».
Первый космонавт Юрий Гагарин окончил Военно-воздушную инженерную академию имени (1961–1968), вёл большую общественно-политическую работу , являясь депутатом Верховного Совета СССР 6-го и 7-го созывов, член ЦК ВЛКСМ (избран на 14-м и 15-м съездах ВЛКСМ), президентом Общества советско-кубинской дружбы.
С миссией мира и дружбы Юрий Алексеевич посетил многие страны, ему присуждены золотая медаль им. АН СССР, медаль де Лаво (ФАИ), золотые медали и почётные дипломы международной ассоциации (ЛИУС) «Человек в космосе» и Итальянской ассоциации космонавтики, золотая медаль «За выдающееся отличие» и почётный диплом Королевского аэроклуба Швеции, Большая золотая медаль и диплом ФАИ, золотая медаль Британского общества межпланетных сообщений, премия Галабера по астронавтике .
С 1966 г. являлся почётным членом Международной академии астронавтики. Награжден орденом Ленина и медалями СССР, а также орденами многих стран мира. Юрию Гагарину присвоены звания Герой Социалистического Труда ЧССР, Герой НРБ, Герой Труда СРВ.
Юрий Гагарин трагически погиб в авиационной катастрофе вблизи деревни Новоселове Киржачского района Владимирской области при выполнении тренировочного полёта на самолёте (вместе с летчиком Серегиным).
В целях увековечения памяти Гагарина город Гжатск и Гжатский район Смоленской области были переименованы соответственно в город Гагарин и Гагаринский район. Имя Юрия Гагарина присвоено Военно-воздушной академии в Монино, учреждена стипендия им. для курсантов военных авиационных училищ. Международной авиационной федерацией (ФАИ) была учреждена медаль им. Ю. А. Гагарина. В Москве, Гагарине, Звёздном городке, Софии - установлены памятники космонавту; существует мемориальный дом-музей в г. Гагарин, именем назван кратер на Луне.
Юрий Гагарин был избран почётным гражданином городов Калуга, Новочеркасск, Сумгаит, Смоленск, Винница, Севастополь, Саратов (СССР), София, Перник (НРБ), Афины (Греция), Фамагуста, Лимасол (Кипр), Сен-Дени (Франция), Тренчанске-Теплице (ЧССР).
Космонавтика как наука, а затем и как практическая отрасль, сформировалась в середине XX века. Но этому предшествовала увлекательная история рождения и развития идеи полета в космос, начало которой положила фантазия, и только затем появились первые теоретические работы и эксперименты.
Так, первоначально в мечтах человека полет в космические просторы осуществлялся с помощью сказочных средств или сил природы (смерчей, ураганов). Ближе к XX веку для этих целей в описаниях фантастов уже присутствовали технические средства - воздушные шары, сверхмощные пушки и, наконец, ракетные двигатели и собственно ракеты. Не одно поколение молодых романтиков выросло на произведениях Ж. Верна, Г. Уэллса, А. Толстого, А. Казанцева, основой которых было описание космических путешествий.Все изложенное фантастами будоражило умы ученых. Так, К.Э. Циолковский говорил: "Сначала неизбежно идут: мысль, фантазия, сказка, а за ними шествует точный расчет". Публикация в начале XX века теоретических работ пионеров космонавтики К.Э. Циолковского, Ф.А. Цандера, Ю.В. Кондратюка, Р.Х. Годдарда, Г. Гансвиндта, Р. Эно-Пельтри, Г. Оберта, В. Гомана в какой-то мере ограничивала полет фантазии, но в то же время вызвала к жизни новые направления в науке - появились попытки определить,что может дать космонавтика обществу и как она на него влияет.
Надо сказать,что идея соединить космическое и земное направления человеческой деятельности принадлежит основателю теоретической космонавтики К.Э. Циолковскому. Когда ученый говорил: "Планета есть колыбель разума, но нельзя вечно жить в колыбели", он не выдвигал альтернативы - либо Земля, либо космос. Циолковский никогда не считал выход в космос следствием какой-то безысходности жизни на Земле. Напротив, он говорил о рациональном преобразовании природы нашей планеты силой разума. Люди, утверждал ученый, "изменят поверхность Земли, ее океаны, атмосферу, растения и самих себя. Будут управлять климатом и будут распоряжаться в пределах Солнечной системы, как на самой Земле, которая еще неопределенно долгое время будет оставаться жилищем человечества".
В СССР начало практических работ по космическим программам связано с именами С.П. Королева и М.К. Тихонравова. В начале 1945 г. М.К. Тихонравов организовал группу специалистов РНИИ по разработке проекта пилотируемого высотного ракетного аппарата (кабины с двумя космонавтами) для исследова-ния верхних слоев атмосферы. В группу вошли Н.Г. Чернышев, П.И. Иванов, В.Н. Галковский, Г.М. Москаленко и др. Проект было решено создавать на базе одноступенчатой жидкостной ракеты, рассчитанной для вертикального полета на высоту до 200 км.
Этот проект (он получил название ВР-190) предусматривал решение следующих задач:
- исследование условий невесомости в кратковременном свободном полете человека в герметичной кабине;
- изучение движения центра масс кабины и ее движения около центра масс после отделения от ракеты-носителя;
- получение данных о верхних слоях атмосферы; проверка работоспособности систем (разделения, спуска, стабилизации, приземления и др.),входящих в конструкцию высотной кабины.
В проекте ВР-190 впервые были предложены следующие решения, нашедшие применение в современных КА:
- парашютная система спуска, тормозной ракетный двигатель мягкой посадки, система разделения с применением пироболтов;
- электроконтактная штанга для упредительного зажигания двигателя мягкой посадки, бескатапультная герметичная кабина с системой обеспечения жизнедеятельности;
- система стабилизации кабины за пределами плотных слоев атмосферы с применением сопел малой тяги.
В целом проект ВР-190 представлял собой комплекс новых технических решений и концепций, подтвержденных теперь ходом развития отечественной и зарубежной ракетно-космической техники. В 1946 г. материалы проекта ВР-190 были доложены М.К. Ти-хонравовым И.В. Сталину. С 1947 г. Тихонравов со своей группой работает над идеей ракетного пакета и в конце 1940-х - начале 1950-х гг. показывает возможность получения первой космической скорости и запуска искусственного спутника Земли (ИСЗ) при помощи разрабатывавшейся в то время в стране ракетной базы. В 1950-1953 гг. усилия сотрудников группы М.К. Тихонравова были направлены на изучение проблем создания составных ракет-носителей и искусственных спутников.
В докладе Правительству в 1954 г. о возможности разработки ИСЗ С.П. Королев писал: "По вашему указанию представляю докладную записку тов. Тихонравова М.К. "Об искусственном спутнике Земли...". В отчете о научной деятельности за 1954 г. С.П. Королев отмечал: "Мы полагали бы возможным провести эскизную разработку проекта самого ИСЗ с учетом ведущихся работ (особенно заслуживают внимания работы М.К. Тихонравова...)".
Развернулись работы по подготовке запуска первого ИСЗ ПС-1. Был создан первый Совет главных конструкторов во главе с С.П. Ко-ролевым, который в дальнейшем и осуществлял руководство кос-мической программой СССР, ставшего мировым лидером в освое-нии космоса. Созданное под руководством С.П. Королева ОКБ-1 -ЦКБЭМ - НПО "Энергия" стало с начала 1950-х гг. центром косми-ческой науки и промышленности в СССР.
Космонавтика уникальна тем, что многое предсказанное сначала фантастами, а затем учеными свершилось воистину с космической скоростью. Всего сорок с небольшим лет прошло со дня запуска пер-вого искусственного спутника Земли, 4 октября 1957 г., а история космонавтики уже содержит серии замечательных достижений, полученных первоначально СССР и США, а затем и другими кос-мическими державами.
Уже многие тысячи спутников летают на орбитах вокруг Земли, аппараты достигли поверхности Луны, Венеры, Марса; научная аппаратура посылалась к Юпитеру, Меркурию, Сатурну для получения знаний об этих удаленных планетах Солнечной системы.
Триумфом космонавтики стал запуск 12 апреля 1961 г. первого человека в космос - Ю.А. Гагарина. Затем - групповой полет, выход человека в космос, создание орбитальных станций "Салют", "Мир"... СССР на долгое время стал ведущей страной в мире по пи-лотируемым программам.
Показательной является тенденция перехода от запуска одиночных КА для решения в первую очередь военных задач к созданию крупномасштабных космических систем в интересах решения широкого спектра задач (в том числе социально-экономических и научных) и к интеграции космических отраслей различных стран.
Чего же достигла космическая наука в XX веке? Для сообщения ракетам-носителям космических скоростей разработаны мощные жидкостные ракетные двигатели. В этой области особенно велика заслуга В.П. Глушко. Создание таких двигателей стало возможным благодаря реализации новых научных идей и схем, практически исключающих потери на привод турбонасосных агрегатов. Разработка ракет-носителей и жидкостных ракетных двигателей способствовала развитию термо-, гидро- и газодинамики, теории теплопередачи и прочности, металлургии высокопрочных и жаростойких материалов, химии топлив, измерительной техники, вакуумной и плазменной технологии. Дальнейшее развитие получили твердотопливные и другие типы ракетных двигателей.
