Unde sunt construite rachetele? Rachetă spațială. Rachete spațiale ale Rusiei și SUA. Explorări suplimentare ale spațiului
Racheta este până acum singurul vehicul capabil să lanseze o navă spațială în spațiu. Și apoi K. Tsiolkovsky poate fi recunoscut drept autorul primei rachete spațiale, deși originile rachetelor datează din trecutul îndepărtat. De acolo vom începe să luăm în considerare întrebarea noastră.
Istoria inventării rachetei
Majoritatea istoricilor cred că inventarea rachetei datează din dinastia Han chineză (206 î.Hr.-220 d.Hr.), odată cu descoperirea prafului de pușcă și începutul utilizării sale pentru artificii și divertisment. Când o carcasă de pulbere a explodat, a apărut o forță care putea muta diverse obiecte. Mai târziu, primele tunuri și muschete au fost create folosind acest principiu. Obuzele de arme cu pulbere puteau zbura pe distanțe lungi, dar nu erau rachete, deoarece nu aveau propriile rezerve de combustibil, dar Invenția prafului de pușcă a devenit principala condiție prealabilă pentru apariția unor rachete adevărate. Descrierile „săgeților de foc” zburătoare folosite de chinezi indică faptul că aceste săgeți erau rachete. De ele a fost atașat un tub din hârtie compactată, deschis doar la capătul din spate și umplut cu o compoziție inflamabilă. Această încărcătură a fost aprinsă și săgeata a fost apoi eliberată folosind un arc. Astfel de săgeți au fost folosite într-o serie de cazuri în timpul asediului fortificațiilor, împotriva navelor și a cavaleriei.
În secolul al XIII-lea, împreună cu cuceritorii mongoli, rachetele au venit în Europa. Se știe că rachetele au fost folosite de cazacii din Zaporozhye în secolele XVI-XVII. În secolul al XVII-lea, un inginer militar lituanian Kazimir Semenovici a descris o rachetă cu mai multe etape.
La sfârșitul secolului al XVIII-lea, în India, armele cu rachete erau folosite în luptele cu trupele britanice.
La începutul secolului al XIX-lea, armata a adoptat și rachete militare, a căror producție a fost stabilită de William Congreve (Racheta lui Congreve). În același timp, ofițerul rus Alexandru Zasyadko a dezvoltat teoria rachetelor. Generalul de artilerie rus a obținut un mare succes în îmbunătățirea rachetelor la mijlocul secolului al XIX-lea. Constantin Constantinov. În Rusia s-au făcut încercări de a explica matematic propulsia cu reacție și de a crea arme de rachetă mai eficiente. Nikolai Tihomirovîn 1894.
A creat teoria propulsiei cu reacție Constantin Ciolkovski. El a prezentat ideea de a folosi rachete pentru zborurile în spațiu și a susținut că cel mai eficient combustibil pentru ele ar fi o combinație de oxigen lichid și hidrogen. El a proiectat o rachetă pentru comunicarea interplanetară în 1903.
om de știință german Hermann Oberthîn anii 1920 a conturat şi principiile zborului interplanetar. În plus, a efectuat teste pe banc de motoare de rachetă.
om de știință american Robert Goddardîn 1926 a lansat prima rachetă cu propulsie lichidă, folosind benzină și oxigen lichid drept combustibil.
Prima rachetă domestică a fost numită GIRD-90 (abreviere pentru „Grupul pentru studiul propulsiei cu reacție”). A început să fie construit în 1931 și a fost testat pe 17 august 1933. GIRD era condus la acea vreme de S.P. Korolev. Racheta a decolat 400 de metri și a stat în zbor timp de 18 secunde. Greutatea rachetei la lansare a fost de 18 kilograme.
În 1933, în URSS, la Institutul Jet, a fost finalizată crearea unei arme fundamental noi - rachete, instalația pentru lansare care a primit ulterior porecla. "Katyusha".
La centrul de rachete din Peenemünde (Germania) a fost dezvoltat Rachetă balistică A-4 cu o rază de zbor de 320 km. În timpul celui de-al Doilea Război Mondial, la 3 octombrie 1942, a avut loc prima lansare cu succes a acestei rachete, iar în 1944, utilizarea sa în luptă a început sub numele de V-2.
Utilizarea militară a V-2 a arătat capacitățile enorme ale tehnologiei rachetelor, iar cele mai puternice puteri postbelice - SUA și URSS - au început, de asemenea, să dezvolte rachete balistice.
În 1957 în URSS sub conducere Serghei Korolev Prima rachetă balistică intercontinentală din lume, R-7, a fost creată ca mijloc de livrare a armelor nucleare, care, în același an, a fost folosită pentru lansarea primului satelit artificial al Pământului din lume. Așa a început utilizarea rachetelor pentru zborurile în spațiu.
Proiect de N. Kibalchich
În acest sens, este imposibil să nu-l amintim pe Nikolai Kibalcich, un revoluționar rus, membru Narodnaya Volya și inventator. A participat la tentativele de asasinat asupra lui Alexandru al II-lea, el a inventat și a fabricat proiectile cu „jeleu exploziv”, care au fost folosite de I.I. Grinevitsky și N.I. Rysakov în timpul tentativei de asasinat pe Canalul Catherine. Condamnat la moarte.
Spânzurați împreună cu A.I. Zhelyabov, S.L. Perovskaya și alți Pervomartoviți. Kibalchich a prezentat ideea unei aeronave rachetă cu o cameră de combustie oscilantă pentru a controla vectorul de tracțiune. Cu câteva zile înainte de execuție, Kibalchich a dezvoltat un design original pentru o aeronavă capabilă să facă zboruri în spațiu. Proiectul a descris proiectarea unui motor de rachetă cu pulbere, controlul zborului prin schimbarea unghiului motorului, un mod de ardere programat și multe altele. Cererea sa de a transfera manuscrisul la Academia de Științe nu a fost satisfăcută de comisia de investigație, proiectul a fost publicat pentru prima dată abia în 1918.
Motoare rachete moderne
Cele mai multe rachete moderne sunt echipate cu motoare de rachete chimice. Un astfel de motor poate folosi combustibil solid, lichid sau hibrid pentru rachete. O reacție chimică între combustibil și oxidant începe în camera de ardere, iar gazele fierbinți rezultate formează un curent de jet care iese, sunt accelerate în duza cu jet (sau duze) și sunt expulzate din rachetă. Accelerația acestor gaze în motor creează tracțiune - o forță de împingere care face ca racheta să se miște. Principiul propulsiei cu reacție este descris de a treia lege a lui Newton.
