(495) 234-36-61
На главную страницу блога Почта

Блог «Умные мелочи»

Космические корабли многоразового использования

Рубрика: (Как рождались технологии) | Автор: moderator | Дата: 26-11-2013

Метки: , , ,

20 июня 1969 года американские астронавты Нейл Армстронг и Эдвин Олдрин впервые в истории человечества ступили на поверхность Луны. И тут же перед американцами встал вопрос – что дальше. В каком направлении продолжать космические исследования? Полёты на Луну продолжались, но поставленная цель была, по сути, достигнута. И руководство NASA выдвинуло ряд предложений – используя уникальный опыт полётов к Луне, построить долговременную лунную станцию, запустить орбитальные станции для наблюдения за космосом и Землёй, построить космические заводы, а потом приступить к программе пилотируемых полётов к Марсу, астероидам и дальним планетам.

Но эти гражданские полёты обходились США слишком дорого. Только на первоначальном этапе требовались затраты не менее 6 миллиардов долларов в год. К тому же 1 августа 1968 года было принято принципиальное решение о заказе ограниченного количества ракет-носителей «Сатурн» (всего 27 экземпляров). А это означало, что после завершения программы высадки на Луну лунная техника использоваться больше не будет. Так и произошло – программа «Аполлон» была свёрнута, а в эксплуатации осталась только орбитальная станция «Скайлэб». Причина такого решения элементарно проста – у Соединённых Штатов не было денег на столь дорогостоящие проекты, которые не окупались даже в малой мере.

Специалистам NASA пришлось заняться серьёзной проблемой – на чём доставлять людей в космос. И 30 октября 1968 года NASA обратилась к космическим компаниям исследовать возможность создания космической системы многоразового использования. По предположениям учёных многократное использование космического корабля должно было до 10 раз снизить расходы на запуск, а в конечном счёте при 30 полётах в год окупить затраты на строительство корабля. До этого момента в космосе использовались только одноразовые ракеты-носители и пилотируемые космические корабли. Исключение составляют только три корабля серии «Меркурий», слетавшие в космос по два раза, и «Джемини 2». Но эти исключения лишь подтверждают правило.

В феврале 1969 года в исследования включились четыре компании, а в июле 1970 года две фирмы получили заказ на детальную разработку проекта. Такие же исследования велись под руководством Максима Фаже в Центре пилотируемых космических кораблей в Хьюстоне. Согласно первой концепции многоразовыми и пилотируемыми должны были стать и носитель, и космический корабль. По задумке конструкторов комплекс стартовал вертикально, как ракета, затем носитель (первая ступень) отделялся от корабля и приземлялся на аэродром, а корабль выводился на орбиту, затем возвращался на Землю и тоже садился на аэродром, как самолёт. Примерно в то же время за проектом закрепилось название «Космический челнок» — Space Shuttle.

В марте 1972 года проект «Космического челнока» был окончательно утверждён в том виде, в каком космические корабли этого типа известны нам сегодня. За основу был принят проект хьюстонской группы разработчиков. А 26 июля 1972 года США объявили о начале строительства «Космических челноков».

Между прочим, советские руководители присматривались к разработкам NASA и никак не могли понять – зачем американцы разрабатывают столь дорогостоящий проект, когда у них есть хорошо освоенные технологии одноразовых ракет-носителей и космических кораблей. Никто не мог и подумать, что «челнок» разрабатывается лишь по причинам экономии расходов на космические полёты. Было даже выдвинуто предположение, что внушительный грузовой отсек на «челноке» предназначен для того, чтобы захватывать на орбите советские спутники. И на советских пилотируемых орбитальных станциях серии «Алмаз» установили автоматическую пушку. Ну, мало ли что.

Что же получилось у американцев в результате дорогостоящих исследований и строительства целой серии кораблей? Многоразовая космическая транспортная система, в состав которой входят два твердотопливных ускорителя, выполняющих функции первой ступени, орбитальный корабль с тремя маршевыми кислородно-водородными двигателями, выполняющими функцию второй ступени, и подвесной топливный отсек. При этом все компоненты системы, кроме топливного отсека, используются многократно.

В момент старта работают двигатели и первой, и второй ступеней. На 125-й секунде полёта, на высоте около 50 километров, твердотопливные ускорители отделяются от корабля при помощи восьми твердотопливных ракетных двигателей и падают на землю. На высоте около 7,6 километров открываются тормозные, а на высоте 4,8 километров – основные парашюты. Ускорители плавно опускаются в океан на 463-й секунде с момента старта и на расстоянии в 263 километра от точки старта. Специальные морские корабли отыскивают их и буксируют на базу – для восстановления и последующего применения на многоразовом комплексе.