В начале 1950-х гг. советские ученые М.В. Келдыш, В.А. Котельников, А.Ю. Ишлинский, Л.И. Седов, Б.В. Раушенбах и др. разработали математические закономерности и навигационно-баллистическое обеспечение космических полетов.
Задачи, которые возникали при подготовке и реализации космических полетов, послужили толчком для интенсивного развития и таких общенаучных дисциплин, как небесная и теоретическая механика. Широкое использование новых математических методов и создание совершенных вычислительных машин позволило решать самые сложные задачи проектирования орбит космических аппаратов и управления ими в процессе полета, и в результате возникла новая научная дисциплина - динамика космического полета.
Конструкторские бюро, возглавлявшиеся Н.А. Пилюгиным и В.И. Кузнецовым, создали уникальные системы управления ракетно-космической техникой,обладающие высокой надежностью.
В это же время В.П. Глушко, A.M. Исаев создали передовую в мире школу практического ракетного двигателестроения. А теоретические основы этой школы были заложены еще в 1930-е гг.,на заре отечественного ракетостроения. И сейчас передовые позиции России в этой области сохраняются.
Благодаря напряженному творческому труду конструкторских бюро под руководством В.М. Мясищева, В.Н. Челомея, Д.А. Полухина были выполнены работы по созданию крупногабаритных особо прочных оболочек. Это стало основой создания мощных межконтинентальных ракет УР-200, УР-500, УР-700,а затем и пилотируемых станций "Салют", "Алмаз", "Мир", моду лей двадцатитонно-го класса "Квант", "Кристалл", "Природа", "Спектр", современных модулей для Международной космической станции (МКС) "Заря" и "Звезда", ракет-носителей семейства "Протон". Творческое со-трудничество конструкторов этих конструкторских бюро и машиностроительного завода им. М.В. Хруничева позволило к началу XXI века создать семейство носителей "Ангара", комплекс малых космических аппаратов и изготовить модули МКС. Объединение КБ и завода и реструктуризация этих подразделений дали возможность создать крупнейшую в России корпорацию - Государственный космический научно-производственный центр им. М.В. Хруничева.
Большая работа по созданию ракет-носителей на базе баллистических ракет была выполнена в КБ "Южное", возглавлявшимся М.К. Янгелем. Надежность этих ракет-носителей легкого класса не знает аналогов в мировой космонавтике. В этом же КБ под руководством В.Ф. Уткина была создана ракета-носитель среднего класса "Зенит" - представитель второго поколения ракет-носителей.
За четыре десятилетия существенно возросли возможности сис-тем управления ракет-носителей и космических аппаратов. Если в 1957-1958 гг. при выведении искусственных спутников на орбиту вокруг Земли доспускалась ошибка в несколько десятков километров, то к середине 1960-х гг. точность систем управления была уже столь высока, что позволила космическому аппарату, запущенному на Луну, совершить посадку на ее поверхности с отклонением от намеченной точки всего на 5 км. Системы управления конструкции Н.А. Пилюгина были одними из лучших в мире.
Большие достижения космонавтики в области космической связи, телевещания, ретрансляции и навигации, переход к высокоскоростным линиям позволили уже в 1965 г. передать на Землю фотографии планеты Марс с расстояния, превышающего 200 млн км, а в 1980 г. изображение Сатурна было передано на Землю с расстояния около 1,5 млрд км. Научно-производственное объединение прикладной механики, многие годы возглавлявшееся М.Ф. Решетневым, первоначально было создано как филиал ОКБ С.П. Королева; это НПО - один из мировых лидеров по разработке космических аппаратов такого назначения.
Создаются спутниковые системы связи, охватывающие практически все страны мира и обеспечивающие двустороннюю оперативную связь с любыми абонентами. Этот вид связи оказался самым надежным и становится все более выгодным. Системы ретрансляции позволяют осуществлять управление космическими группировками с одного пункта на Земле. Созданы и эксплуатируются спутниковые навигационные системы. Без этих систем уже не мыслится сегодня использование современных транспортных средств - торговых судов, самолетов гражданской авиации, военной техники и др.
Произошли качественные изменения и в области пилотируемых полетов. Способность успешно работать вне космического корабля впервые была доказана советскими космонавтами в 1960-1970-х гг., а в 1980-1990-х гг. была продемонстрирована способность человека жить и работать в условиях невесомости в течение года. Во время полетов было проведено также большое число экспериментов - технических, геофизических и астрономических.
Важнейшими являются исследования в области космической медицины и систем жизнеобеспечения. Необходимо глубоко изучить человека и средства жизнеобеспечения тем чтобы определить, что можно поручить человеку в космосе, особенно при продолжительном космическом полете.
Одним из первых космических экспериментов было фотографирование Земли, показавшее, как много могут дать наблюдения из космоса для открытия и разумного использования природных ресурсов. Задачи по разработке комплексов фото- и оптикоэлектронного зондирования земли, картографирования, исследования природных ресурсов, экологического мониторинга, а также по созданию ракет-носителей среднего класса на базе ракет Р-7А выполняет бывший филиал № 3 ОКБ, преобразованный сначала в ЦСКБ, а сегодня в ГРНПЦ "ЦСКБ - Прогресс" во главе с Д.И. Козловым.
В 1967 г. в ходе автоматической стыковки двух беспилотных искусственных спутников Земли "Космос-186" и "Космос-188" была решена крупнейшая научно-техническая проблема встречи и стыковки КА в космосе, позволившая в сравнительно короткие сроки создать первую орбитальную станцию (СССР) и выбрать наиболее рациональную схему полета космических кораблей к Луне с высадкой землян на ее поверхность (США). В 1981 г. был совершен первый полет многоразовой транспортной космической системы "Спейс Шаттл" (США), а в 1991 г. стартовала отечественная система "Энергия" - "Буран".
В целом решение разнообразных задач исследования космоса - от запусков искусственных спутников Земли до запусков межпланетных космических аппаратов и пилотируемых кораблей и станций - дало много бесценной научной информации о Вселенной и планетах Солнечной системы и значительно способствовало техническому прогрессу человечества. Спутники Земли совместно с зонди-рующими ракетами позволили получить детальные данные об околоземном космическом пространстве. Так, при помощи первых искусственных спутников были обнаружены радиационные пояса, в ходе их исследования было глубже изучено взаимодействие Земли с заряженными частицами, испускаемыми Солнцем. Межпланетные космические полеты помогли нам глубже понять природу многих планетарных явлений - солнечного ветра, солнечных бурь, метеоритных дождей и др.
Космические аппараты, запущенные к Луне, передали снимки ее поверхности, сфотографировал и в том числе и ее невидимую с Земли сторону с разрешающей способностью, значительно превосходящей возможности земных средств. Были взяты пробы лунного грун-та, а также доставлены на лунную поверхность автоматические самоходные аппараты "Луноход-1" и "Луноход-2".
Автоматические космические аппараты дали возможность получить дополнительную информацию о форме и гравитационном поле Земли, уточнить тонкие детали формы Земли и ее магнитного поля. Искусственные спутники помогли получить более точные данные о массе, форме и орбите Луны. Массы Венеры и Марса также были уточнены с помощью наблюдений траекторий полетов космических аппаратов.
Большой вклад в развитие передовой техники внесли проектирование, изготовление и эксплуатация очень сложных космических систем. Автоматические космические аппараты, посылаемые к планетам, являются, по сути дела, роботами, управляемыми с Земли посредством радиокоманд. Необходимость разработки надежных систем для решения задач такого рода привела к более совершенному пониманию проблемы анализа и синтеза различных сложных технических систем. Такие системы находят применение как в космических исследованиях, так и во многих других областях человеческой деятельности. Требования космонавтики обусловили необходимость конструирования комплексных автоматических устройств при жестких ограничениях, вызванных грузоподъемностью ракет-носителей и условиями космического пространства, что явилось дополнительным стимулом для быстрого совершенствования автома-тики и микроэлектроники.
В выполнение этих программ большой вклад внесли КБ, руководимые Г.Н. Бабакиным, Г.Я. Гуськовым, В.М. Ковтуненко, Д.И. Козловым, Н.Н. Шереметьевским и др. Космонавтика вызвала к жизни новое направление в технике и строительстве - космодромостроение. Родоначальниками этого направления у нас в стране стали коллективы под руководством круп-ных ученых В.П. Бармина и В.Н. Соловьева. В настоящее время в мире функционирует более десятка космодромов с уникальными наземными автоматизированными комплексами, испытательными станциями и другими сложными средствами подготовки космических аппаратов и ракетносителей к пуску. Россия интенсивно осуществляет запуски с известных всему миру космодромов Байконур и Плесецк, а также проводит экспериментальные пуски с создаваемого на востоке страны космодрома Свободный.