Dar reacțiile chimice nu sunt întotdeauna folosite pentru a propulsa rachete. Există rachete cu abur, în care apa supraîncălzită care curge printr-o duză se transformă într-un jet de abur de mare viteză, care servește drept propulsie. Eficiența rachetelor cu abur este relativ scăzută, dar aceasta este compensată de simplitatea și siguranța lor, precum și de ieftinitatea și disponibilitatea apei. Funcționarea unei mici rachete cu abur a fost testată în spațiu în 2004 la bordul satelitului UK-DMC. Există proiecte care utilizează rachete cu abur pentru transportul interplanetar de mărfuri, cu încălzire a apei folosind energie nucleară sau solară.
Rachetele precum rachetele cu abur, în care fluidul de lucru este încălzit în afara zonei de operare a motorului, sunt uneori descrise ca sisteme cu motoare cu ardere externă. Exemplele de motoare cu rachete cu ardere externă includ majoritatea modelelor de motoare cu rachete nucleare.
Modalități alternative de a ridica navele spațiale pe orbită sunt acum în curs de dezvoltare. Printre acestea se numără „liftul spațial”, pistoalele electromagnetice și convenționale, dar sunt încă în faza de proiectare.
Faceți cunoștință cu NPO Energomash, care sa alăturat recent United Rocket and Space Corporation din Rusia. Aici sunt fabricate cele mai bune și mai puternice motoare cu rachete lichide din lume. Au tras aproape întregul program spațial sovietic, iar acum îl trag pe cel rusesc, ucrainean, sud-coreean și, parțial, chiar pe cel american.
Aici, în Khimki, lângă Moscova, au fost dezvoltate motoare pentru rachetele sovieto-ruse Soyuz și Proton; pentru rusul „Angara”; pentru Zenit și Dnepr sovieto-ucrainean; pentru KSLV-1 sud-coreean și pentru racheta americană Atlas-5. Dar mai întâi de toate...
1. După verificarea pașaportului și a sosirii persoanei însoțitoare, ne deplasăm de la intrare în muzeul plantelor, sau cum se numește aici, „Sala Demonstrației”.
2. Păzitorul sălii, Vladimir Sudakov, este șeful Departamentului de Informații. Aparent, el își descurcă bine responsabilitățile - el a fost singurul dintre toți interlocutorii mei care știa cine este „Zelenyikot”.
3. Vladimir a făcut un scurt dar informativ tur al muzeului.
Vezi un pistol de pulverizare de 7 cm pe masă? De aici a crescut întreg spațiul sovietic și rusesc.
NPO Energomash s-a dezvoltat dintr-un mic grup de entuziaști ai științei rachetelor, format în 1921, iar în 1929 numit Laboratorul de dinamică a gazelor, șeful acolo a fost Valentin Petrovici Glushko, care a devenit ulterior designerul general al NPO Energomash.
Discul cu o sferă în centru nu este un model al sistemului solar, așa cum credeam, ci un model al unei nave spațiale rachete electrice. Panourile solare trebuiau puse pe disc. Pe fundal sunt primele modele de motoare cu rachete lichide dezvoltate de GDL.
În spatele primelor concepte ale anilor 20-30. munca reală a început cu finanțare guvernamentală. Aici GDL a lucrat deja împreună cu GIRD-ul Regal. În timpul războiului, la Sharashka au fost dezvoltate rachete de amplificare pentru avioanele militare în serie. Ei au creat o întreagă linie de motoare și au crezut că sunt unul dintre liderii mondiali în construcția de motoare lichide.
Dar toată vremea a fost distrusă de germani, care au creat prima rachetă balistică A4, mai cunoscută în Rusia sub numele de V-2.
Motorul său era mai mult decât un ordin de mărime superior modelelor sovietice (25 de tone față de 900 kg), iar după război, inginerii au început să ajungă din urmă.
4. Mai întâi, au creat o replică completă a lui A4 numită R-1, dar folosind materiale în întregime sovietice. În această perioadă, inginerii noștri erau în continuare ajutați de germani. Dar au încercat să-i țină departe de evoluțiile secrete, așa că ai noștri au continuat să lucreze pe cont propriu.
5. În primul rând, inginerii au început să stimuleze și să ușureze designul german și au obținut un succes considerabil în acest sens - forța a crescut la 51 tf.
6. Primele dezvoltări cu un nou tip de cameră de ardere au fost militare. În showroom sunt ascunse în cel mai îndepărtat și întunecat colț. Și în lumină - mândria - motoarele RD-107 și RD-108, care au oferit Uniunii Sovietice primatul în spațiu și permit Rusiei să conducă până în prezent în explorarea spațială cu echipaj.
7. Vladimir Sudakov arată camere de direcție - motoare rachete suplimentare care vă permit să controlați zborul.
8. În evoluțiile ulterioare, un astfel de design a fost abandonat - au decis să devieze pur și simplu camera principală a motorului în ansamblu. Problemele legate de instabilitatea arderii nu au fost niciodată rezolvate complet, motiv pentru care majoritatea motoarelor proiectate de Glushko Design Bureau sunt cu mai multe camere.
9. În sală există doar un singur gigant cu o singură cameră, care a fost dezvoltat pentru programul lunar, dar nu a intrat niciodată în producție - a câștigat versiunea concurentă NK-33 pentru racheta N1.
Diferența este că N1 a fost lansat pe un amestec de oxigen-kerosen, iar Glushko era gata să lanseze oamenii pe dimetilhidrazină-tetroxid de azot. Acest amestec este mai eficient, dar mult mai toxic decât kerosenul. În Rusia, doar marfa Proton zboară pe ea. Cu toate acestea, acest lucru nu împiedică în niciun fel China să-și lanseze acum taikonauții folosind doar un astfel de amestec.
10. Te poți uita și la motorul Proton.
11. Iar motorul rachetei balistice R-36M este încă în serviciu de luptă în rachetele Voevoda, cunoscute pe scară largă sub numele NATO „Satan”.
Cu toate acestea, acum sunt lansate și sub numele „Dnepr” în scopuri pașnice.
12. În sfârșit ajungem la perla Biroului de proiectare Glushko și la mândria NPO Energomash - motorul RD-170/171.
Astăzi este cel mai puternic motor cu oxigen-kerosen din lume - o tracțiune de 800 tf. Depășește cu 100 tf F-1 lunar american, dar reușește acest lucru datorită a patru camere de ardere, față de una din F-1.
RD-170 a fost dezvoltat pentru proiectul Energia-Buran ca motoare de rapel lateral. Conform designului original, booster-urile erau reutilizabile, astfel încât motoarele au fost proiectate și certificate pentru utilizare de zece ori. Din păcate, revenirea booster-urilor nu a fost niciodată implementată, dar motoarele își păstrează capacitățile.
După închiderea programului Buran, RD-170 a fost mai norocos decât F-1 lunar - a găsit o aplicație mai utilitară în racheta Zenit. În timpul sovietic, acesta, ca și Voevoda, a fost dezvoltat de către Biroul de Proiectare Yuzhnoye, care a ajuns în străinătate după prăbușirea URSS. Dar în anii 90, politica nu a interferat cu cooperarea ruso-ucraineană, iar până în 1995, proiectul Sea Launch a început să fie implementat împreună cu Statele Unite și Norvegia. Desi nu a ajuns niciodata la profitabilitate, a trecut prin reorganizare si acum se decide soarta sa viitoare, dar rachetele au zburat si comenzile de motoare au sustinut Energomash in anii de saracie spatiala din anii '90 si inceputul anilor 2000.
