Большая энциклопедия техники - Коллектив авторов

Искусственные спутники имеют определенную ориентацию в пространстве в зависимости от поставленных задач. Так, например, вертикальная ориентация используется для спутников, основной задачей которых является наблюдение объектов на поверхности Земли и в ее атмосфере.

Для астрономических исследований спутники ориентируются на исследуемые небесные тела. Возможна ориентация отдельных элементов спутника, например антенн, на земные станции приема, а солнечных батарей – в сторону Солнца.

Системы ориентации спутников делятся на пассивные (магнитные, аэродинамические, гравитационные) и активные (системы, снабженные управляющими органами).

Последние применяются в основном на технически сложных искусственных спутниках и космических кораблях.

Первым в мире искусственным спутником Земли стал «Спутник-1». Он был запущен 4 октября 1957 г. с космодрома Байконур.

Над созданием этого космического аппарата работали ведущие ученые СССР того времени, среди которых основоположник практической космонавтики С. П. Королев, М. К. Тихонравов, М. В. Келдыш и многие другие. Спутник представлял собой алюминиевую сферу, которая имела 58 см в диаметре, массу 83,6 кг. В верхней части располагались две антенны, каждая из которых состояла из двух штырей и четырех антенн. Спутник был оснащен двумя радиопередатчиками с источниками питания. Диапазон передатчиков был таким, чтобы его передвижения могли отслеживать и радиолюбители. Он совершил 1440 оборотов вокруг Земли за 92 дня. Во время полета стало возможным по изменению орбиты спутника впервые определить плотность верхней атмосферы, помимо этого были получены первые данные по распространению радиосигналов в ионосфере. Уже 3 ноября был запущен второй, биологический, спутник Земли, который на борту, помимо улучшенной научной аппаратуры, доставил на орбиту живое существо – собаку Лайку. Общий вес спутника составил 508,3 кг. Спутник был оборудован системами терморегулирования и регенерации для поддержания условий, необходимых для жизни животного.

Первым искусственным спутником СССР разведывательного назначения стал «Зенит-2», который был выведен на орбиту 26 апреля 1962 г. В комплект оборудования входила капсула для сброса фотоматериала и различная фото– и радиоразведывательная аппаратура.

США стали второй мировой державой, открывшей для себя космическое пространство, запустив свой спутник, «Эксплорер-1» 1 февраля 1958 г. (по некоторым данным, 31 января 1958 г.). Запуск и разработку спутника осуществляла бригада специалистов под командованием бывшего немецкого инженера Вернера фон Брауна, создателя «оружия возмездия» – ракеты, известной под названием «Фау-2». Запуск спутника осуществлялся при помощи баллистической ракеты «Редстоун», использовавшей в качестве топлива смесь этилового спирта и гидразина (N2H4). Масса спутника составляла 8,3 кг, что в 10 раз меньше советского спутника, тем не менее «Эксплорер-1» на борту имел счетчик Гейгера и датчик атмосферных частиц.

Третьей космической державой стала Франция, запустив спутник «Астерикс-1» 26 ноября 1965 г. Австралия была следующей державой, которая заслужила право называться космической, это случилось 29 ноября 1967 г., спутник назывался «ВРЕСАТ-1». В 1970 г. сразу две державы пополнили список искусственных спутников Земли – Япония (спутник «Осуми») и Китай (спутник «Китай-1»).

Квантовый ракетный двигатель

Квантовый ракетный двигатель – ракетный двигатель, в котором реактивная струя образуется квантами излучения, фотонами. Возможно применение в межзвездных перелетах.

Коллоидный ракетный двигатель

Коллоидный ракетный двигатель – разновидность электростатических ракетных двигателей. Рабочее тело в двигателях этого типа исполнено в виде положительно заряженных микроскопических частиц, которые по размерам и массе лишь на 5 порядков превышают ионы. Разгон частиц осуществляется воздействием электрического поля. Источником таких частиц являются капиллярные трубки подачи рабочего тела, на выходе которых происходят процессы дробления и зарядки частиц. Рабочим телом могут послужить легкоплавкие металлы, например цезий или висмут, в жидком фазовом состоянии или соединения, характеризующиеся низким потенциалом выхода электронов. Кроме того, в качестве рабочего тела могут эффективно применяться органические жидкости. Теоретически такие двигатели могут превосходить ионные по плотности тяги на несколько порядков, уступая лишь по величине удельного импульса, максимальная расчетная величина которого колеблется около 40—50 км/с в зависимости от используемых материалов.