Современные потребности в связи и дистанционном управлении на больших расстояниях привели к развитию высококачественных систем управления и контроля, которые способствовали развитию технических методов слежения за космическими аппаратами и измерения параметров их движения на межпланетных расстояниях, открыв новые области применения спутников. В современной космонавтике это одно из приоритетных направлений. Наземный авто-матизированный комплекс управления, разработанный М.С. Рязанским и Л.И. Гусевым, и сегодня обеспечивает функционирование орбитальной группировки России.
Развитие работ в области космической техники привело к созданию систем космического метеообеспечения, которые с требуемой периодичностью получают снимки облачного покрова Земли и ведут наблюдения в различных диапазонах спектра. Данные метеоспутников являются основой для составления оперативных прогнозов погоды, в первую очередь по большим регионам. В настоящее время практически все страны мира используют космические метеоданные.
Результаты, получаемые в области спутниковой геодезии, особен-но важны для решения военных задач, картирования природных ресурсов, повышения точности траекторных измерений, а также для изучения Земли. С использованием космических средств появляется уникальная возможность решения задач экологического мониторинга Земли и глобального контроля природных ресурсов. Результаты космических съемок оказались эффективным средством наблюдения за развитием посевов сельскохозяйственных культур, выявления заболеваний растительности, измерения некоторых почвенных факторов, состояния водной среды и т.д. Совокупность различных методов космической съемки обеспечивает практически достоверную, полную и детальную информацию о природных ресурсах и состоянии окружающей среды.
Помимо уже определившихся направлений, очевидно, будут развиваться и новые направления использования космической техники, например организация технологических производств, невозможных в земных условиях. Так, невесомость можно использовать для получения кристаллов полупроводниковых соединений. Такие кристаллы найдут применение в электронной промышленности для создания нового класса полупроводниковых приборов. В условиях не-весомости свободно парящий жидкий металл и другие материалы легко деформировать слабыми магнитными полями. Это открывает путь для получения слитков любой наперед заданной формы без их кристаллизации в изложницах, как это делается на Земле. Особенность таких слитков - почти полное отсутствие внутренних напряжений и высокая чистота.
Использование космических средств играет определяющую роль в создании единого информационного пространства России, обеспечении глобальности телекоммуникаций, особенно в период массового внедрения в стране сети Internet. Будущее в развитии Internet - это широкое использование высокоскоростных широкополосных космических каналов связи, ибо в XXI веке обладание и обмен информацией станет не менее важным, чем владение ядерным оружием.
Наша пилотируемая космонавтика нацелена на дальнейшее развитие науки, рациональное использование природных ресурсов Земли, решение задач экологического мониторинга суши и океана. Для этого необходимо создание пилотируемых средств как для полетов на околоземных орбитах, так и для осуществления вековой мечты человечества - полетов к другим планетам.
Возможность осуществления таких замыслов неразрывно связана с решением задач по созданию новых двигателей для полетов в космическом пространстве не требующих значительных запасов топлива, например ионных, фотонных, а также использующих природные силы - силу гравитации,торсионные поля и др.
Создание новых уникальных образцов ракетно-космической техники, а также методов космических исследований, проведение космических экспериментов на автоматических и пилотируемых кораблях и станциях в околоземном космосе, а также на орбитах планет Солнечной системы - благодатная почва объединения усилий ученых и конструкторов разных стран.
В начале XXI века в космическом полете находятся десятки тысяч объектов искусственного происхождения. В их число входят космические аппараты и фрагменты (последние ступени ракет-носителей, обтекатели, переходники и отделяющиеся детали).
Поэтому наряду с остро стоящей проблемой борьбы с загрязнени-ем нашей планеты встанет вопрос борьбы с засорением околоземного космического пространства. Уже в настоящее время одной из проблем является распределение частотного ресурса геостационарной орбиты вследствие ее насыщения К А различного назначения.
Задачи по освоению космического пространства решали и решают в СССР и России ряд организаций и предприятий, возглавляемых плеядой наследников первого Совета главных конструкторов Ю.П. Семеновым, Н.А. Анфимовым, И.В. Барминым, Г.П. Бирюковым, Б.И. Губановым, Г.А. Ефремовым, А.Г. Козловым, Б.И. Каторгиным, Г.Е. Лозино-Лозинским и др.
Вместе с проведением опытно-конструкторских работ развивалось в СССР и серийное производство космической техники. Для создания комплекса "Энергия" - "Буран" в кооперацию по этой работе входило более 1000 предприятий. Директора заводов-изготовителей С.С. Бовкун, А.И. Киселев, И.И. Клебанов, Л.Д. Кучма, А.А. Макаров, В.Д. Вачнадзе, А.А. Чижов и многие другие в короткие сроки отлаживали производство и обеспечивали выпуск продукции. Особо необходимо отметить роль ряда руководителей космической отрасли. Это Д.Ф. Устинов, К.Н. Руднев, В.М. Рябиков, Л.В. Смирнов, С.А. Афанасьев, О.Д. Бакланов, В.Х. Догужиев, О.Н. Шишкин, Ю.Н. Коптев, А.Г. Карась, А.А. Максимов, В.Л. Иванов.
Успешным запуском в 1962 г. "Космоса-4" началось использование космоса в интересах обороны нашей страны. Эта задача решалась сначала НИИ-4 МО, а затем из его состава был выделен ЦНИИ-50 МО. Здесь обосновывалось создание космических систем военного и двойного назначения, в развитие которых определяющий вклад внесли известные военные ученые Т.И. Левин, Г.П. Мельников, И.В. Мещеряков, Ю.А. Мозжорин, П.Е. Эльясберг, И.И. Яцунский и др.
Общепризнано, что применение космических средств позволяет в 1,5-2 раза повысить эффективность действий вооруженных сил. Особенности ведения войн и вооруженных конфликтов кон-ца XX века показали,что роль космоса при решении задач воен-ного противостояния постоянно возрастает. Только космические средства разведки, навигации, связи обеспечивают возможность видения противника на всю глубину его обороны, глобальную связь, высокоточное оперативное определение координат любых объектов,что позволяет вести боевые действия практически "с ходу" на необорудованных в военном отношении территориях и удаленных театрах военных действий. Только использование космических средств позволит обеспечить защиту территорий от ракетно-ядерного нападения любого агрессора. Космос становится основой военного могущества каждого государства - это яркая тенденция нового тысячелетия.
В этих условиях необходимы новые подходы к разработке перспективных образцов ракетно-космической техники, коренным образом отличающихся от существующего поколения космических средств. Так, нынешнее поколение орбитальных средств - это в основном специализированное применение на базе герметичных конструкций, с привязкой к конкретным типам средств выведения. В новом тысячелетии необходимо создание многофункциональных космических аппаратов на базе негерметичных платформ модульной конструкции, разработка унифицированного ряда средств выведения с малозатратной высокоэффективной системой их эксплуатации. Только в этом случае, опираясь на созданный в ракетно-космической отрасли потенциал, Россия в XXI веке сможет значительно ускорить процесс развития своей экономики, обеспечить качественно новый уровень научных исследований, международного сотрудничества, решения социально-экономических проблем и задач укрепления обороноспособности страны, что в конечном счете укрепит ее позиции в мировом сообществе.
Решающую роль в создании российской ракетно-космической науки и техники играли и играют ведущие предприятия ракетно-космической отрасли: ГКНПЦ им. М.В. Хруничева, РКК "Энергия", ЦСКБ, КБОМ, КБТМ и др. Руководство этой работой осуществляется Росавиакосмосом.
В настоящее время российская космонавтика переживает не лучшие дни. Резко снижено финансирование космических программ, ряд предприятий находятся в крайне тяжелом положении. Но российская космическая наука не стоит на месте. Даже в этих сложных условиях российские ученые проектируют космические системы XXI века.
За рубежом начало освоения космического пространства было положено запуском 1 февраля 1958 г. американского КА "Эксплорер-1". Возглавлял американскую космическую программу Вернер фон Браун, являвшийся до 1945 г. одним из ведущих специалистов в области ракетной техники в Германии, а затем работавший в США. Он создал на базе баллистической ракеты "Редстоун" ракету-носитель "Юпитер-С", с помощью которой и был запущен "Эксплорер-1".
20 февраля 1962 г. ракетой-носителем "Атлас", разработанной под руководством К. Боссарта, на орбиту был выведен космический корабль "Меркурий", пилотируемый первым астронавтом США Дж. Тленном. Однако все эти достижения не были полноценными, так как повторяли шаги, уже пройденные советской космонавтикой. Исходя из этого правительство США предприняло усилия, направленные на завоевание лидирующего положения в космической гонке. И в отдельных областях космической деятельности, на отдельных участках космического марафона им это удалось.