13. Cum se realizează mobilitatea unității la presiuni ridicate și temperaturi extreme? Da, este o întrebare prostită: doar 12 straturi de metal și inele de armură suplimentare, umpleți între straturi cu oxigen lichid - și nu există probleme...
Acest design vă permite să montați rigid motorul, dar să controlați zborul prin devierea camerei de ardere și a duzei folosind un cardan. Pe motor este vizibil chiar dedesubt și în dreapta centrului, deasupra panoului cu dopurile roșii.
14. Americanilor le place să repete despre spațiul lor: „Stăm pe umerii giganților”. Privind astfel de creații ale inginerilor sovietici, înțelegeți că această expresie se aplică în întregime cosmonauticii ruse. Chiar dacă Angara este o creație a designerilor ruși, motorul său, RD-191, se întoarce evolutiv la RD-171.
În același mod, „jumătatea” RD-171, numită RD-180, și-a adus contribuția la programul spațial american când Energomash a câștigat competiția Lockheed Martin în 1995. Am întrebat dacă există un element de propagandă în această victorie - ar fi putut americanii să încheie un contract cu rușii pentru a demonstra sfârșitul erei rivalității și începutul cooperării în spațiu? Nu mi-au răspuns, dar mi-au povestit despre privirile uluite ale clienților americani când au văzut creațiile posomorului geniu Khimki. Potrivit zvonurilor, caracteristicile RD-180 erau aproape de două ori mai mari decât ale concurenților săi. Motivul este că Statele Unite nu au stăpânit niciodată motoarele de rachete cu ciclu închis. În principiu, este posibil fără el, același F-1 a fost cu un ciclu deschis sau Merlin de la SpaceX. Dar în raportul putere/greutate, motoarele cu ciclu închis câștigă, deși pierd din preț.
Aici, în videoclipul de testare a motorului Merlin-1D, puteți vedea un flux de gaz al generatorului care țâșnește dintr-un tub de lângă duză:
15. În cele din urmă, sfârșitul expoziției este speranța întreprinderii - motorul RD-191. Acesta este cel mai tânăr model al familiei de până acum. A fost creată pentru racheta Angara, a reușit să funcționeze în KSLV-1 coreean și este considerată una dintre opțiuni de către compania americană Orbital Sciences, care avea nevoie de un înlocuitor pentru Samara NK-33 după accidentul cu racheta Antares din Octombrie.
16. La fabrică, această trinitate RD-170, RD-180, RD-191 este numită în glumă „litru”, „jumătate de litru” și „sfert”.
17. Există o mulțime de lucruri interesante la fabrică, iar principalul lucru a fost să vedem cum se creează un astfel de miracol al ingineriei dintr-o grămadă de semifabricate din oțel și aluminiu.
Acest articol va prezenta cititorului un subiect atât de interesant precum racheta spațială, vehiculul de lansare și toată experiența utilă pe care această invenție a adus-o omenirii. Se va vorbi, de asemenea, despre sarcinile utile livrate în spațiul cosmic. Explorarea spațiului a început nu cu mult timp în urmă. În URSS era jumătatea celui de-al treilea plan cincinal, când s-a încheiat cel de-al Doilea Război Mondial. Racheta spațială a fost dezvoltată în multe țări, dar nici măcar Statele Unite nu au reușit să ne depășească în acel stadiu.
Primul
Prima lansare de succes care a părăsit URSS a fost un vehicul de lansare spațială cu un satelit artificial la bord, pe 4 octombrie 1957. Satelitul PS-1 a fost lansat cu succes pe orbita joasă a Pământului. Trebuie remarcat faptul că acest lucru a necesitat crearea a șase generații și doar a șaptea generație de rachete spațiale rusești a reușit să dezvolte viteza necesară pentru a intra în spațiul din apropierea Pământului - opt kilometri pe secundă. În caz contrar, este imposibil să depășiți gravitația Pământului.
Acest lucru a devenit posibil în procesul de dezvoltare a armelor balistice cu rază lungă de acțiune, în care a fost folosită accelerarea motorului. Nu trebuie confundat: o rachetă spațială și o navă spațială sunt două lucruri diferite. Racheta este un vehicul de livrare, iar nava este atașată de ea. În schimb, poate exista orice acolo - o rachetă spațială poate transporta un satelit, un echipament și un focos nuclear, care a servit întotdeauna și încă servește ca un factor de descurajare pentru puterile nucleare și un stimulent pentru păstrarea păcii.
Poveste
Primii care au fundamentat teoretic lansarea unei rachete spațiale au fost oamenii de știință ruși Meshchersky și Ciolkovsky, care deja în 1897 au descris teoria zborului acesteia. Mult mai târziu, această idee a fost preluată de Oberth și von Braun din Germania și Goddard din SUA. În aceste trei țări au început lucrările la problemele propulsiei cu reacție, crearea de motoare cu reacție cu combustibil solid și lichid. Aceste probleme au fost cel mai bine rezolvate în Rusia, cel puțin motoarele cu combustibil solid erau deja utilizate pe scară largă în cel de-al Doilea Război Mondial (motoarele Katyusha). Motoarele cu reacție lichidă au fost mai bine dezvoltate în Germania, care a creat prima rachetă balistică, V-2.
După război, echipa lui Wernher von Braun, luând desenele și dezvoltările, și-a găsit adăpost în SUA, iar URSS a fost nevoită să se mulțumească cu un număr mic de componente individuale ale rachetei fără nicio documentație însoțitoare. Restul am venit cu noi înșine. Tehnologia rachetelor s-a dezvoltat rapid, crescând din ce în ce mai mult raza de acțiune și greutatea încărcăturii transportate. În 1954, au început lucrările la proiect, datorită căruia URSS a putut fi prima care a zburat cu o rachetă spațială. Era o rachetă balistică intercontinentală R-7 în două etape, care a fost în curând modernizată pentru spațiu. S-a dovedit a fi un mare succes - extrem de fiabil, asigurând multe recorduri în explorarea spațiului. Este încă folosit în forma sa modernizată.
