Отивам! Как и какво летяхме в космоса

Беше 1932 година. Победена в Първата световна война, Германия работи усилено, за да възстанови военната си мощ, но условията на Версайския договор не й позволяват да разработва и използва артилерийски артилерии с голям обсег и калибър, така обичани от германците. Освен това, както и в много други страни по това време в Германия, се формира група ракетни ентусиасти. Но кинематографичните каскади и рекордни разходки няма да спечелят пари, за да изпълнят мечтата ви за полет в космоса. Следователно двадесетгодишният физик-дизайнер Вернхер фон Браун демонстрира на военните разработката си на ракети на течно гориво, по-специално - на етилов алкохол и кислород. Изборът на алкохол се дължи на факта, че примитивните горивни камери на тогавашните двигатели не могат да се охлаждат с бензин или керосин, чиято температура на горене е много по-висока от тази на алкохола. Изследователите дори прекараха известно време, като определиха оптималната концентрация на алкохол на 74%, така че двигателят да не гори и да дава тяга, а не колона пара. Течният кислород е използван като окислител в първата работеща ракета А-2. Тази комбинация направи възможно създаването на достатъчно надежден и мощен двигател. Преди началото на войната германските инженери активно общуват с американския конструктор на ракети Робърт Годард, който изстрелва първата ракета с течно гориво през 1926 година. Още тогава физикът е мечтал да използва ракетни двигатели с течно гориво (ракетни двигатели с течно гориво), за да завладее космоса.

Изстрелване на V-2, архивно проучване

Но да се върнем на фон Браун. До 1942 г., заедно с инженера Уолтър Тийл (последният се смята за основоположник на теорията за работата на атомните реактивни двигатели, той ще умре при бомбардировките през 1943 г.), той подобрява двигателя с течно гориво, разработвайки A-3 и ракети А-4. Тягата на последния в началото беше почти 25 000 кг, което беше с порядък по-добър от всички съществуващи разработки по това време.

[intenzi_parallax_scene id = "kz-mittelbau" background_type = "image" image = "1443 ″ imagemode =" paralax "speed =" 1 ″ height = "180 ″ breakout =" 1 ″ advance_arrow_background_color = "# ffffff"]

[интензивен_паралакс_сцен id = "paperclip-photo" size = "full" background_type = "image" image = "1397" imagemode = "paralax" speed = "4 ″ height =" 400 ″ breakout = "1 ″ advance_arrow_background_color =" # ffffff " ]
[/ интензивен_паралакс_сцена]

За да разберем допълнителни въпроси и проблеми пред ракетната индустрия, трябва да разберем как се изстрелват ракетите носители, какво могат да носят и къде могат да ни отведат.

Компоненти

Вътрешна структура на 3-ти етап "Протон-М"

Тъй като един от основните проблеми е масата, общата маса на ракетите носители обикновено се разделя на три части: дизайн, полезен товар и гориво. Масата на полезния товар, която ракетата-носител е в състояние да „повдигне“, е основната характеристика: тя определя количеството товар, който можем да доставим до МКС, масата на научните инструменти, които могат да бъдат „вкарани“ в сателит, размерът на телескопа, който ще бъде „окачен“ на орбита около планетата.

Да, височината, до която ракетата излита, не я прави космическа: от хода на училищната физика трябва да помните какво е космическа скорост. Първата космическа скорост позволява космическият кораб да бъде изведен в орбита на обекта. Второто е да достигнете тази орбита и да преминете отвъд нея. Достигането на третата космическа скорост ще направи възможно напускането на звездната система. Е, след като ускорихме до четвъртия, ще напуснем галактиката. С други думи, за да доставим килограм храна до МКС, трябва да ускорим точно този килограм до първата космическа скорост, т.е. да информира полезния товар с общ импулс, равен на произведението на масата на космическия кораб, от тази първа космическа скорост - 7,9 km/s. И нито метър в секунда по-малко. В противен случай вместо орбита спътникът ще падне на дъното на океана.
Струва си да се има предвид фактът, че формата на Земята не е идеална, наклоните на орбитите на спътниците са различни, а изстрелването на превозните средства в орбита се усложнява от един вид маневриране и редуване на включването на двигателя. Поради тази причина от космодрума Байконур по тази причина до Луната или която и да е друга планета могат да бъдат откарани повече товари, отколкото до МКС.

Земни орбити

Има цели шест вида от тях (конвенционални) и въвеждането на апарата към всеки от тях има свои собствени цели и условия. Някои от спътниците се въртят по ниска орбита, надничат в повърхността на Земята или осигуряват мобилни спътникови комуникации като Иридий, някъде на височина 20 000 км, навигационните спътници се въртят грациозно, някои са в геостационарната орбита (GSO), продължителността от които съвпада с продължителността на земните дни.