Так, США первыми в 1964 г. вывели КА на геостационарную орбиту. Но наибольшим успехом явилась доставка американских астронавтов к Луне на космическом корабле "Аполлон-11" и выход первых людей - Н. Армстронга и Э. Олдрина - на ее поверхность. Это достижение стало возможным благодаря разработке под руководством фон Брауна ракет-носителей типа "Сатурн", созданных в 1964-1967 гг. по программе "Аполлон".
РН "Сатурн" представляли собой семейство двух- и трехступенчатых носителей тяжелого и сверхтяжелого класса, базирующихся на использовании унифицированных блоков. Двухступенчатый вариант "Сатурн-1" позволял выводить на низкую околоземную орбиту полезную нагрузку массой 10,2 т, а трехступенчатый "Сатурн-5" - 139 т (47 т на траекторию полета к Луне).
Крупным достижением в развитии американской космической техники стало создание многоразовой космической системы "Спейс Шаттл" с орбитальной ступенью, обладающей аэродинамическим качеством, первый запуск которой состоялся в апреле 1981 г. И, несмотря на то что все возможности, обеспечиваемые многоразовостью, так и не были полностью использованы, безусловно, это был крупный (хотя и очень дорогостоящий) шаг вперед на пути освоения космоса.
Первые успехи СССР и США побудили некоторые страны к активизации своих усилий в космической деятельности. Американскими носителями были запущены первый английский КА "Ариэль-1" (1962 г.), первый канадский КА "Алуэт-1" (1962 г.), первый итальянский КА "Сан-Марко" (1964 г.). Однако запуски КА чужими носителями ставили страны - владельцы КА в зависимость от США. Поэтому начались работы по созданию собственных носителей. Наибольших успехов на этом поприще достигла Франция, уже в 1965 г. запустившая КА "А-1" собственным носителем "Диаман-А". В дальнейшем, развивая этот успех, Франция разработала семейство носителей "Ариан", являющееся одним из самых рентабельных.
Несомненным успехом мировой космонавтики было осуществление программы ЭПАС, заключительный этап которой - запуск и стыковка на орбите космических кораблей "Союз" и "Аполлон" - был осуществлен в июле 1975 г. Этот полет ознаменовал собой начало международных программ, которые успешно развивались в последнюю четверть XX века и несомненным успехом которых явились изготовление, запуск и сборка на орбите Международной космической станции. Особое значение приобрела международная кооперация в сфере космических услуг, где лидирующее место принадлежит ГКНПЦ им. М.В. Хруничева.
В этой книге авторы на основе своего многолетнего опыта работы в области проектирования и практического создания ракетно-космических систем, анализа и обобщения известных им разработок по космонавтике в России и за рубежом изложили свою точку зрения на развитие космонавтики в XXI веке. Ближайшее будущее определит, правы мы были или нет. Хотелось бы выразить благодарность за ценные советы по содержанию книги академикам РАН Н.А. Анфимову и А.А. Галееву, докторам технических наук Г.М. Тамковичу и В.В. Остроухову.
Авторы благодарят за помощь по сбору материалов и обсуждению рукописи книги доктора технических наук, профессора Б.Н. Родионова, кандидатов технических наук А.Ф. Акимова, Н.В. Васильева, И.Н. Голованева, С.Б. Кабанова, В.Т. Коновалова, М.И. Макарова, A.M. Максимова, Л.С. Медушевского, Е.Г. Трофимова, И.Л. Черкасова, кандидата военных наук С.В. Павлова, ведущих специалистов НИИ КС А.А. Качекана, Ю.Г. Пичурина, В.Л. Светличного, а также Ю.А. Пешнина и Н.Г. Макарову за техническую помощь в подготовке книги. Авторы выражают глубокую признательность за ценные советы по содержанию рукописи кандидатам технических наук Е.И. Моторному, В.Ф. Нагавкину, O.K. Роскину, С.В. Сорокину, С.К. Шаевичу, В.Ю. Юрьеву и директору программы И.А. Глазковой.
Авторы с благодарностью воспримут все замечания, предложения и критические статьи, которые, мы полагаем, последуют после издания книги и еще раз подтвердят, что проблемы космонавтики действительно актуальны и требуют пристального внимания ученых и практиков, а также всех тех, кто живет будущим.
Начало космической эры4 октября 1957 г. бывший СССР произвел запуск первого в мире искусственного спутника Земли. Первый советский спутник позволил впервые измерить плотность верхней атмосферы, получить данные о распространении радиосигналов в ионосфере, отработать вопросы выведения на орбиту, тепловой режим и др. Спутник представлял собой алюминиевую сферу диаметром 58 см и массой 83,6 кг с четырьмя штыревыми антеннами длинной 2,4-2,9 м. В герметичном корпусе спутника размещались аппаратура и источники электропитания. Начальные параметры орбиты составляли: высота перигея 228 км, высота апогея 947 км, наклонение 65,1 гр. 3 ноября Советский Союз сообщил о выведении на орбиту второго советского спутника. В отдельной герметической кабине находились собака Лайка и телеметрическая система для регистрации ее поведении в невесомости. Спутник был также снабжен научными приборами для исследования излучения Солнца и космических лучей.
6 декабря 1957 г. в США была предпринята попытка запустить спутник «Авангард-1» с помощью ракеты-носителя, разработанной Исследовательской лабораторией ВМФ.После зажигания ракета поднялась над пусковым столом, однако через секунду двигатели выключились и ракета упала на стол, взорвавшись от удара.
31 января 1958 г. был выведен на орбиту спутник «Эксплорер-1», американский ответ на запуск советских спутников. По размерам и
Массе он не был кандидатом в рекордсмены. Будучи длинной менее 1 м и диаметром только ~15,2 см, он имел массу всего лишь 4,8 кг.
Однако его полезный груз был присоеденен к четвертой, последней ступени ракеты-носителя «Юнона-1». Спутник вместе с ракетой на орбите имел длину 205 см и массу 14 кг. На нем были установлены датчики наружной и внутренней температур, датчики эрозии и ударов для определения потоков микрометеоритов и счетчик Гейгера-Мюллера для регистрации проникающих космических лучей.
Важный научный результат полета спутника состоял в открытии окружающих Земля радиационных поясов. Счетчик Гейгера-Мюллера прекратил счет, когда аппарат находился в апогее на высоте 2530 км, высота перигея составляла 360 км.
5 февраля 1958 г. в США была предпринята вторая попытка запустить спутник «Авангард-1», но она также закончилась аварией, как и первая попытка. Наконец 17 марта спутник был выведен на орбиту. В период с декабря 1957 г. по сентябрь 1959 г. было предпринято одиннадцать попыток вывести на орбиту «Авангард-1» только три из них были успешными.
В период с декабря 1957 г. по сентябрь 1959 г. было предпринято одиннадцать попыток вывести на орбиту «Авангард
Оба спутника внесли много нового в космическую науку и технику (солнечные батареи, новые данные о плотности верхний атмосферы, точное картирование островов в Тихом океане и т.д.) 17 августа 1958 г. в США была предпринята первая попытка послать с мыса Канаверал в окрестности Луны зонд с научной аппаратурой. Она оказалась неудачной. Ракета поднялась и пролетела всего 16 км. Первая ступень ракеты взорвалась на 77 с полета. 11 октября 1958 г. была предпринята вторая попытка запуска лунного зонда «Пионер-1», также оказалась неудачной. Последующие несколько запусков также оказались неудачными, лишь 3 марта 1959 г. «Пионер-4», массой 6,1 кг частично выполнил поставленную задачу: пролетел мимо Луны на расстоянии 60000 км (вместо планируемых 24000 км).
Так же как и при запуске спутника Земли, приоритет в запуске первого зонда принадлежит СССР, 2 января 1959 г. был запущен первый созданный руками человека объект, который был выведен на траекторию, проходящую достаточно близко от Луны, на орбиту спутника Солнца. Таким образом «Луна-1» впервые достигла второй космической скорости. «Луна-1» имела массу 361,3 кг и пролетела мимо Луны на расстоянии 5500 км. На расстоянии 113000 км 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.
«Луна-2» запущенная 12 сентября 1959 г. совершила первый в мире полет на другое небесное тело. В 390,2-килограммовой сфере размещались приборы, показавшие, что Луна не имеет магнитного поля и радиационного пояса.
Автоматическая межпланетная станция (АМС) «Луна-3» была запущена 4 октября 1959 г. Вес станции равнялся 435 кг. Основной целью запуска был облет Луны и фотографирование ее обратной, невидимой с Земли, стороны. Фотографирование производилось 7 октября в течение 40 мин с высоты 6200 км над Луной.
Человек в космосе
12 апреля 1961 г. в 9 ч 07 мин по московскому времени в нескольких десятках километров севернее поселка Тюратам в Казахстане на советском 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. Запуск прошел успешно. Космический корабль был выведен на орбиту с наклонением 65 гр, высотой перигея 181 км и высотой апогея 327 км и совершил один виток вокруг Земли за 89 мин. На 108-ой мин после запуска он вернулся на Землю, приземлившись в районе деревни Смеловка Саратовской области. Таким образом, спустя 4 года после выведения первого искусственного спутника Земли Советский Союз впервые в мире осуществил полет человека в космическое пространство.