На 480-й секунде полёта маршевые двигатели вырабатывают запас топлива в топливном отсеке. Отсек отделяется от корабля и сгорает в верхних слоях атмосферы. Обломки падают в Тихий или Индийский океаны. Спасению и восстановлению топливный отсек не подлежит. Это единственный одноразовый компонент системы.

А корабль продолжает полёт за счёт маршевых двигателей, которые выводят его на опорную орбиту. Те же двигатели работают при межорбитальных переходах и торможении для входа корабля в атмосферу. После завершения полёта, экипаж включает маршевые двигатели, которые уменьшают скорость полёта. Корабль входит в верхние слои атмосферы и, планируя, снижается. На посадочную полосу он садится с выключенными двигателями только за счёт планирования.

Всего в рамках программы Space Shuttle было построено шесть кораблей, пять из которых предназначены для орбитальных полётов. На сегодня количество кораблей уменьшилось до четырёх, три из которых могут летать в космос. Назовём их поимённо, но сначала заметим, что все многоразовые корабли поначалу названий не имели, а обозначались индексами (OV-101, OV-102 и так далее). Присваивать собственные имена кораблям стали с 17 сентября 1976 года, когда был выпущен первый корабль OV-101.

OV-101 «Enterprise»

Итак – первым кораблём стал OV-101 «Enterprise» (имя дано по названию звездолёта из фантастического телесериала «Star Trek»). Строительство было начато в июне 1974 года. Этот корабль в космос не летал. Его использовали для отработки атмосферного спуска и планирующей посадки. В воздух он поднимался при помощи специально переоборудованного самолёта «Боинг-747». На счету «Энтерпарйза» 17 испытательных полётов.

Второй корабль OV-102 «Columbia». Название присвоено в честь первого американского корабля, совершившего кругосветное плавание. «Колумбия» начала строиться в 1975 году, совершила 28 полётов. В свой первый полёт корабль отправился 12 апреля 1981 года. За годы эксплуатации корабль подвергся модернизациям 50 раз. В 1991, 1994 и 1999 годах «Колумбия» побывала на заводе-изготовителе, где была подвергнута капитальным ремонтам, после чего возвращалась в строй. 1 февраля 2003 года во время возвращения из своего 28-го полёта корабль и его экипаж погибли.

Третий корабль OV-099 «Challenger» был назван в честь научного судна 19 века (на котором были промерены глубины Мирового океана и составлены карты дна). Строительство началось в 1975 году. В первый полёт корабль отправился 4 апреля 1983 года. Всего успел совершить 10 полётов. Но 28 января 1986 года во время старта погиб вместе с экипажем.

Четвёртый многоразовый корабль OV-103 «Discovery» назван в честь одного из двух кораблей капитана Кука. Строительство началось в 1979 году. Первый полёт состоялся 30 августа 1984 года. Всего на счету «Дискавери» 31 полёт в космос.

OV-104 «Atlantis»

Пятый корабль OV-104 «Atlantis» назван в честь американского научно-исследовательского судна. Строительство начато в 1980 году, а первый полёт состоялся 10 марта 1983 года. Всего на счету этого корабля 26 орбитальных полётов.

И шестой, самый совершенный на сегодня, корабль OV-105 «Endeavuor» получил название в честь второго корабля капитана Кука. Строительство началось в 1987 году, вместо погибшего корабля «Челленджер». Первый полёт состоялся 5 июля 1992 года. Всего «Эндевор» поднимался на орбиту 19 раз.

Чтобы эта небольшая справка по многоразовым космическим кораблям была более наглядной, добавим, что согласно проекту компоненты системы Space Shuttle могут быть использованы: твердотопливные ускорители – 20 раз, маршевые кислородно-водородные двигатели – 55 раз, а сам орбитальный корабль – до 100 раз.

Первые шаги по Луне

Рубрика: (Истории успеха) | Автор: moderator | Дата: 29-10-2013

Метки: , , , ,

Этого события ждали несколько лет. В него верили и не верили. Столь фантастичной выглядела задача, поставленная перед учёными, конструкторами и астронавтами – «совершить посадку на Луну и вернуться на Землю». И всё-таки 16 июля 1969 года в 13 часов 32 минуты по Гринвичу с мыса Канаверал во Флориде стартовал космический корабль «Аполлон 11». На борту был экипаж из трёх человек – Нила Армстронга, командира корабля, Майкла Коллинза, пилота командного модуля, и Эдвина Олдрина, пилота лунного модуля. 20 июля в 20 часов 17 секунд 42 секунды по Гринвичу лунный модуль, на борту которого находились Армстронг и Олдрин, прилунился в области Моря Спокойствия. 21 июля в 2 часа 56 минут 20 секунд человек впервые ступил на поверхность другой планеты. Этим человеком был Нейл Армстронг.