„Sputnik” și „Luna”
În 1957, prima rachetă spațială - același R-7 - a lansat Sputnik 1 artificial pe orbită. Statele Unite au decis să repete o astfel de lansare puțin mai târziu. Cu toate acestea, în prima încercare, racheta lor spațială nu a mers în spațiu, a explodat la început - chiar și la televiziunea în direct. „Vanguard” a fost proiectat de o echipă pur americană și nu a fost la înălțimea așteptărilor. Apoi Wernher von Braun a preluat proiectul, iar în februarie 1958 lansarea rachetei spațiale a fost un succes. Între timp, în URSS, R-7 a fost modernizat - i s-a adăugat o a treia etapă. Ca urmare, viteza rachetei spațiale a devenit complet diferită - a fost atinsă oa doua viteză cosmică, datorită căreia a devenit posibilă părăsirea orbita Pământului. Pentru încă câțiva ani, seria R-7 a fost modernizată și îmbunătățită. Motoarele rachetelor spațiale au fost schimbate și s-au făcut o mulțime de experimente cu a treia etapă. Următoarele încercări au avut succes. Viteza rachetei spațiale a făcut posibilă nu numai părăsirea orbita Pământului, ci și gândirea la studierea altor planete din sistemul solar.
Dar la început, atenția omenirii s-a concentrat aproape complet asupra satelitului natural al Pământului - Luna. În 1959, stația spațială sovietică Luna 1 a zburat la el, care trebuia să facă o aterizare dură pe suprafața lunii. Cu toate acestea, din cauza unor calcule insuficient de precise, dispozitivul a trecut puțin peste (șase mii de kilometri) și s-a repezit spre Soare, unde s-a instalat pe orbită. Așa a primit steaua noastră primul satelit artificial - un cadou accidental. Dar satelitul nostru natural nu a fost singur pentru mult timp și, în același 1959, Luna-2 a zburat către el, după ce și-a îndeplinit sarcina în mod absolut corect. O lună mai târziu, Luna 3 ne-a livrat fotografii cu partea îndepărtată a stelei noastre nocturne. Și în 1966, Luna 9 a aterizat ușor chiar în Oceanul Furtunilor și am primit vederi panoramice ale suprafeței lunare. Programul lunar a continuat mult timp, până la momentul în care astronauții americani au aterizat pe el.
Yuri Gagarin
12 aprilie a devenit una dintre cele mai semnificative zile din țara noastră. Este imposibil de transmis puterea jubilării, mândriei și fericirii cu adevărat a oamenilor atunci când a fost anunțat primul zbor uman din lume în spațiu. Yuri Gagarin a devenit nu numai un erou național, ci a fost aplaudat de întreaga lume. Și de aceea, 12 aprilie 1961, zi care a intrat triumfător în istorie, a devenit Ziua Cosmonauticii. Americanii au încercat urgent să răspundă acestui pas fără precedent pentru a împărtăși gloria spațială cu noi. O lună mai târziu, Alan Shepard a decolat, dar nava nu a intrat pe orbită, a fost un zbor suborbital într-un arc, iar Statele Unite au reușit zborul orbital abia în 1962.
Gagarin a zburat în spațiu cu nava spațială Vostok. Aceasta este o mașină specială în care Korolev a creat o platformă spațială extrem de reușită care rezolvă multe probleme practice diferite. În același timp, chiar la începutul anilor șaizeci, nu numai că a fost dezvoltată o versiune cu echipaj de zbor spațial, ci a fost finalizat și un proiect de recunoaștere foto. „Vostok” a avut în general multe modificări - mai mult de patruzeci. Și astăzi sunt în funcțiune sateliții din seria Bion - aceștia sunt descendenți direcți ai navei pe care a fost efectuat primul zbor cu echipaj în spațiu. În același 1961, germanul Titov a avut o expediție mult mai complexă, care a petrecut întreaga zi în spațiu. Statele Unite au putut să repete această realizare abia în 1963.
"Orientul"
Un scaun ejecțional a fost prevăzut pentru cosmonauți de pe toate navele spațiale Vostok. Aceasta a fost o decizie înțeleaptă, deoarece un singur dispozitiv a îndeplinit atât sarcinile la lansare (salvarea de urgență a echipajului), cât și aterizarea moale a modulului de coborâre. Designerii și-au concentrat eforturile pe dezvoltarea unui singur dispozitiv, nu a două. Acest lucru a redus riscul tehnic în aviație, sistemul de catapultă la acea vreme era deja bine dezvoltat. Pe de altă parte, există un câștig uriaș în timp decât dacă proiectați un dispozitiv complet nou. La urma urmei, cursa spațială a continuat, iar URSS a câștigat-o cu o marjă destul de mare.
Titov a aterizat în același mod. A avut norocul să se parașută lângă calea ferată de-a lungul căreia circula trenul și a fost imediat fotografiat de jurnaliști. Sistemul de aterizare, care a devenit cel mai fiabil și mai moale, a fost dezvoltat în 1965 și folosește un altimetru gamma. Ea slujește și astăzi. SUA nu aveau această tehnologie, motiv pentru care toate vehiculele lor de coborâre, chiar și noile SpaceX Dragons, nu aterizează, ci stropesc. Doar navetele sunt o excepție. Și în 1962, URSS a început deja zboruri de grup pe navele spațiale Vostok-3 și Vostok-4. În 1963, prima femeie s-a alăturat corpului cosmonauților sovietici - Valentina Tereshkova a intrat în spațiu, devenind prima din lume. În același timp, Valery Bykovsky a stabilit un record pentru durata unui singur zbor care nu a fost încă doborât - a rămas în spațiu timp de cinci zile. În 1964, a apărut nava cu mai multe locuri Voskhod, iar Statele Unite au rămas cu un an în urmă. Și în 1965, Alexey Leonov a intrat în spațiul cosmic!
"Venus"
În 1966, URSS a început zboruri interplanetare. Sonda spațială Venera 3 a făcut o aterizare dură pe o planetă vecină și a livrat acolo globul Pământului și fanionul URSS. În 1975, Venera 9 a reușit să facă o aterizare moale și să transmită o imagine a suprafeței planetei. Și „Venera-13” a făcut fotografii panoramice color și înregistrări sonore. Seria AMS (stații interplanetare automate) pentru studierea lui Venus, precum și a spațiului exterior din jur, continuă să fie îmbunătățită și acum. Condițiile de pe Venus sunt dure și, practic, nu existau informații sigure despre ele, dezvoltatorii nu știau nimic despre presiunea sau temperatura de pe suprafața planetei, toate acestea au complicat cercetarea;
Prima serie de vehicule de coborâre au știut chiar să înoate - pentru orice eventualitate. Cu toate acestea, la început zborurile nu au avut succes, dar mai târziu URSS a avut atât de mult succes în rătăcirile venusiane, încât această planetă a început să fie numită rusă. „Venera-1” este prima navă spațială din istoria omenirii concepută să zboare pe alte planete și să le exploreze. A fost lansat în 1961, dar o săptămână mai târziu conexiunea s-a pierdut din cauza supraîncălzirii senzorului. Stația a devenit incontrolabilă și a reușit să facă doar primul zbor din lume lângă Venus (la o distanță de aproximativ o sută de mii de kilometri).