Космический корабль состоял из двух отсеков. Спускаемый аппарат, являющийся одновременно кабиной космонавта, представлял собой сферу диаметром 2,3 м, покрытую абляционным материалом для тепловой защиты при входе в атмосферу. Управление кораблем осуществлялось автоматически, а также космонавтом. В полете непрерывно поддерживалась с Землей. Атмосфера корабля - смесь кислорода с азотом под давлением 1 атм. (760 мм рт. ст.). «Восток-1» имел массу 4730 кг, а с последней ступенью ракеты-носителя 6170 кг. Космический корабль «Восток» выводился в космос 5 раз, после чего было объявлено о его безопасности для полета человека.
Через четыре недели после полета Гагарина 5 мая 1961 г. капитан 3-го ранга Алан Шепард стал первым американским астронавтом.
Хотя он и не достиг околоземной орбиты, он поднялся над Землей на высоту около 186 км. Шепард запущенный с мыса Канаверал в КК «Меркурий-3» с помощью модифицированной баллистической ракеты «Редстоун», провел в полете 15 мин 22 с до посадки в Атлантическом океане. Он доказал, что человек в условиях невесомости может осуществлять ручное управление космическим кораблем. КК «Меркурий» значительно отличался от КК «Восток».
Он состоял только из одного модуля - пилотируемой капсулы в форме усеченного конуса длинной 2,9 м и диаметром основания 1,89 м. Его герметичная оболочка из никелевого сплава имела обшивку из титана для защиты от нагрева при входе в атмосферу.
Атмосфера внутри «Меркурия» состояла из чистого кислорода под давлением 0,36 ат.
20 февраля 1962 г. США достигли околоземной орбиты. С мыса Канаверал был запущен корабль «Меркурий-6», пилотируемый подполковником ВМФ Джоном Гленном. Гленн пробыл на орбите только 4 ч 55 мин, совершив 3 витка до успешной посадки. Целью полета Гленна было определение возможности работы человека в КК «Меркурий». Последний раз «Меркурий» был выведен в космос 15 мая 1963 г.
18 марта 1965 г. был выведен на орбиту КК «Восход» с двумя космонавтами на борту - командиром корабля полковником Павлом Иваровичем Беляевым и вторым пилотом подполковником Алексеем Архиповичем Леоновым. Сразу после выхода на орбиту экипаж очистил себя от азота, вдыхая чистый кислород. Затем был развернут шлюзовой отсек: Леонов вошел в шлюзовой отсек, закрыл крышку люка КК и впервые в мире совершил выход в космическое пространство. Космонавт с автономной системой жизнеобеспечения находился вне кабины КК в течении 20 мин, временами отдаляясь от корабля на расстояние до 5 м. Во время выхода он был соединен с КК только телефонным и телемеметрическим кабелями. Таким образом, была практически подтверждена возможность пребывания и работы космонавта вне КК.
3 июня был запущен КК «Джемени-4» с капитанами Джеймсом Макдивиттом и Эдвардом Уайтом. Во время этого полета, продолжавшегося 97 ч 56 мин Уайт вышел из КК и провел вне кабины 21 мин, проверяя возможность маневра в космосе с помощью ручного реактивного пистолета на сжатом газе.
К большому сожалению освоение космоса не обошлось без жертв. 27 января 1967 г. экипаж готовившийся совершить первый пилотируемый полет по программе «Аполлон» погиб во время пожара внутри КК сгорев за 15 с в атмосфере чистого кислорода. Вирджил Гриссом, Эдвард Уайт и Роджер Чаффи стали первыми американскими астронавтами, погибшими в КК. 23 апреля с Байконура был запущен новый КК «Союз-1», пилотируемый полковником Владимиром Комаровым. Запуск прошел успешно.
На 18 витке, через 26 ч 45 мин, после запуска, Комаров начал ориентацию для входа в атмосферу. Все операции прошли нормально, но после входа в атмосферу и торможения отказала парашютная система. Космонавт погиб мгновенно в момент удара «Союза» о Землю со скоростью 644 км\ч. В дальнейшем Космос унес не одну человеческую жизнь, но эти жертвы были первыми.
Нужно заметить, что в естественнонаучном и производительном планах мир стоит перед рядом глобальных проблем, решение которых требует объединённых усилий всех народов. Это проблемы сырьевых ресурсов, энергетики, контроля за состоянием окружающей среды и сохранения биосферы и другие. Огромную роль в кардинальном их решении будут играть космические исследования - одно из важнейших направлений научно-технической революции.
Космонавтика ярко демонстрирует всему миру плодотворность мирного созидательного труда, выгоды объединения усилий разных стран в решении научных и народнохозяйственных задач.
С какими же проблемами сталкивается космонавтика и сами космонавты?
Начнём с жизнеобеспечения. Что такое жизнеобеспечение? Жизнеобеспечение в космическом полёте - это создание и поддержание в течении всего полёта в жилых и рабочих отсеках К.К. таких условий, которые обеспечили бы экипажу работоспособность, достаточную для выполнения поставленной задачи, и минимальную вероятность возникновения патологических изменений в организме человека. Как это сделать? Необходимо существенно уменьшить степень воздействия на человека неблагоприятных внешних факторов космического полёта - вакуума, метеорических тел, проникающей радиации, невесомости, перегрузок; снабдить экипаж веществами и энергией без которых не возможна нормальная жизнедеятельность человека, - пищей, водой, кислородом и сетом; удалить продукты жизнедеятельности организма и вредные для здоровья вещества, выделяемые при работе систем и оборудования космического корабля; обеспечить потребности человека в движении, отдыхе, внешней информации и нормальных условиях труда; организовать медицинский контроль за состоянием здоровья экипажа и поддержание его на необходимом уровне. Пища и вода доставляются в космос в соответствующей упаковке, а кислород - в химически связанном виде. Если не проводить восстановление продуктов жизнедеятельности, то для экипажа из трёх человек на один год потребуется 11 тонн вышеперечисленных продуктов, что, согласитесь, составляет немалый вес, объём, да и как это всё будет хранится в течении года?!
В ближайшем будущем системы регенерации позволят почти полностью воспроизводить кислород и вод на борту станции. Уже давно начали использовать вода после умывания и душа, очищенную в системе регенерации. Выдыхаемая влага конденсируется в холодильно-сушильном агрегате, а затем регенерируется. Кислород для дыхания извлекается из очищенной воды электролизом, а газообразный водород, реагируя с углекислым газом, поступающим из концентратора, образует воду, которая питает электролизер. Использование такой системы позволяет уменьшить в рассмотренном примере массу запасаемых веществ с 11 до 2т. В последнее время практикуется выращивание разнообразных видов растений прямо на борту корабля, что позволяет сократить запас пищи который необходимо брать в космос, об этом упоминал ещё в своих трудах Циолковский.
Космос науке
Освоение космоса во многом помогает в развитии наук:
18 декабря 1980 года было установлено явление стока частиц радиационных поясов Земли под отрицательными магнитными аномалиями.
Эксперименты, проведённые на первых спутниках показали, что околоземное пространство за пределами атмосферы вовсе не «пустое». Оно заполнено плазмой, пронизано потоками энергетических частиц. В 1958 г. в ближнем космосе были обнаружены радиационные пояса Земли - гигантские магнитные ловушки, заполненные заряженными частицами - протонами и электронами высокой энергии.
Наибольшая интенсивность радиации в поясах наблюдается на высотах в несколько тысяч км. Теоретические оценки показывали, что ниже 500 км. Не должно быть повышенной радиации. Поэтому совершенно неожиданным было обнаружение во время полётов первых К.К. областей интенсивной радиации на высотах до 200-300 км. Оказалось, что это связано с аномальными зонами магнитного поля Земли.
Распространилось исследование природных ресурсов Земли космическими методами, что во многом посодействовало развитию народного хозяйства.
Первая проблема которая стояла в 1980 году перед космическими исследователями представляла перед собой комплекс научных исследований, включающих большинство важнейших направлений космического природоведения. Их целью являлись разработка методов тематического дешифрирования многозональной видеоинформации и их использование при решении задач наук о Земле и хозяйственных отраслей. К таким задачам относятся: изучение глобальных и локальных структур земной коры для познания истории её развития.
Вторая проблема является одной из основополагающих физико-технических проблем дистанционного зондирования и имеет своей целью создание каталогов радиационных характеристик земных объектов и моделей их трансформации, которые позволят выполнять анализ состояния природных образований на время съемки и прогнозировать их на динамику.
Отличительной особенностью третей проблемы является ориентация на излучение радиационных характеристик крупных регионов вплоть до планеты в целом с привлечением данных о параметрах и аномалиях гравитационного и геомагнитного полей Земли.