Сателитът в GSO витае над определена точка над земната повърхност. Затова известният научен фантаст и футуролог сър Артър Кларк още през 1945 г. предлага да се използват такива орбити за комуникационни сателити. Днес се радваме на сателитна телевизия, приемаща сигнал от такива сателити от надморска височина от 36 000 км. Друга интересна орбита е хелиосинхронната. Наклонът му като че ли съвпада с терминатора - линията на деня и нощта - и спътникът лети през цялото време в някаква точка по едно и също време на деня. Което, в комбинация със сутрешната/вечерната сянка, прави такава орбита идеална за сателити за дистанционно наблюдение на Земята или просто за шпионски сателити.

Тест за космическа совалка SSME с водороден двигател, програма Top Gear

След изстрелването на първите сателити, както СССР, така и САЩ се предприемат за подобряване на ракетите носители. Основните проблеми и цели, които бяха решени през първите десетилетия на космическите полети:

достигане на втората космическа скорост (за излизане извън орбитата на Земята)
повишаване на точността на изстрелване на превозни средства в целевата орбита
подобряване на системите за управление: максимална автоматизация на полета, като се вземат предвид получените данни
увеличаване на ефективността на двигателя
осигуряване на безопасност за пилотирани космически полети
създаване на двигатели, които могат да бъдат многократно стартирани във вакуум и нулева гравитация
създаване на кислород-водородни ускорители (значително увеличава масата на полезния товар)

[интензивен_паралакс_сцена background_type = "image" image = "1479 ″ imagemode =" паралакс "скорост =" 3 ″ височина = "350 ″ breakout =" 1 ″ advance_arrow_background_color = "# ffffff"]

Друг проблем е сложността на изкуственото обслужване на космически кораби, „висящи“ в орбита: телескопи и спътници. През 2009 г. беше извършена последната мисия за ремонт на телескопа „Хъбъл“ и след затварянето на програмата „Космическа совалка“ подобна задача може да бъде изпълнена само с помощта на „Союз“. Освен това космически кораби като совалката могат да осигурят скачване на обекти в космоса, които нямат собствени двигатели (например, не всички модули на МКС могат самостоятелно да се приближат до станцията и да се качат с нея). Проблемът не е приоритет и разходите за изстрелване на такива устройства са сравними с разходите за подмяна на сателит в орбита с нов, но в бъдеще човечеството ще трябва да мисли за такива кораби за ремонт. Единственият проект, аналогичен на совалката, съветският "Буран", беше затворен през 1993 г. Той успя да направи един автоматичен полет, ставайки първото превозно средство, кацнало в напълно автоматичен режим.

[интензивен_паралакс_сцен размер = "пълен" background_type = "изображение" изображение = "1484 ″ imagemode =" паралакс "image_horizontal_position =" център "скорост =" 3 ″ височина = "800 ″ breakout =" 1 ″ advance_arrow_background_color = "# ffffff"]
[/ интензивен_паралакс_сцена]

[intenzi_parallax_scene id = "baikonur" background_type = "image" image = "1494 ″ imagemode =" parallax "speed =" 5 ″ height = "350 ″ breakout =" 1 ″ advance_arrow_background_color = "# ffffff"]

На снимката: космодром Байконур, изглед от космоса (2010)

Бъдещето на космическите изследвания може да бъде разделено на три условни етапа, в зависимост от разстоянието:

изследване на околоземното пространство
изследване на планети и обекти от Слънчевата система
изследване на междузвездното пространство

Визуализация на мисията Mars Direct

Вторият етап може да се нарече приоритет за днес (поне на хартия). Много страни се отказват от подробни изследвания на Луната в полза на Марс, спътниците на Юпитер, кометите и астероидите. Нова ера на космическите изследвания е отредена да бъде открита от първите хора, стъпили на повърхността на Марс. Междупланетната астронавтика (и ракетната техника) все още не са решили проблемите на мобилността, доставката на големи товари, излагането на радиация и температури.

Както изследователите на Земята (хора, които обработват данни, получени от орбита), така и астронавтите от Международната космическа станция вече се занимават с изследване на космоса в близост до Земята. Въпреки плановете и на Русия, и на САЩ да се откажат от използването на МКС, сътрудничеството вероятно ще продължи поне до изстрелването на нова орбитална станция в орбита, максимум - до първата сериозна авария масата, за да не се пробие) върху съществуващата. Освен това не бива да забравяме и за останалите играчи - европейската КА, японската КАИ. Възможни задачи на ракетолозите в близко бъдеще е създаването на евтин аналог на совалката - устройство, което ще може да поддържа изкуствените сателити в орбита, да почиства боклука и да доставя товари.

Космически отломки. Инфографика на списание "По света"