Pe urme
„Venera-4” ne-a ajutat să aflăm că pe această planetă există două sute șaptezeci și unu de grade în umbră (partea de noapte a lui Venus), o presiune de până la douăzeci de atmosfere, iar atmosfera în sine este nouăzeci la sută dioxid de carbon . Această navă spațială a descoperit și o coroană de hidrogen. „Venera-5” și „Venera-6” ne-au spus multe despre vântul solar (fluxurile de plasmă) și structura lui în apropierea planetei. „Venera-7” a clarificat datele privind temperatura și presiunea din atmosferă. Totul s-a dovedit a fi și mai complicat: temperatura mai aproape de suprafață era de 475 ± 20°C, iar presiunea era cu un ordin de mărime mai mare. Pe următoarea navă spațială, literalmente totul a fost refăcut și, după o sută șaptesprezece zile, Venera-8 a aterizat ușor pe partea de zi a planetei. Această stație avea un fotometru și multe instrumente suplimentare. Principalul lucru a fost conexiunea.
S-a dovedit că iluminarea celui mai apropiat vecin nu este aproape deloc diferită de cea de pe Pământ - la fel ca a noastră într-o zi înnorată. Nu este doar noros acolo, vremea chiar s-a limpezit. Imaginile cu ceea ce a văzut echipamentul i-au uimit pur și simplu pe pământeni. În plus, au fost examinate solul și cantitatea de amoniac din atmosferă și s-a măsurat viteza vântului. Și „Venera-9” și „Venera-10” au putut să ne arate „vecinul” la televizor. Acestea sunt primele înregistrări din lume transmise de pe o altă planetă. Și aceste stații în sine sunt acum sateliți artificiali ai lui Venus. Ultimii care au zburat pe această planetă au fost „Venera-15” și „Venera-16”, care au devenit și sateliți, oferind anterior omenirii cunoștințe absolut noi și necesare. În 1985, programul a fost continuat de Vega-1 și Vega-2, care au studiat nu numai Venus, ci și cometa Halley. Următorul zbor este planificat pentru 2024.
Ceva despre o rachetă spațială
Deoarece parametrii și caracteristicile tehnice ale tuturor rachetelor diferă unele de altele, să luăm în considerare un vehicul de lansare de nouă generație, de exemplu Soyuz-2.1A. Este o rachetă de clasă medie cu trei trepte, o versiune modificată a Soyuz-U, care a funcționat cu mare succes din 1973.
Acest vehicul de lansare este proiectat pentru a lansa nave spațiale. Acestea din urmă pot avea scopuri militare, economice și sociale. Această rachetă le poate lansa pe diferite tipuri de orbite - geostaționară, geostaționară, sincronă cu soarele, foarte eliptică, medie, joasă.
Modernizare
Racheta este extrem de modernizată; aici a fost creat un sistem de control digital fundamental diferit, dezvoltat pe o nouă bază de elemente domestice, cu un computer digital de mare viteză cu o cantitate mult mai mare de RAM. Sistemul de control digital oferă rachetei lansarea de înaltă precizie a sarcinilor utile.
În plus, au fost instalate motoare pe care au fost îmbunătățite capetele injectoarelor din prima și a doua etapă. Este în vigoare un alt sistem de telemetrie. Astfel, precizia lansării rachetelor, stabilitatea acesteia și, bineînțeles, controlabilitatea au crescut. Masa rachetei spațiale nu a crescut, dar sarcina utilă a crescut cu trei sute de kilograme.
Specificații
Prima și a doua etapă a vehiculului de lansare sunt echipate cu motoare rachete lichide RD-107A și RD-108A de la NPO Energomash, numită după Academicianul Glushko, iar a treia etapă este echipată cu un RD-0110 cu patru camere de la Khimavtomatika Design Bureau. Combustibilul pentru rachete este oxigen lichid, care este un agent oxidant prietenos cu mediul, precum și combustibil ușor toxic - kerosenul. Lungimea rachetei este de 46,3 metri, greutatea la lansare este de 311,7 tone, iar fără focos - 303,2 tone. Masa structurii vehiculului de lansare este de 24,4 tone. Componentele combustibilului cântăresc 278,8 tone. Testele de zbor ale Soyuz-2.1A au început în 2004 la cosmodromul Plesetsk și au avut succes. În 2006, vehiculul de lansare a făcut primul său zbor comercial - a lansat nava spațială meteorologică europeană Metop pe orbită.
Trebuie spus că rachetele au capacități diferite de lansare a sarcinii utile. Exista transportatori usoare, medii si grele. Vehiculul de lansare Rokot, de exemplu, lansează nave spațiale pe orbite joase ale Pământului - până la două sute de kilometri și, prin urmare, poate transporta o încărcătură de 1,95 tone. Dar Protonul este o clasă grea, poate lansa 22,4 tone pe o orbită joasă, 6,15 tone pe o orbită geostaționară și 3,3 tone pe o orbită geostaționară. Vehiculul de lansare pe care îl luăm în considerare este destinat tuturor site-urilor utilizate de Roscosmos: Kourou, Baikonur, Plesetsk, Vostochny și funcționează în cadrul unor proiecte comune ruso-europene.
| 1.1. | Etapele dezvoltării rachetelor și rachetelor……………………………………………….. | |
| 1.2. | Teoria corpurilor de masă variabilă este fundamentul astronauticii. Dezvoltarea astronauticii și a rachetării practice……………………………… | |
| 1.3. | Formarea pieței serviciilor spațiale și dezvoltarea tehnologiei spațiale în stadiul actual………………………………………………………………………………. | |
| 1.3.1. | Principalele sarcini rezolvate de tehnologia rachetelor și spațiale……….. | |
| 1.3.2. | Lucrări efectuate la complexul de rachete și spațiu în timpul pregătirii vehiculelor de lansare pentru lansare și în faza de lansare………………………………………………………………… | |
| 1.3.3. | Compoziția complexului de rachete și spațiu și locul de testare pentru testarea și lansările de rutină ale vehiculelor de lansare…………………………………………………………………. | |
| Perspective pentru dezvoltarea vehiculelor de lansare……………………………………………….. | ||
| Literatură………...…………………………………………………..…………. |
Capitolul 1
Introducere în tehnologia rachetelor și spațiale
Etapele dezvoltării rachetelor și tehnologiei rachetelor
Istoria dezvoltării rachetelor datează din cele mai vechi timpuri. Apariția rachetelor este indisolubil legată de invenția prafului de pușcă, ai cărei produse de ardere creează o forță reactivă capabilă să imprime o viteză relativ mare unei rachete. Literatura de specialitate indică faptul că rețeta de fabricare a prafului de pușcă era cunoscută în China, India și țările arabe, dar unde a apărut pentru prima dată praful de pușcă este încă necunoscut. Se crede că în China, rachetele („săgeți de foc”) au fost folosite încă din secolele al X-lea – al XII-lea.