Изучение Земли из космоса
Человек впервые оценил роль спутников для контроля за состоянием сельскохозяйственных угодий, лесов и других природных ресурсов Земли лишь спустя несколько лет после наступления космической эры. Начало было положено в 1960г., когда с помощью метеорологических спутников «Тирос» были получены подобные карте очертания земного шара, лежащего под облаками. Эти первые черно-белые ТВ изображения давали весьма слабое представление о деятельности человека и тем не менее это было первым шагом. Вскоре были разработаны новые технические средства, позволившие повысить качество наблюдений. Информация извлекалась из многоспектральных изображений в видимом и инфракрасном (ИК) областях спектра. Первыми спутниками, предназначенными для максимального использования этих возможностей были аппараты типа «Лэндсат». Например спутник «Лэндсат-D», четвертый из серии, осуществлял наблюдение Земли с высоты более 640 км с помощью усовершенствованных чувствительных приборов, что позволило потребителям получать значительно более детальную и своевременную информацию. Одной из первых областей применения изображений земной поверхности, была картография. В доспутниковую эпоху карты многих областей, даже в развитых районах мира были составлены неточно. Изображения, полученные с помощью спутника «Лэндсат», позволили скорректировать и обновить некоторые существующие карты США. В СССР изображения полученные со станции «Салют», оказались незаменимыми для выверки железнодорожной трассы БАМ.
В середине 70-х годов НАСА, министерство сельского хозяйства США приняли решение продемонстрировать возможности спутниковой системы в прогнозировании важнейшей сельскохозяйственной культуры пшеницы. Спутниковые наблюдения, оказавшиеся на редкость точными в дальнейшем были распространены на другие сельскохозяйственные культуры. Приблизительно в то же время в СССР наблюдения за сельскохозяйственными культурами проводились со спутников серий «Космос», «Метеор», «Муссон» и орбитальных станций «Салют».
Использование информации со спутников выявило ее неоспоримые преимущества при оценке объема строевого леса на обширных территориях любой страны. Стало возможным управлять процессом вырубки леса и при необходимости давать рекомендации по изменению контуров района вырубки с точки зрения наилучшей сохранности леса. Благодаря изображениям со спутников стало также возможным быстро оценивать границы лесных пожаров, особенно «коронообразных», характерных для западных областей Северной Америки, а так же районов Приморья и южных районов Восточной Сибири в России.
Огромное значение для человечества в целом имеет возможность наблюдения практически непрерывно за просторами Мирового Океана, этой «кузницы» погоды. Именно над толщами океанской воды зарождаются чудовищной силы ураганы и тайфуны, несущие многочисленные жертвы и разрушения для жителей побережья. Раннее оповещение населения часто имеет решающее значение для спасения жизней десятков тысяч людей. Определение запасов рыбы и других морепродуктов также имеет огромное практическое значение. Океанские течения часто искривляются, меняют курс и размеры. Например, Эль Нино, теплое течение в южном направлении у берегов Эквадора в отдельные годы может распространяться вдоль берегов Перу до 12гр. ю.ш. . Когда это происходит, планктон и рыба гибнут огромных количествах, нанося непоправимый ущерб рыбным промыслам многих стран и том числе и России. Большие концентрации одноклеточных морских организмов повышают смертность рыбы, возможно из-за содержащихся в них токсинов. Наблюдение со спутников помогает выявить «капризы» таких течений и дать полезную информацию тем, кто в ней нуждается. По некоторым оценкам российских и американских ученых экономия топлива в сочетании с «дополнительным уловом» за счет использования информации со спутников, полученной в инфракрасном диапазоне, дает ежегодную прибыль в 2,44 млн. долл. Использование спутников для целей обзора облегчило задачу прокладывания курса морских судов. Так же спутниками обнаруживаются опасные для судов айсберги, ледники. Точное знание запасов снега в горах и объема ледников - важная задача научных исследований, ведь по мере освоения засушливых территорий потребность в воде резко возрастает.
Неоценима помощь космонавтов в создании крупнейшего картографического произведения - Атласа снежно-ледовых ресурсов мира.
Также с помощью спутников находят нефтяные загрязнения, загрязнения воздуха, полезные ископаемые.
Наука о космосе
В течении небольшого периода времени с начала космической эры человек не только послал автоматические космические станции к другим планетам и ступил на поверхность Луны, но также произвел революцию в науке о космосе, равной которой не было за всю историю человечества. Наряду с большими техническими достижениями, вызванными развитием космонавтики, были получены новые знания о планете Земля и соседних мирах. Одним из первых важных открытий, сделанных не традиционным визуальным, а иным методом наблюдения, было установление факта резкого увеличения с высотой, начиная с некоторой пороговой высоты интенсивности считавшихся ранее изотропными космических лучей. Это открытие принадлежит австрийцу В. Ф. Хессу, запустившему в 1946 г.газовый шар-зонд с аппаратурой на большие высоты.
В 1952 и 1953 гг. д-р Джеймс Ван Аллен проводил исследования низко энергетических космических лучей при запусках в районе северного магнитного полюса Земли небольших ракет на высоту 19-24 км и высотных шаров - баллонов. Проанализировав результаты проведенных экспериментов, Ван Аллен предложил разместить на борту первых американских искусственных спутников Земли достаточно простые по конструкции детекторы космических лучей.
С помощью спутника «Эксплорер-1» выведенного США на орбиту 31 января 1958 г. было обнаружено резкое уменьшение интенсивности космического излучения на высотах более 950 км. В конце 1958 г. АМС «Пионер-3», преодолевшая за сутки полета расстояние свыше 100000 км, зарегистрировала с помощью имевшихся на борту датчиков второй, расположенный выше первого, радиационный пояс Земли, который также опоясывает весь земной шар.
В августе и сентябре 1958 г. на высоте более 320 км было произведено три атомных взрыва, каждый мощностью 1,5 к.т. Целью испытаний с кодовым названием «Аргус» было изучение возможности пропадания радио и радиолокационной связи при таких испытаниях. Исследование Солнца - важнейшая научная задача, решению которой посвящены многие запуски первых спутников и АМС.
Американские «Пионер-4» - «Пионер-9» (1959-1968гг.) с околосолнечных орбит передавали по радио на Землю важнейшую информацию о структуре Солнца. В тоже время было запущено более двадцати спутников серии «Интеркосмос» с целью изучения Солнца и околосолнечного пространства.
Чёрные дыры
О чёрных дырах узнали в 1960-х годах. Оказалось, что если бы наши глаза могли видеть только рентгеновское излучение, то звёздное небо над нами выглядело бы совсем иначе. Правда, рентгеновские лучи, испускаемые Солнцем, удалось обнаружить ещё до рождения космонавтики, но о других источниках в звёздном небе и не подозревали. На них наткнулись случайно.
В 1962 году американцы, решив проверить, не исходит ли от поверхности Луны рентгеновское излучение, запустили ракету, снабжённую специальной аппаратурой. Вот тогда-то, обрабатывая результаты наблюдений убедились, что приборы отметили мощный источник рентгеновского излучения. Он располагался в созвездии Скорпион. И уже в 70-х годах на орбиту вышли первые 2 спутника, предназначенные для поиска исследований источников рентгеновских лучей во вселенной, - американский «Ухуру» и советский «Космос-428».
К этому времени кое-что уже начало проясняться. Объекты, испускающие рентгеновские лучи, сумели связать с еле видимыми звёздами, обладающими необычными свойствами. Это были компактные сгустки плазмы ничтожных, конечно по космическим меркам, размеров и масс, раскалённые до нескольких десятков миллионов градусов. При весьма скромной наружности эти объекты обладали колоссальной мощностью рентгеновского излучения, в несколько тысяч раз превышающей полную совместимость Солнца.
Эти крохотные, диаметром около 10 км. , останки полностью выгоревших звёзд, сжавшиеся до чудовищной плотности, должны были хоть как-то заявить о себе. Поэтому так охотно в рентгеновских источниках «узнавали» нейтронные звёзды. И ведь казалось бы всё сходилось. Но расчёты опровергли ожидания: только что образовавшиеся нейтронные звёзды должны были сразу остыть и перестать излучать, а эти лучились рентгеном.
С помощью запущенных спутников исследователи обнаружили строго периодические изменения потоков излучения некоторых из них. Был определён и период этих вариаций - обычно он не превышал нескольких суток. Так могли вести себя лишь две вращающиеся вокруг себя звезды, из которых одна периодически затмевала другую. Это было доказано при наблюдении в телескопы.
Откуда же черпают рентгеновские источники колоссальную энергию излучения, Основным условием превращения нормальной звезды в нейтронную считается полное затухание в ней ядерной реакции. Поэтому ядерная энергия исключается. Тогда, может быть, это кинетическая энергия быстро вращающегося массивного тела? Действительно она у нейтронных звёзд велика. Но и её хватает лишь ненадолго.