Весть о первых шагах человека по Луне облетела весь мир. Новость эта была настолько удивительной, что в лунный полёт некоторые скептики не верят до сих пор. У нас не было даже электронных часов, не говоря о персональных компьютерах или оптических методах записи цифровой информации. Уровень технологий вроде бы не позволял совершить столь сложное и опасное путешествие. Но именно – «вроде бы». Посадка на Луну исторический факт. И не просто посадка, а шесть лунных экспедиций, в ходе которых на Землю доставлено 380 кг лунного грунта.

Сразу возникает вопрос – почему именно американцы? Почему не мы? Ответ на этот вопрос достаточно сложен. Причина и в том, что на свете уже не было Сергея Павловича Королёва, человека необыкновенной энергии и «пробивной силы». Проживи он ещё года три, неизвестно кто бы шагнул на Луну первым. Но не стоит сбрасывать со счетов и огромный экономический потенциал Соединённых Штатов. На лунную программу США было выделено 25 миллиардов долларов – невообразимая по тем временам сумма. А в СССР на лунные исследования было выделено всего 4 миллиарда. Но и эти деньги легли тяжёлым бременем на экономику нашей страны. Практического значения высадка человека на Луну не представляла – исследования попросту бы не окупились. Но не будем забывать значение научное и политическое. Посадка на Луну дала мощный толчок самым смелым проектам. Именно в то далёкое время возникла идея пилотируемого полёта на Марс и запуск автоматических зондов к Марсу, Венере и более отдалённым планетам Солнечной системы.

Лунная программа США началась с запусков космических кораблей серии «Аполлон» с целью отработки выхода на окололунную орбиту и приёмов дальних полётов, сближения с нашим естественным спутником, изучения лунной поверхности. В этой серии были и ужасные катастрофы (гибель «Аполлона 1»), и драматические моменты (авария «Аполлона 13»). Датой отсчета можно считать почти 11-суточный полет корабля «Аполлон 7» (по-английски «Apollo 7»), стартовавшего 11 октября 1968 года с экипажем в составе Уолтера Ширра, Донна Эйсела и Уолтера Каннингэма. Это был первый трёхместный американский корабль. А сам полёт примечателен тем, что во время него велась прямая телепередача из космоса.

Следующий шаг – полёт «Аполлона 8» 21 декабря 1968 года (длительность 6 суток 3 часа). На борту корабля были Фрэнк Борман, Джеймс Ловелл и Уильям Андерс. Корабль впервые был выведен на окололунную орбиту, и на Землю была передана телевизионная картинка видов лунной поверхности. Кроме того, в ходе полёта была испытана ракета-носитель «Сатурн 5», которая затем применялась для вывода на орбиту лунных кораблей серии «Аполлон».

3 марта 1969 года состоялся 10-суточный полёт «Аполлона 9» под управлением Джеймса Макдивитта, Дэвида Скотта и Рассела Швейкарта. В ходе полёта прошли испытания на околоземной орбите лунного модуля, а Рассел Швейкарт в течение 56 минут испытывал лунный скафандр, выйдя в открытый космос.

Последний «предлунный полёт» состоялся 18 мая 1969 года. Это был 8 суточный полёт «Аполлона 10». На борту корабля находились Томас Стаффорд, Джон Янг и Юджин Сернан. В этом полёте лунный модуль испытывался уже на окололунной орбите. И корабль совершил снижение к поверхности Луны на расстояние в 15 километров.

До высадки на Луну оставался один шаг. Им и стал полёт «Аполлона 11», в ходе которого американские астронавты провели на Луне 21 час 36 минут… Но это был далеко не единственный полет на Луну! Шесть последующих экспедиций не всегда были удачными, но тем значимей подвиг американских астронавтов.

«Аполлон 12» вылетел к Луне 14 ноября 1969 года. На борту были Чарльз Конрад, Ричард Гордон и Алан Бин. На Луну высадились Конрад и Бин, которые пробыли на планете 31 час 31 минуту, из которых в течение 465 минут (два выхода) находились вне корабля.

Настоящей драмой обернулся полёт следующей лунной экспедиции – «Аполлона 13». 11 апреля 1970 года Джеймс Ловелл, Джон Суиджерт и Фред Хейс направились к Луне, но уже приблизившись к естественному спутнику Земли, пережили взрыв кислородного баллона на борту корабля. Высадка была отменена, но встал вопрос – как спасти экипаж. На повреждённом корабле астронавты вернулись на орбиту Земли и благополучно приземлились. Это был первый в истории случай спасения экипажа после серьёзной аварии в космосе.

