Большая энциклопедия техники - Коллектив авторов

Первые испытания многоразовых ускорителей ракеты-носителя семейства «Ангара» на масштабных моделях были уже проведены разработчиками. Технология многоразовых разгонных блоков достаточно проста, чтобы могла быть реализована и использована при запуске ракетоносителей уже в ближайшие годы. При оптимизации конструктивно-баллистических характеристик и различных программ управления потери, вызванные применением системы спасения, не превысят 50% от массы полезного груза, выводимого на низкую круговую орбиту. Внедрение таких многоразовых разгонных блоков, помимо снижения удельной себестоимости, позволит сократить поля падения отработавших частей ракетоносителей и разгрузить производственные линии для последующей реализации других проектов.

Космические аппараты

Космические аппараты – аппараты, предназначенные для реализации различных задач в космическом пространстве, а также обеспечения возможности проведения различных исследовательских работ непосредственно на поверхности различных небесных тел. Таковыми, например, являются искусственные спутники Земли, космические корабли, орбитальные станции.

Первым космическим аппаратом можно назвать первый искусственный спутник Земли, выведенный на орбиту 4 октября 1957 г. Все космические аппараты можно разделить на околоземные и межпланетные. Первые движутся по геоцентрическим орбитам и не выходят за пределы гравитационного поля Земли.

По принципу управления все космические аппараты являются либо пилотируемыми (космические корабли-спутники, обитаемые орбитальные станции), либо автоматическими космическими аппаратами (искусственными спутниками планет Солнечной системы, автоматическими межпланетными станциями).

На сегодняшний день указанные примеры космических аппаратов уже созданы и успешно работают в космическом пространстве, а некоторые еще находятся в стадии проектов, как, например, транспортные космические корабли многоразового пользования и межпланетные корабли, которые могли бы осуществлять полет и высадку человека на другие планеты Солнечной системы. Спектр задач, решаемых космическими аппаратами, очень обширен. Они могут использоваться в планетных и межпланетных исследованиях (автоматические межпланетные станции и планетоходы), в метеорологических исследованиях, а космические корабли и орбитальные станции, например, обеспечивают возможность жизнедеятельности человека в космическом пространстве.

Современные космические аппараты используют различные ракетные двигатели для выведения на нужную орбиту, после чего ракетные двигатели задействуются лишь в случае необходимости (для коррекции траектории, торможение при посадке), а все остальное время работы космический аппарат движется по инерции, по законам небесной механики.

Отличительной особенностью большинства космических аппаратов считается способность длительного пребывания в условиях космического пространства и самостоятельного функционирования без непосредственного участия человека. По многим характеристикам такие аппараты похожи на естественные небесные тела, которые также движутся по общим законам механики. Многие снабжены специальными системами астроориентации, коррекции траекторий, системами регулирования теплового режима, различной бортовой аппаратурой, системой радиосвязи с Землей.

Обычно космический аппарат имеет радиационную поверхность, которая представляет собой радиатор-излучатель, обладающий большим собственным излучением тепла при малом коэффициенте поглощения. Практически все системы космического аппарата должны быть защищены от радиационного излучения, что достигается путем нанесения специальных защитных покрытий. Для защиты от мелких метеорных частиц поверхности и оптических объектов аппарата все внешние элементы покрыты специальными защитными «экранами» (имеют особую обработку поверхности).

Космические самолеты

Космические самолеты – самолеты, способные передвигаться в космическом пространстве. На сегодняшний день ярким представителем космических самолетов можно считать один из составных элементов космического корабля «Шаттл».

Воздушно-космический самолет «Орбитер» оснащен тремя двигательными установками для вывода на орбиту, системами управления и наведения и теплозащитой, которая необходима для возвращения на Землю.