Большинство нейтронных звёзд существует не по одиночке, а в паре с огромной звездой. В их взаимодействии, полагают теоретики, и скрыт источник могучей силы космического рентгена. Она образует вокруг нейтронной звезды газовый диск. У магнитных полюсов нейтронного шара вещество диска выпадает на его поверхность, а приобретённая при этом газом энергия превращается в рентгеновское излучение.
Свой сюрприз преподнёс и «Космос-428». Его аппаратура зарегистрировала новое, совсем не известное явление - рентгеновские вспышки. За один день спутник засёк 20 всплесков, каждый из которых длился не более 1 сек. , а мощность излучения возрастала при этом в десятки раз. Источники рентгеновских вспышек учёные назвали БАРСТЕРАМИ. Их тоже связывают с двойными системами. Самые мощные вспышки по выстреливаемой энергии всего лишь в несколько раз уступает полному излучению сотен миллиардов звёзд находящихся в нашей Галлактке.
Теоретики доказали: «чёрные дыры», входящие в состав двойных звёздных систем, могут сигнализировать о себе рентгеновскими лучами. И причина возникновения та же - аккреция газа. Правда механизм в этом случае несколько другой. Оседающие в «дыру» внутренние части газового диска должны нагреться и потому стать источниками рентгена.
Переходом в нейтронную звезду заканчивают «жизнь» только те светила, масса которых не превышает 2-3 солнечных. Более крупные звёзды постигает участь «черной дыры».
Рентгеновская астрономия поведала нам о последнем, может быть, самом бурном, этапе развития звёзд. Благодаря ей мы узнали о мощнейших космических взрывах, о газе с температурой в десятки и сотни миллионов градусов, о возможности совершенно необычного сверхплотного состояния веществ в «чёрных дырах».
Что же ещё даёт космос именно для нас? В телевизионных (ТВ) программах уже давным-давно не упоминается о том, что передача ведется через спутник. Это является лишним свидетельством огромного успеха в индустриализации космоса, ставшей неотъемлемой частью нашей жизни. Спутники связи буквально опутывают мир невидимыми нитями. Идея создания спутников связи родилась вскоре после второй мировой войны, когда А. Кларк в номере журнала «Мир радио» (Wireless World) за октябрь 1945г. представил свою концепцию ретрансляционной станции связи, расположенной на высоте 35880 км над Землей.
Заслуга Кларка заключалась в том, что он определил орбиту, на которой спутник неподвижен относительно Земли. Такая орбита называется геостационарной или орбитой Кларка. При движении по круговой орбите высотой 35880 км один виток совершается за 24 часа, т.е. за период суточного вращения Земли. Спутник, движущийся по такой орбите, будет постоянно находиться над определенной точкой поверхности Земли.
Первый спутник связи «Телстар-1» был запущен все же на низкую околоземную орбиту с параметрами 950 х 5630 км это случилось 10 июля 1962г. Почти через год последовал запуск спутника «Телстар-2». В первой телепередаче был показан американский флаг в Новой Англии на фоне станции в Андовере. Это изображение было передано в Великобританию, Францию и на американскую станцию в шт. Нью-Джерси через 15 часов после запуска спутника. Двумя неделями позже миллионы европейцев и американцев наблюдали за переговорами людей, находящихся на противоположных берегах Атлантического океана. Они не только разговаривали но и видели друг друга, общаясь через спутник. Историки могут считать этот день датой рождения космического ТВ. Крупнейшая в мире государственная система спутниковой связи создана в России. Ее начало было положено в апреле 1965г. запуском спутников серии «Молния», выводимых на сильно вытянутые эллиптические орбиты с апогеем над Северным полушарием. Каждая серия включает четыре пары спутников, обращающихся на орбите на угловом расстоянии друг от друга 90 гр.
На базе спутников «Молния» построена первая система дальней космической связи «Орбита». В декабре 1975г. семейство спутников связи пополнилось спутником «Радуга», функционирующем на геостационарной орбите. Затем появился спутник «Экран» с более мощным передатчиком и более простыми наземными станциями. После первых разработок спутников наступил новый период в развитии техники спутниковой связи, когда спутники стали выводить на геостационарную орбиту по которой они движутся синхронно с вращением Земли. Это позволило установить круглосуточную связь между наземными станциями, используя спутники нового поколения: американские «Синком», «Эрли берд» и «Интелсат» российские - «Радуга» и «Горизонт».
Большое будущее связывают с размещением на геостационарной орбите антенных комплексов.
17 июня 1991 года, был выведен на орбиту геодезический спутник ERS-1. Главной задачей спутников должны были стать наблюдения за океанами и покрытыми льдом частями суши, чтобы представить климатологам, океанографам и организациям по охране окружающей среды данные об этих малоисследованных регионах. Спутник был оснащен самой современной микроволновой аппаратурой, благодаря которой он готов к любой погоде: "глаза" его радиолокационных приборов проникают сквозь туман и облака и дают ясное изображение поверхности Земли, через воду, через сушу, - и через лед. ERS-1 был нацелен на разработку ледовых карт, которые в последствии помогли бы избежать множество катастроф, связанных со столкновением кораблей с айсбергами и т.д.
При всем том, разработка судоходных маршрутов это, говоря об- разным языком, только верхушка айсберга, если только вспомнить о расшифровке данных ERS об океанах и покрытых льдом пространствах Земли. Нам известны тревожные прогнозы общего потепления Земли, которые приведут к тому, что растают полярные шапки и повысится уровень моря. Затоплены будут все прибрежные зоны, пострадают миллионы людей.
Но нам неизвестно, насколько правильны эти предсказания. Продолжительные наблюдения за полярными областями при помощи ERS-1 и последовавшего за ним в конце осени 1994 года спутника ERS-2 представляют данные, на основании которых можно сделать выводы об этих тенденциях. Они создают систему "раннего обнаружения" в деле о таянии льдов.
Благодаря снимкам, которые спутник ERS-1 передал на Землю, мы знаем, что дно океана с его горами и долинами как бы "отпечатывается" на поверхности вод. Так ученые могут составить представление о том, является ли расстояние от спутника до морской поверхности (с точностью до десяти сантиметров измеренное спутниковыми радарными высотомерами) указанием на повышение уровня моря, или же это "отпечаток" горы на дне.
Хотя первоначально спутник ERS-1 был разработан для наблюдений за океаном и льдами, он очень быстро доказал свою многосторонность и по отношению к суше. В сельском и лесном хозяйстве, в рыболовстве, геологии и картографии специалисты работают с данными, представляемыми спутником. Поскольку ERS-1 после трех лет выполнения своей миссии он все еще работоспособен, ученые имеют шанс эксплуатировать его вместе с ERS-2 для общих заданий, как тандем. И они собираются получать новые сведения о топографии земной поверхности и оказывать помощь, например, в предупреждении о возможных землетрясениях.
Спутник ERS-2 оснащен, кроме того, измерительным прибором Global Ozone Monitoring Experiment Gome который учитывает объем и распределение озона и других газов в атмосфере Земли. С помощью этого прибора можно наблюдать за опасной озоновой дырой и происходящими изменениями. Одновременно по данным ERS-2 можно отводить близкое к земле UV-b излучение.
На фоне множества общих для всего мира проблем окружающей среды, для разрешения которых должны предоставлять основополагающую информацию и ERS-1, и ERS-2, планирование судоходных маршрутов кажется сравнительно незначительным итогом работы этого нового поколения спутников. Но это одна из тех сфер, в которой возможности коммерческого использования спутниковых данных используются особенно интенсивно. Это помогает при финансировании других важных заданий. И это имеет в области охраны окружающей среды эффект, который трудно переоценить: скорые судоходные пути требуют меньшего расхода энергии. Или вспомним о нефтяных танкерах, которые в шторм садились на мель или разбивались и тонули, теряя свой опасный для окружающей среды груз. Надежное планирование маршрутов помогает избежать таких катастроф.
В заключение справедливо будет сказать, что двадцатое столетие по праву называют «веком электричества», «атомным веком», «веком химии», «веком биологии». Но самое последнее и, по-видимому, также справедливое его название - «космический век». Человечество вступило на путь, ведущий в загадочные космические дали, покоряя которые оно расширит сферу своей деятельности. Космическое будущее человечества - залог его непрерывного развития на пути прогресса и процветания, о котором мечтали и которое создают те, кто работал и работает сегодня в области космонавтики и других отраслях народного хозяйства.
Мысли о проникновении человека в космическое пространство совсем недавно считались нереальными. И все же полет в космос стал реальностью потому, что ему предшествовал и, по-видимому, сопровождал его полет фантазии.
Прошло всего 50 лет с тех пор, как человек «шагнул в космос», а кажется, что это случилось давным-давно. Стали привычными космические полеты, а ведь каждый полет – это героический поступок.
