Большая энциклопедия техники - Коллектив авторов

Магнитоплазмодинамический двигатель

Магнитоплазмодинамический двигатель – электрический ракетный двигатель, в котором роль рабочего тела выполняет плазма. Магнитное поле Земли, взаимодействуя с электрическим током в плазме, обусловливает возникновение силы Лоренца, которая, в свою очередь, обеспечивает разгон рабочего тела. Электрические ракетные двигатели, использующие для разгона рабочего тела магнитное поле, отличаются тем, что создают малые ускорения, но их преимуществом являются хорошие показатели продолжительности непрерывной работы. В 1988 г. был проведен эксперимент под названием «Плазма», в ходе которого проверялась эффективность использования плазменных электрических ракетных двигателей на искусственных спутниках Земли. Помимо этого, исследовалось помеховое воздействие плазменного двигателя на работу аппаратуры космического аппарата и влияние на радиосвязь. При сравнении с другими электрическими ракетными двигателями сильноточный плазменный двигатель, работающий в стационарном режиме, имеет ряд преимуществ. Он может обеспечивать высокий уровень тяги при КПД не меньше 50% и обеспечивать скорость истечения порядка 10 км/с. Если же в качестве источника энергии использовать солнечную батарею, что технически реализуемо, то это дает серьезное преимущество перед остальными двигателями. Перечисленные преимущества магнитоплазмодинамического двигателя позволяют в перспективе рассматривать его в качестве маршевого ракетного двигателя, особенно если космический аппарат будет оборудован солнечными батареями либо другими низковольтными энергоустановками мощностью не менее 100 кВт.

Малая орбитальная станция

Малая орбитальная станция – космический аппарат, который рассчитан на долговременное пребывание в космическом пространстве на околоземной орбите или на орбитах вокруг других планет.

Первые успешные эксперименты по автоматической стыковке космических объектов открыли перспективы создания больших космических станций и их обслуживания. Первым шагом к созданию орбитальной станции стала разработка серии многоместных пилотируемых космических кораблей «Союз». Эта программа предполагала осуществлять исследование околоземного космического пространства и создание обитаемых орбитальных станций. Промежуточным итогом работы ученых и конструкторов стала первая экспериментальная орбитальная станция. 16 января 1969 г. была образована пилотируемая экспериментальная станция, на борту которой находился экипаж из четырех человек. После выведения на орбиту двух кораблей серии «Союз», это были «Союз-4» и «Союз-5», была проведена их стыковка в космическом пространстве. В процессе сближения «Союз-5» был «пассивен», а «Союз-4», снабженный активной системой стыковки, осуществлял стыковку. Нельзя не упомянуть, что начиная с расстояния в 100 м управление космическим кораблем осуществлял летчик-космонавт В. А. Шаталов. Стыковка была выполнена безукоризненно. Суммарный вес станции составил 12 924 кг. Станция имела четыре отдельных жилых помещения, и в результате стыковки специальных электрических разъемов была создана общая электрическая сеть.

Во время работы станции были проведены разнообразные научно-технические, медико-биологические исследования. Кроме того, космонавтами осуществлялись наблюдения за объектами земной поверхности и небесными светилами. Впервые космонавтами был осуществлен выход в открытый космос, продолжительностью 37 мин, в результате чего экипажи (космонавты А. С. Елисеев и Е. В. Хрунов) перешли в космический корабль «Союз-4». Время «жизни» станции составило 4 ч 34 мин, после чего корабли были расстыкованы и продолжили раздельный полет.

Марсоход

Марсоход – космический аппарат, предназначенный для исследования поверхности планеты Марс.