Алан Шепард, Стюарт Руса и Эдгар Митчелл

31 января 1971 года после длительной паузы, потребовавшейся НАСА для изучения и устранения причин аварии, случившейся в ходе предыдущей экспедиции, в космос отправился «Аполлон 14». На борту находились Алан Шепард, Стюарт Руса и Эдгар Митчелл. 33 часа и 31 минуту Шепард и Митчелл находились на Луне, в том числе в течение 563 минут вне корабля – во время двух выходов на поверхность планеты.

Весьма любопытен стал полёт «Аполлона 15» с Дэвидом Скоттом, Элфридом Уорденом и Джеймсом Ирвином на борту. На луну высадились Скотт и Ирвин (один член экипажа всегда оставался на орбитальной части корабля, осуществляя координацию действий и подстраховывая двоих членов команды, спускавшихся на поверхность планеты), пробыли на Луне 66 часов 55 минут, вышли из лунного модуля три раза – в общей сложности время их пребывания вне модуля составило 18 часов 35 минут. Но самое удивительное было в том, что во время полёта астронавт Уорден совершил выход в открытый космос в течение 38 минут, находясь вне околоземной орбиты, то есть в дальнем космосе. А Скотт и Ирвин испытали «луномобиль» — электромобиль, сконструированный специально для поездок астронавтов по Луне.

16 апреля 1972 года корабль «Аполлон 16» доставил на Луну пятую экспедицию в составе Джона Янга, Томаса Маттингли и Чарльза Дьюка. Полёт длился чуть более 11 суток. Янг и Дьюк высадились на Луну, трижды выходили на поверхность планеты, проведя вне лунного модуля 20 часов 14 минут. Общее время, проведённое астронавтами на планете – 71 час 2 минуты.

Последняя в истории пилотируемая экспедиция на Луну, шестая по счёту, стартовала 7 декабря 1972 года на корабле «Аполлон 17». Корабль пилотировали Юджин Сернан, Рональд Эванс и Харрисон Шмит. На Луну высадились Сернан и Шмит, пробыв на планете 74 часа 59 минут, в том числе 22 часа 4 минуты вне лунного модуля в результате трёх выходов на лунную поверхность.

На этом американская лунная программа завершилась.

Высадка людей на Луну имела огромное научное значение. Луна, хоть и наш ближайший сосед, но всё же совершенно иной и до сих пор не до конца познанный мир. Примечателен такой факт – когда первая экспедиция вернулась на Землю, членов экипажа поместили на 21-дневный карантин, чтобы… не перенести на Землю лунные микроорганизмы! Впрочем, очень скоро учёные убедились, что жизни на Луне нет. И карантин был прерван до установленного срока.

Лунный грунт, доставленный астронавтами на Землю, стал отличным материалом для понимания происхождения Луны. (Между прочим, этот грунт доступен всем исследователям, которые предоставят НАСА веские обоснования своих изысканий). В частности, выяснилось, что лунные породы старше земных. Следовательно, Луна имеет внеземное происхождение. Это не часть нашей планеты, оторвавшаяся от неё в результате гигантской катастрофы на ранних стадиях формирования нашей планеты. Кроме того, на Луне были установлены отражатели для лазерных лучей, которые используются до сих пор для изучения ближайшей от нас планеты (луч лазера направляется с Земли на Луну, затем отражается – лазерный луч имеет очень небольшое рассеяние, всего 7 километров на поверхности Луны – и улавливается наземными станциями). В ходе этих измерений выяснилось, что Луна отдаляется от нас на 2,5 см в год.

Полетит ли когда-либо человек на Луну? Да, разумеется. Американцы уже заявили, что намерены создать на Луне постоянную промежуточную станцию (обитаемую) для запусков экспедиций к Марсу. Кроме того, Луна может стать и источником редких минералов (селена), применяемых в современной промышленности и энергетике. Пока практическая сторона использования лунных баз остаётся под вопросом. Но время расставит всё по своим местам. Совсем недавно нам казалось, что исследования Марса и Сатурна тоже не имеют практического значения. Но сегодня мы (любой пользователь персонального компьютера, пользующийся подключением к Интернету) можем послушать «голос» спутника Сатурна – малой планеты Титан. Разве это не стоит усилий лучших учёных мира?

Голос чудовищно далёкого от нас мира, в котором никто из нас не сможет никогда побывать… Сказка, ставшая былью.

 
По всем вопросам, связанным с работой сайта, обращайтесь по адресу: webmaster@elcode.ru