Время меняет темп жизни, каждая эпоха характеризуется конкретными научными открытиями и их практическим использованием. Современное состояние космонавтики, когда на орбитальных станциях в длительных космических полетах работают космонавты, когда по маршруту Земля – орбитальная станция курсируют пилотируемые и автоматические и грузовые транспортные корабли, содержание работ, которые выполняют космонавты, позволяет говорить об исключительно народно-хозяйственном и научном значении практического освоения космоса
Объективный и тщательный контроль за состоянием земной атмосферы возможен только из космоса. Искусственные спутники связи, космическая метеослужба, космическая геологоразведка и многое другое решают важные государственные вопросы и задачи. Из космоса впервые получены сведения о загрязнении озера Байкал, о величине нефтяных пятен в океане, об интенсивном наступлении пустынь на леса и степи.
Главные имена
Люди издавна мечтали о полетах к звездам, они предлагали сотни разнообразных летательных машин, способных преодолеть земное притяжение и выйти в космос. И лишь в 20 веке мечта землян осуществилась…
И огромный вклад в осуществление этой мечты внесли наши соотечественники.
Николай Иванович Кибальчич (1897-1942), уроженец Черниговской губернии – гениальный изобретатель, приговоренный к смертной казни за изготовление бомб, которыми был убит император Александр II. В ожидании исполнения приговора, в казематах Петропавловской крепости, он создал проект ракеты, управляемой человеком, но о его идеях ученые узнали лишь спустя 37 лет, в 1916 году. Некоторые элементы этого проекта настолько хорошо продуманы, что используются и до сих пор.
Константин Эдуардович Циолковский (1857-1935) не был знаком с Н. И. Кибальчичем, однако их можно считать родными братьями хотя бы потому, что оба они были верными сынами России, и потому, что оба были одержимы и проникнуты идеей освоения космического пространства. Великий труженик русской науки и техники К. Э. Циолковский - создатель теории реактивного движения в межпланетном пространстве. Разработал теорию многоступенчатых ракет, орбитальных спутников Земли, подробно рассмотрел возможность путешествия к иным планетам. Величайшая заслуга Циолковского перед человечеством состоит в том, что он открыл людям глаза на реальные пути осуществления космических полетов. В его работе «Исследование мировых пространств реактивными приборами» (1903 г.) дана стройная теория ракетного движения и доказано, что именно ракета явится средством грядущих межпланетных полетов.
Иван Всеволодович Мещерский (1859-1935) родился на два года позже К. Э. Циолковского. Теоретические исследования по механике тел переменной массы (вывел уравнение, которое до сих пор является исходным для определения тяги ракетного двигателя), сыгравшие столь значительную роль в развитии ракетостроения, поставили его имя в одном почетном ряду имен покорителей космоса.
А вот Фридрих Артурович Цандер (1887-1933)), урожененц Латвии, всю свою жизнь посвятил практической реализации идеи осуществления космических полетов. Он создал школу теории и конструирования реактивных двигателей, воспитал много талантливых последователей этого важного дела. Ф. А. Цандера сжигала страсть к космическим полетам. Он не дожил до дня запуска ракеты с его реактивным двигателем ДР-2, проложившей первую космическую трассу.
Сергей Павлович Королев (1907-1966) – главный конструктор ракет, первых искусственных спутников земли и пилотируемых летательных аппаратов. Его таланту, его энергии мы обязаны тем, что первый космический корабль был создан и успешно запущен именно в нашей стране.
С особой гордостью я называю имя своего земляка, Юрия Васильевича Кондратюка. Космическая биография Новосибирска началась с имени этого ученого-самоучки, который в 1929 г. издал результаты своих расчетов в книге «Завоевания межпланетных пространств». Именно на основе его трудов американские астронавты и советские автоматические станции достигали Луны. Война, оборвавшая его жизнь, не дала осуществиться всем его замыслам.
Неоценимый по значимости вклад в развитие космонавтики в нашей стране внес академик Мстислав Всеволодович Келдыш (1911-1978) . Он возглавил решающий участок работ по изучению и освоению космоса. Выявление новых научных и технических задач, новых горизонтов в исследовании космического пространства, вопросы организации и управления полетом - это далеко не полный круг деятельности М. В. Келдыша.
Юрий Алексеевич Гагарин – первый космонавт Земли. Вся страна восхищалась его подвигом. Он стал героем космоса благодаря своей воле, настойчивости и верности мечте, которая зародилась еще в детстве. Трагическая гибель оборвала его жизнь, но след от этой жизни остался навсегда – и на Земле и в космосе.
К сожалению, не могу назвать всех по именам и подробно рассказать обо всех тех ученых, инженерах, летчиках-испытателях и космонавтах, чей вклад в дело освоения космоса огромен. Но без названных имен космонавтика немыслима.(Приложение1)
Хронология событий
4 октября 1957 г. был запущен первый ИСЗ . Масса «Спутника-1» была 83,6 кг. Восемнадцатый Международный конгресс по астронавтике утвердил этот день началом космической эры . Первый спутник «говорил по-русски». «Нью-Йорк таймс» писала: «Этот конкретный символ будущего освобождения человека из-под власти сил, приковывающих его к Земле, создан и запущен советскими учеными и техническими специалистами. Все на Земле должны быть благодарны им. Это подвиг, которым может гордиться все человечество».
1957 и 1958 г.г . стали годами штурма первой космической скорости, годами искусственных спутников Земли. Появилась новая область науки – спутниковая геодезия.
4 января 1959 г . впервые было «преодолено» земное тяготение. Первая лунная ракета «Мечта» сообщила летательному аппарату «Луна-1» массой 361,3 кг вторую космическую скорость (11,2 км/с, стала первым искусственным спутником Солнца. Были решены сложные технические задачи, получены новые данные о радиационном поле Земли и космического пространства. С этого времени началось исследование Луны.
Одновременно продолжалась упорная и кропотливая подготовка к первому в истории Земли полету человека. 12 апреля 1961 г. в кабину космического корабля «Восток» поднялся тот, кому первому в мире предстояло шагнуть в неизведанную бездну космического пространства, гражданин СССР, летчик Военно-Воздушных Сил Юрий Алексеевич Гагарин. Потом были другие «Востоки». А 12 октября 1964 г. началась эпоха «Восходов», которые по сравнению с «Востоками» имели новые кабины, позволяющие космонавтам впервые осуществлять полеты без скафандров, новое приборное оборудование, улучшенные условия обзора, улучшенные системы мягкой посадки: скорость приземления практически доводилась до нуля.
В марте 1965 г . впервые человек вышел в открытый космос. Алексей Леонов летал в космосе рядом с космическим кораблем «Восход-2» со скоростью 28 000 км/ч.
Потом талантливыми головами и золотыми руками было вызвано к жизни новое поколение космических кораблей - «Союзы». На «Союзах» осуществлялось широкое маневрирование, ручная стыковка, была создана первая в мире экспериментальная космическая станция, впервые осуществлен переход из корабля в корабль. На орбитах начали функционировать и нести свою научную вахту орбитальные научные станции типа «Салют». Стыковку с ними осуществляют космические корабли семейства «Союз», технические возможности которых позволяют изменять высоту орбиты, осуществлять поиск другого корабля, сближаться с ним и причаливать. «Союзы» обрели полную свободу в космосе, так как могут осуществить автономный полет без участия наземного командно-измерительного комплекса.
Следует отметить, что в 1969 г. в исследовании космоса произошло событие, сопоставимое по значимости с первым полетом в космос Ю. А. Гагарина. Американский космический корабль «Аполлон-11» достиг Луны, и двое американских астронавтов 21 июля 1969 г. высадились на ее поверхность.
Спутники типа «Молния» проложили радиомост Земля - космос - Земля. Дальний Восток стал близким, так как радиосигналы по маршруту Москва- спутник - Владивосток пробегают за 0,03 с.
1975 год в истории космических исследований был отмечен выдающимся свершением - совместным полетом в космосе советского корабля «Союз» и корабля США «Аполлон».
С 1975 г . функционирует новый вид космического ретранслятора для цветных телепередач - спутник «Радуга».
2 ноября 1978 г. успешно завершен очень длительный в истории космонавтики (140 сут) пилотируемый полет. Космонавты Владимир Коваленок и Александр Иванченков успешно приземлились в 180 км юго-восточнее г. Джезказгана. За время работы их на борту орбитального комплекса «Салют-6» - «Союз» - «Прогресс» выполнена широкая программа научно-технических и медико-биологических экспериментов, проведены исследования природных ресурсов и изучение природной среды.
Отмечу еще одно выдающееся событие в исследовании космоса. 15 ноября 1988г . орбитальный корабль многоразового использования «Буран», выведенный в космос уникальной ракетной системой «Энергия», выполнил двухвитковый полет по орбите вокруг Земли и приземлился на посадочную полосу космодрома Байконур. Впервые в мире посадка корабля многоразового использования осуществлена в автоматическом режиме
В активе нашей космонавтики годичное пребывание на орбите и плодотворная научно-исследовательская деятельность. Длительная космическая командировка на станцию «Мир» закончилась для Владимира Титова и Мусы Макарова успешно. Они благополучно вернулись на родную Землю.