Utilizarea rachetelor ca arme a fost întotdeauna determinată de capacitățile energetice relativ mari ale dispozitivelor de rachete, ceea ce a făcut ca rachetele să fie eficiente în luptă. Cu toate acestea, concurența constantă a altor tipuri de aruncare a proiectilelor, de regulă, a condus în multe etape ale creării rachetelor la abandonarea utilizării acestora din urmă. Principalul motiv al eșecului a fost precizia scăzută a rachetelor care lovesc ținta în comparație cu sistemele concurente. Acest lucru se datorează faptului că, în sistemele fără rachete, viteza necesară este comunicată unui proiectil, glonț etc., pe o perioadă scurtă de mișcare a proiectilului de-a lungul unui ghid, care poate fi îndreptat destul de precis către țintă.
Ca urmare a acestui fapt, vectorul vitezei de aruncare a proiectilului, a cărui valoare se formează în timpul mișcării proiectilului în țeavă, poate fi orientat mai mult sau mai puțin precis și este relativ puțin influențat de condițiile externe ale zborului proiectilului. . Cu toate acestea, aceleași condiții necesită aplicarea unor accelerații mari proiectilului și, în consecință, sarcini mari cauzate de reacțiile care acționează asupra dispozitivului de aruncare. Acest lucru forțează producerea unui sistem propulsor non-rachetă care este semnificativ mai greu în comparație cu masa proiectilului (de sute de ori).
Într-un sistem de rachetă, transferul vitezei către proiectil are loc în principal în afara lansatorului, pe o secțiune relativ lungă a traiectoriei de zbor. Acest lucru duce la faptul că accelerația proiectilului este mică și, prin urmare, sarcina asupra sistemului de aruncare este, de asemenea, mică. Greutatea sistemului de lansare a rachetei devine comparabilă cu greutatea rachetei și poate diferi doar de câteva ori.
„Săgețile de foc” s-au răspândit în India. Europenii (britanicii) au întâlnit pentru prima dată „săgețile de foc” în timpul colonizării Indiei. Un inginer militar, colonelul William Congreve, a început să le studieze. El a dus rachetele în Anglia, le-a îmbunătățit și s-a asigurat că rachetele sunt adoptate de armata britanică. Rachetele au fost folosite destul de larg și cu succes în operațiunile de luptă ale armatei britanice. Așadar, în 1807, în timpul războiului cu Napoleon, flota engleză în timpul asediului Copenhaga a distrus aproape complet orașul cu ajutorul rachetelor. numărul 2 p. 152 fig. 7; pagina 159 fig. 11. Apariția rachetelor în arsenalul Angliei le-a forțat să fie preluate în alte țări.
În Rusia, rachetele sunt descrise în „Carta” lui Anisim Mikhailov, scrisă de el în 1607-1621, sub Petru I, rachetele au fost utilizate pe scară largă în armata rusă. La începutul anilor 80 ai secolului al XVII-lea, la Moscova a fost înființată o „Unitate de rachete”, care a fost apoi transferată la Sankt Petersburg. La începutul secolului al XVIII-lea, acolo a fost creată o rachetă de semnalizare, care a fost în serviciu cu armata rusă timp de mai bine de un secol și jumătate. emisiune 2, p. 159 Fig. 11.
Unul dintre primii creatori de rachete de luptă pentru armata rusă a fost generalul Alexander Dmitrievich Zasyadko (1779 - 1837), a creat rachete de ricoșeu și incendiare, care au fost folosite în companiile de rachete și bateriile armatei ruse.
În anii 40 ai secolului trecut, omul de știință rus generalul Konstantinov K.I a dezvoltat baza științifică pentru calculul și proiectarea rachetelor cu pulbere. numărul 2 p. 160 fig. 12. Folosind tehnicile sale, au fost create rachete cu o rază de tragere de până la 4-5 km, care au devenit o armă eficientă a armatei ruse.
Cu toate acestea, dezvoltarea în a doua jumătate a secolului al XIX-lea a artileriei cu răni, care a făcut posibilă obținerea unui raza de tragere mai mare și o precizie mai mare și o dispersie mai mică a loviturilor, a înlocuit rachetele. După cum sa menționat deja, impactul sarcinilor externe (aerodinamice, cauzate de inexactitatea în fabricarea proiectilului, a propulsorului etc.) asupra proiectilului atunci când zboară în secțiunea de accelerație sub influența forței reactive duce la deviații unghiulare mari ale proiectilului. vector viteză de la valoarea cerută și, în consecință, la abaterile parametrilor mișcare a proiectilului de-a lungul traiectoriei. Aceste abateri au depășit semnificativ abaterile similare ale tunurilor de artilerie dezvoltate în a doua jumătate a secolului al XIX-lea, precizia rachetelor a fost mult mai mică decât precizia proiectilelor trase din aceste tunuri. Acesta a fost motivul renunțării la utilizarea rachetelor ca proiectile pentru a lovi ținte.
În cursul dezvoltării metodelor de luptă armată în perioada de dezvoltare rapidă a științei și tehnologiei de la sfârșitul secolului al XIX-lea - începutul secolului al XX-lea, a existat o tranziție la războaie de poziție, a căror desfășurare a necesitat o presiune enormă asupra întregului sector economic și economic. potențialul moral al țărilor inamice și cheltuirea unor mari resurse umane, organizarea conducerii economiei acestor țări, manevra forțelor și mijloacelor pe întreg teritoriul țării.
În cursul unor astfel de războaie, cerințele pentru capacitatea de a distruge ținte inamice la o distanță considerabilă de linia frontului luptei armate a armatelor de luptă au crescut constant. Astfel de obiecte includeau centre de control, centre de comunicații de toate tipurile, cele mai importante centre de aprovizionare cu energie, producție industrială, concentrări de trupe, echipamente militare și depozite principale pentru diverse provizii. Pentru a provoca daune morale populației țării și pentru a-i reduce resursele de muncă, s-a considerat posibil să se lovească în marile așezări inamice.
Una dintre primele încercări de a crea mijloace de lansare a unui proiectil de luptă adânc în spatele liniilor inamice (conform conceptelor de atunci) a fost crearea în Germania, în timpul Primului Război Mondial, a armelor cu rază ultra-lungă, concepute să tragă în ținte situate la la o distanță de 200-250 km de pistol.
Experiența unică a utilizării acestei arme a arătat că eficiența unui astfel de sistem de aruncare este extrem de scăzută. Pentru a livra țintei un proiectil cu greutatea de 7 kilograme, a fost necesar să se creeze o armă cu o greutate de 350 de tone, care să aibă o rată de tragere redusă și o supraviețuire foarte scăzută din cauza încărcăturii extrem de mari pe țeavă la tragere.
În plus, deviația circulară a proiectilului de la punctul de țintire, egală cu 2 km, a fost atât de mare încât putea chiar să tragă în ținte din zonă, cum ar fi un oraș mare, precum Paris. Acest lucru a arătat că, cu astfel de parametri de dispersie, o creștere a eficienței la un nivel acceptabil poate fi obținută numai printr-o creștere bruscă (de sute de ori) a masei focoasei. Adică, a fost imposibil să obții succes pe parcursul utilizării sistemelor de butoaie pentru a livra o astfel de încărcare țintei.