Корабль-модуль

Корабль-модуль – часть постоянно действующей орбитальной станции.

После выведения на орбиту и стыковки становится одним из отсеков станции, в котором могут проводится различные эксперименты и исследования. Советская станция «Мир» имела в своем составе 6 модулей и базовый блок, который был выведен на орбиту самым первым и выполнял функции кают и поста управления. В стенке базового блока имелась шлюзовая камера. Также он был оснащен шестью стыковочными портами для соединения с грузовыми кораблями или научными модулями.

Модуль «Квант» был выведен на орбиту и осуществил стыковку со станцией «Мир» 12 апреля 1987 г., что совпало с празднованием Дня космонавтики на Земле. Модуль имел на своем борту комплекс приборов, которые должны были обеспечить возможность наблюдения космических рентгеновских источников. Кроме этого, модуль «Квант» обеспечил возможность проводить биотехнологические эксперименты в области разработки и исследования антивирусных препаратов и фракций. Масса модуля составляла около 11 т при длине менее 6 м и максимальном диаметре в 4,15 м. Как и базовый блок, модуль «Квант» был оборудован солнечными батареями, которые обеспечивали дополнительную энергию, необходимую для работы станции. Следующим был пристыкован модуль «Квант-2». Это произошло 6 декабря 1989 г. Модуль выполнял функции дооснащения, что позволило космонавтам почувствовать себя более комфортно на станции. Кроме того, на борту второго модуля располагалось оборудование, необходимое для жизнеобеспечения станции. Также он был оснащен солнечными батареями, которые имели возможность поворачиваться.

Со временем разнообразие функциональных возможностей увеличивалось, что привело к созданию новых модулей, среди которых были модуль «Кристалл», пристыкованный к станции в 1990 г.

Модуль позволял космонавтам осуществлять различные научные исследования. Для исследования возможностей получения новых материалов в условиях невесомости модуль был оснащен специальными технологическими печами «Кратер-ВМ» и «Галлар», комплексом управления «Оникс», зеркальной печью, аппаратурой и рядом экспериментальных установок. Помимо этого, модуль выполнял функции астрофизической обсерватории при помощи установленного на его борту гамма-телескопа «Букет», УФ-телескопа «Глазар-2», магнитных и обычных спектрометров. Для проведения медико-биологических экспериментов модуль «Кристалл» был оборудован оранжереей и специальной аппаратурой.

Через пять лет после «Кристалла» был запущен модуль «Спектр», выполняющий геофизические исследования, в которые входили мониторинг атмосферы, океана и земной поверхности в целом, и различные медико-биологические исследования. Через год был пристыкован модуль «Природа», в котором можно было производить очень важные для дальнейшего освоения космоса эксперименты над человеческим организмом, который находится в условиях длительного космического перелета. К сожалению, станция была затоплена 23 марта 2001 г. в Тихом океане, ввиду окончания срока эксплуатации. Ни один модуль не был отстыкован от станции и ушел на дно вместе с ней, хотя выдвигались многочисленные проекты спасения как станции, так и отдельных модулей.

Согласно проектам имелась возможность сохранять модули, которые еще не выработали свой ресурс на орбите для дальнейшего использования в составе планируемой к выходу на орбиту станции «Мир-2». Возможно, из-за отсутствия достаточного количества средств эти проекты были отклонены, как и проект по созданию орбитальной станции «Мир-2».

В настоящее время на околоземной орбите находится Международная космическая станция, которая также использует корабли-модули для работы в них космонавтов. В состав станции входят следующие модули. «Заря», который выполняет функции грузового модуля, его масса составляет 20 т, при длине чуть более 12 м и диаметре в 4 м. В отличие от советских модулей модуль «Заря», который является совместной российско-американской разработкой, дооборудован специальной противомикрометеорной защитой, которая была добавлена по настоянию американской стороны. Расчетный срок эксплуатации функционально-грузового модуля «Заря» составляет 15 лет. Модуль «Заря» оборудован реактивными двигателями для коррекции орбиты станции в случае необходимости. Кроме того, он оснащен большими солнечными батареями, которые должны обеспечить станцию достаточным количеством энергии.