Космические самолеты могут переносить экипаж и полезный груз. Габаритные размеры самолета не превышают 35 м в длину и 18 м в высоту, при размахе крыльев 23,8 м. Масса не превышает 83 т. Состоит из трех отсеков: отсек экипажа (включающий летную палубу), грузовой отсек (который может содержать космический аппарат, не превышающий 5 м в диаметре и 18 м в длину, массой до 25 т) и кормовой части (содержащей основные двигатели, вспомогательную систему электропитания и вертикальное оперение с ориентационными двигателями).

Система ориентации включает в себя 38 основных и 6 верньерных двигателей, наличие которых обеспечивает точную регулировку положения корабля.

Следует отметить интересный проект, который был реализован американской компанией Scaled Composites LLC. С 1982 г. компания ведет разработки в области создания экспериментальных летательных аппаратов. В начале 2005 г. компания выиграла конкурс Ansari X Prize, условием победы в котором было создание космического корабля, который смог бы дважды за две недели вывести в космическое пространство экипаж из трех человек. Этой компанией был создан пилотируемый суборбитальный космический корабль многоразового использования SpaceShipOne, который и выиграл этот приз. Заданный рубеж в 100 км достигается в несколько этапов, которые выводят корабль на высоту порядка 50 км, остальное расстояние он покрывает за счет инерции. Спуск же с высоты 17 км происходит при использовании принципа планера. Уникальным конструкторским решением стало применение гибридного двигателя, топливом для которого служит полибутадиен и оксид азота. Кабина сделана герметичной с многочисленными иллюминаторами из двухслойного стекла. Воздух подается тройной системой, использующей кислородные баллоны, а углекислый газ удаляется поглощающей системой, что позволяет не использовать скафандры. Продолжением станет SpaceShipTwo, который сможет переносить на своем борту до восьми пассажиров и подниматься на высоту около 140 км. Основная цель создания – космический туризм.

Космический скафандр

Космический скафандр – специальное снаряжение, которое было разработано и предназначено для изоляции человека или животного от внешней, космической, среды.

Составные части снаряжения образуют оболочку, которая непроницаема для компонентов внешней среды и позволяет внутри оболочки поддерживать необходимое давление и обеспечивать воздушное пространство для дыхания живого существа.

Исторически необходимость в создании костюмов, которые могли бы защитить человека от негативных воздействий среды на больших высотах, появилась с первыми полетами человека на летающих аппаратах, поднимающихся на высоту более 6000 км. Поднимаясь выше этой отметки, человек начинает испытывать дискомфортное состояние. Ему становится труднее дышать, так как воздух на этих высотах более разреженный, нежели ниже.

Кроме кислородного голодания, на большой высоте возникает эффект декомпрессии, т. е. пониженное атмосферное давление, а также азот, который содержится в тканях человеческого организма переходит в газообразное состояние, в результате вызывая болезненные ощущения. Эти и многие другие факторы обусловливали необходимость в создании специального костюма, который смог бы нейтрализовать неблагоприятные атмосферные условия.

Первый советский скафандр появился в 1931 г. Он был спроектирован Е. Чертовским и представлял собой герметичный комбинезон со шлемом, в котором имелось стекло для обзора. Воздух в скафандре обеспечивался внутренним наддувом.

Скафандр, по-видимому, не предназначался для проведения работ, так как не имел шарнирных соединений в локтевых и коленных суставах. «Настоящим» скафандром стала третья разработка Чертовского, которая была названа «Ч-3». Эта модель может с полным правом называться первым высотным скафандром в нашей стране.

Помимо Чертовского, разработкой скафандров занималась целая группа инженеров, которые работали в Центральном аэродинамическом институте (ЦАГИ). Возглавляли группу инженеров А. Бойко и А. Хромушкин. Ими было сделано несколько модификаций скафандров, которые обеспечивали большую подвижность рук за счет наличия плечевых шарниров.

Скафандр «СК-ЦАГИ-1», который был разработан и изготовлен за один год (в течение 1937 г.), состоял из двух составных частей: верхней, до пояса, и нижней. Обе части соединялись поясным разъемом. Оболочка скафандра стала двухслойной, что само по себе стало серьезным шагом.