Dezvoltarea aviației în primele două decenii ale secolului al XX-lea ar putea sugera că utilizarea avioanelor ar rezolva problema. Deja la sfârșitul Primului Război Mondial, toate țările mari în război au creat bombardiere capabile să livreze până la o tonă sau mai mult de încărcătură de bombe pe o rază de 300-350 km (Fridrichshafen G-IV, Gotha G-V în Germania), (Handley). Pagina H-12, Pagina Handley H-15 în Anglia), (Ilya Muromets în Rusia), (Martin MB în SUA). Adevărat, în timpul Primului Război Mondial, practic nu a fost efectuat un singur raid aerian asupra țintelor inamice din spate adânc, cu excepția câtorva atacuri cu bombă efectuate de avioanele germane. Dar experiența acumulată de utilizare a aviației pentru a ataca forțele terestre inamice la linia frontului și în apropierea zonelor din spate militare, tendința de dezvoltare a aviației (creșterea razei de zbor, viteza, capacitatea de încărcare utilă, dezvoltarea armelor aeronavei) a făcut posibilă crearea de teorii. a războaielor aeriene, fondatorii cărora au demonstrat că în astfel de războaie aproape numai forțele aviatice pot suprima rezistența inamicului, pot provoca daune ireparabile economiei inamicului și pot demoraliza populația. Dar autorii acestor teorii nu au ținut cont de capacitățile de luptă ale dezvoltării sistemelor de apărare aeriană, construite pe utilizarea aeronavelor de luptă moderne, artileriei antiaeriene, detectarea timpurie a aeronavelor inamice de atac, echipamente de comunicații și control. Dezvoltarea apărării aeriene a făcut posibilă manevrarea chiar și cu forțe limitate, oferind contramăsuri locale în activele defensive.
Înțelegerea acestui lucru a dus la faptul că în țările cu o bază științifică și tehnică dezvoltată (SUA, URSS, Germania), a apărut ideea creării de avioane robotizate de luptă care să combine capacitățile aeronavelor în atingerea țintelor la distanță, având o sarcină utilă semnificativă la bord cu creșterea fiabilității sarcinii cu costuri comparabile ale resurselor materiale pentru crearea și producerea acestor dispozitive, fie prin utilizarea lor în masă într-o versiune relativ ieftină, fie prin creșterea invulnerabilității lor la zborul de-a lungul unor astfel de traiectorii și cu o asemenea viteză, ceea ce a făcut ele inaccesibile sistemelor de apărare aeriană din acea vreme. Oamenii de știință și inginerii germani au obținut cel mai mare succes în implementarea acestei idei. Acest lucru s-a explicat în mare măsură prin faptul că în țările europene care au fost victorioase în Primul Război Mondial (Anglia, Franța, Italia), în SUA și URSS, s-a acordat o mare influență dezvoltării aviației militare dovedite. Și în Germania, Tratatul de pace de la Versailles a interzis deținerea și dezvoltarea unor astfel de aeronave, iar eforturile oamenilor de știință au vizat crearea unor mijloace de atac neconvenționale, un instrument pentru suprimarea țintelor din spate, care nu erau supuse restricțiilor tratatului de pace. Un astfel de instrument s-a dovedit a fi racheta de croazieră fără pilot V-1 (FZG-76) și racheta balistică V-2 (A4).
În Germania, care și-a păstrat în mare măsură potențialul științific și tehnic și la mijlocul anilor 30 a primit oportunitatea economică de a crea noi sisteme de arme, a fost posibil să se creeze un vehicul balistic fără pilot mult mai puternic și mai eficient decât în alte țări și design. unități de echipamente la sol, organizează producția în masă, precum și producția de unități de echipamente la sol, testează întregul sistem de rachete de luptă, găsește, creează și testează principiile organizatorice și operaționale de aplicare.
Crearea de vehicule aeriene fără pilot, cum ar fi avioanele cu proiectile V-1 și rachetele balistice ghidate V-2 și utilizarea experienței în operarea și utilizarea lor în luptă a intensificat brusc munca la sisteme similare de război armat desfășurate în diferite țări ale lumii, în special în URSS şi SUA.
A fost instalarea unui sistem de control la bordul unei rachete balistice care a făcut posibilă creșterea preciziei tragerii rachetei către ținte mici și să o facă competitivă în eficiență cu orice sistem de rachete.
În Uniunea Sovietică, în martie 1946, la prima sesiune postbelică a Sovietului Suprem al URSS, printre alte sarcini prioritare pentru dezvoltarea țării, a fost numită sarcina de a asigura lucrările privind dezvoltarea tehnologiei cu reacție. În 1946, prin Decretul Comitetului Central al PCUS și al Consiliului de Miniștri al URSS, a fost luată decizia de a crea noi și de a dezvolta organizații de cercetare, dezvoltare și testare existente, ale căror activități ar trebui să vizeze crearea de rachete de diverse clase și scopuri, în primul rând rachete balistice cu rază lungă de acțiune, echipamente la sol care asigură pregătirea, lansarea, controlul zborului și măsurarea parametrilor de zbor a acestora.
La începutul anilor 50, Uniunea Sovietică a ajuns în prim-plan în dezvoltarea și utilizarea rachetelor puternice. Acest lucru a permis omenirii în 1957 să facă primul pas în explorarea practică a spațiului - să lanseze un satelit artificial Pământului, iar apoi, în 1961, primul cosmonaut.
Odată cu dezvoltarea în continuare a tehnologiei rachetelor, creatorii săi au rezolvat două probleme:
Îmbunătățirea rachetelor ca mijloc de război armat, creșterea invulnerabilității acestora față de influența inamicului și creșterea puterii de luptă a rachetelor. Soluția la această problemă a fost întotdeauna asociată cu dorința de a reduce dimensiunile rachetei, menținând sau chiar mărind puterea focosului și eficacitatea acestuia. Acest lucru ar face posibilă fie creșterea proprietăților de protecție ale lansatoarelor de siloz, a căror creștere în dimensiune nu era permisă de acordurile internaționale, fie crearea de sisteme mobile de rachete de diferite tipuri de dimensiuni acceptabile. De regulă, rachetele care îndeplinesc aceste cerințe sunt create cu combustibil solid;
Creșterea capacităților rachetelor ca instrument pentru explorarea spațiului apropiat și adânc. Și pe această cale, în perioada inițială, a existat o tendință constantă de creștere a dimensiunii rachetelor, deoarece sarcinile care au fost și sunt stabilite pentru tehnologia rachetelor necesită capacitatea de a lansa obiecte mai grele.