В 1996—1997 гг. НАСА реализовывало космическую программу Mars Pathfinder по исследованию планеты Марс и ее поверхности. На поверхности работал марсоход Sojourner. В его задачи входило получение фотографий марсианской поверхности, проведение различных исследований, в том числе и метеорологических. Были изучены пробы грунта, при помощи спектрометра определялся состав пород. Запуск аппарата полной массой 895 кг и размерами 1,5 × 2,65 м состоялся при помощи ракеты-носителя «Дельта-2» 4 декабря 1996 г. Ровно через семь месяцев, 4 июля 1997 г., произошла высадка марсохода на поверхность. Несмотря на то что в самом начале произошла потеря радиосвязи, уже через некоторое время были получены первые данные этого уникального эксперимента. На Землю была передана марсианская метеорологическая сводка. Июльская температура воздуха на Марсе составляла -25 °C. Через 2 дня марсоход приступил к научным исследованиям. Были взяты пробы грунта, и в этот же день была осуществлена передача видеосъемки окружающего пространства, сделанной при помощи камеры спускаемого аппарата. Посадочный аппарат был оборудован солнечными батареями общей площадью более 2,8 м2, фотокамерой, которая могла производить стереоснимки и была оборудована 12 светофильтрами для последующего формирования цветного изображения, многочисленными датчиками, такими как датчик атмосферного давления, измерения температуры окружающей среды, измерения скорости ветра и пр.

Работа аппарата полностью управлялась компьютером. Марсоход для передвижения по поверхности имел 6 колес, каждое из которых могло вращаться независимо от других, его ширина составляла чуть более полуметра, высота – около 30 см. Sojourner был оснащен лабораторией для определения химического состава грунта, несколькими телевизионными камерами и солнечной батареей площадью 0,2 м2.

Мощность батареи была рассчитана на работу аппарата по нескольку часов в день в пасмурную погоду. Помимо солнечной батареи для поддержания необходимой температуры электронного блока марсоход был снабжен тремя радиоизотопными элементами. В последний раз сеанс связи с аппаратом был произведен 27 сентября 1997 г., хотя вплоть до 7 октября аппарат отправлял сигналы, не содержащие данных. Всего за время эксперимента было сделано более 16 тыс. снимков камерой посадочного аппарата и около 550 снимков марсохода.

В настоящее время на поверхности планеты Марс работают два марсохода – Spirit и Opportunity. Оба были доставлены на поверхность Марса в январе 2004 г.

Марсоход Spirit оснащен буром, несколькими камерами, микроскопом, двумя спектрометрами и солнечными батареями, которые обеспечивают электроэнергию для питания бортовой аппаратуры. Масса составляет 185 кг. Марсоход оборудован сервоприводами, которые расположены на каждом из передних и задних колес. Поворот колес осуществляется при помощи специальных электромоторов.

Запуск был совершен 10 июня 2003 г., и уже 4 января 2004 г. марсоход совершил посадку на Марсе. Через 21 день к нему присоединился второй марсоход Opportunity. 9 марта 2004 г. в кратере Гусева были обнаружены доказательства, подтверждающие возможность наличия на красной планете жидкой воды.

Маршевый ракетный двигатель

Маршевый ракетный двигатель – основной двигатель ракеты, который позволяет разогнать ее до необходимой скорости, например до первой космической скорости.

Межпланетные станции

Межпланетные станции – космические аппараты, которые используются для полетов в космическом пространстве в целях его изучения.

Все межпланетные станции по принципу управления делятся на два типа: управляемые и автоматические межпланетные станции.

Комплектация станций осуществляется в зависимости от целей полета, но в обязательном порядке современные межпланетные станции комплектуются радио– и телекоммуникационными системами для передачи данных и различных изображений, которые станции непрерывно фиксируют и после обработки передают на Землю.

Ориентация станции в пространстве осуществляется системой астроориентации, помимо которой станция обязательно комплектуется ракетным двигателем, обеспечивающим возможность корректировки траектории во время полета (см. также «Автоматические межпланетные станции», «Космический корабль»).

Многоступенчатая ракета

Многоступенчатая ракета – ракета, которая состоит из двух и более ракетных ступеней.

Для создания большой ракеты конструкторы пошли по пути добавления и объединения нескольких отдельных ступеней. Каждая ступень снабжена индивидуальной двигательной установкой, системой управления и при необходимости другими дополнительными системами. Каждая из ступеней создана и оптимизирована для определенного участка траектории полета ракеты. После полного выгорания топлива в ступени происходит ее отбрасывание. Самая первая ступень, как правило, является самой мощной и тяжелой и используется для подъема ракета в плотных слоях атмосферы.

Существует несколько типов компоновки ступеней: последовательная, параллельная и комбинированная. Последовательная компоновка заключается в том, что запуск, работа и отделение ступени происходят лишь до запуска последующей.