În prima etapă a acestei dezvoltări, aproape toate problemele explorării spațiale au fost rezolvate prin utilizarea rachetelor de luptă și a etapelor acestora ca mijloc de lansare a obiectelor spațiale. Ulterior, au fost create nave spațiale speciale pentru a rezolva problemele explorării spațiului.
Rachetele de clasă medie și grea care au fost folosite în acest scop sunt echipate în principal cu motoare rachete lichide. Și în prezent, doar o foarte mică parte a sarcinilor de explorare a spațiului poate fi rezolvată prin utilizarea etapelor rachetelor de luptă moderne (rachete cu tehnologie dublă). Adică, o anumită diferențiere a rachetelor de luptă și a rachetelor care transportă obiecte spațiale este din ce în ce mai vizibilă.
1.2. Teoria corpurilor de masă variabilă este fundamentul astronauticii.
Dezvoltarea astronauticii și a tehnologiei practice pentru rachete.
Crearea teoriei și practicii utilizării rachetelor se bazează pe principiile de bază ale mecanicii corpurilor de masă variabilă. Mecanica corpurilor de masă variabilă - știința secolului al XX-lea. Tehnologia modernă a rachetelor prezintă provocări noi și noi pentru această ramură relativ recentă a mecanicii teoretice.
Rachete de diferite tipuri, rachete și torpile au fost acum stăpânite de industrie în aproape toate țările lumii. Toate rachetele sunt corpuri a căror masă se modifică semnificativ în timpul mișcării. În general, cazurile de mișcare a corpurilor a căror masă se modifică în timp pot fi observate în multe fenomene naturale. De exemplu, masa unui meteorit care se mișcă în atmosferă scade din cauza faptului că particulele de meteorit se desprind din cauza rezistenței aerului sau se ard.
Legea de bază a dinamicii unui punct de masă variabilă a fost descoperită de omul de știință rus, profesor al Institutului Politehnic din Sankt Petersburg I. V. Meshchersky în 1897. Se arată că există doi factori care deosebesc ecuațiile de mișcare a unui punct de masă variabilă de ecuațiile lui Newton: variabilitatea masei și ipoteza separării particulelor care determină forța suplimentară sau reactivă care creează mișcarea punctului.
Legea mișcării unui punct de masă variabilă spune: „Pentru orice moment de timp, produsul dintre masa centrului radiant și accelerația acestuia este egal cu suma geometrică a forțelor externe rezultante aplicate acestuia și a forței reactive. ”
d(m×V)/dt = F + R
Ecuația de bază a mișcării unui punct de masă variabilă obținută de I.V Meshchersky a făcut posibilă stabilirea legilor cantitative pentru diverse probleme. Una dintre ipotezele esențiale care stau la baza metodei lui Meshchersky este ipoteza acțiunii pe distanță scurtă (acțiunea de contact a corpului și particulele aruncate). Se presupune că, în momentul în care particula se separă de corp, are loc un fenomen asemănător unui impact, particula primește o viteză relativă V 2 într-o perioadă foarte scurtă de timp și interacțiunea ulterioară între particule și corpul principal se oprește.
O contribuție importantă la mecanica masei variabile a fost adusă de omul de știință rus K. E. Tsiolkovsky. În 1903, a publicat lucrarea „Explorarea spațiilor mondiale cu instrumente cu reacție”, în care a examinat în detaliu o serie de cazuri interesante de mișcare rectilinie a corpurilor de masă variabilă (rachete). Cea mai simplă problemă rezolvată în cercetările lui Tsiolkovsky se referă la principiul însuși al propulsiei cu reacție. Studiind mișcarea unui punct într-un mediu fără forțe externe, Tsiolkovsky a arătat că, cu o viteză suficient de mare de ejecție a particulelor și raportul dintre masa inițială a punctului și masa finală, pot fi obținute viteze (cosmice) foarte mari.
În mecanica corpurilor de masă variabilă, Tsiolkovsky a venit cu ideea de a studia astfel de mișcări ale unui punct de masă variabilă, atunci când la anumite intervale de timp masa punctului se modifică continuu și în anumite momente de timp - brusc. Acest lucru a făcut posibilă construirea teoriei rachetelor cu mai multe etape.
Cosmonautica ca știință și apoi ca ramură practică s-a format la mijlocul secolului al XX-lea. Dar aceasta a fost precedată de o istorie fascinantă a nașterii și dezvoltării ideii de a zbura în spațiu, care a început cu fantezie și abia atunci au apărut primele lucrări și experimente teoretice. Astfel, inițial în visele umane, zborul în spațiul cosmic a fost efectuat cu ajutorul unor mijloace sau forțe fabuloase ale naturii (tornade, uragane). Mai aproape de secolul al XX-lea, mijloacele tehnice erau deja prezente în aceste scopuri în descrierile scriitorilor de science fiction - baloane, pistoale super-puternice și, în cele din urmă, motoarele de rachete și rachetele în sine. Mai mult de o generație de tineri romantici a crescut pe baza lucrărilor lui J. Verne, G. Wells, A. Tolstoi, A. Kazantsev, pe baza cărora a fost o descriere a călătoriilor în spațiu.
Tot ceea ce este descris de scriitorii de science fiction a entuziasmat mintea oamenilor de știință. Așa că K. E. Tsiolkovsky a spus: „În primul rând, gândul, fantezia și basmul vin inevitabil, iar în spatele lor vine calculul precis.”
Publicarea la începutul secolului al XX-lea a lucrărilor teoretice ale pionierilor astronauticii K. E. Tsiolkovsky, F. A. Tsander, Yu V. Kondratyuk p. 8, R. H. Goddart. 2 p. 174 fig. 9, G. Hanswindt, R. Hainault Peltry, G. Oberta voi. 2 p. 175, V. Gomana a organizat într-o oarecare măsură un zbor de fantezie, dar în același timp a adus la viață noi direcții în știință - au apărut încercări de a determina ce poate oferi astronautica societății și cum o influențează.
Unul dintre pionierii tehnologiei rachetelor și spațiale este Robert Einaut Pelterie, un om de știință, inginer și inventator francez.
A ajuns la astronautică după ce a devenit interesat de tehnologia aviației. El a fost unul dintre primii care a atras atenția asupra posibilității de a folosi energia atomică în tehnologia spațială.
În 1912-1913, Robert Goddard din SUA a dezvoltat teoria propulsiei rachetelor. Goddard a derivat ecuația diferențială a mișcării rachetei și a dezvoltat o metodă aproximativă pentru rezolvarea acesteia, a determinat masa minimă de lansare pentru ridicarea unui kilogram de sarcină utilă la diferite înălțimi și a obținut valoarea eficienței rachetei. Li s-a arătat posibilitatea lansării unei rachete în mai multe etape și au fost determinate beneficiile utilizării acesteia. Din 1915, a fost angajat în experimente pe bancă cu rachete cu combustibil solid. În 1920, lucrarea fundamentală a lui Goddard, „The Method of Achieving Ultimate Heights”, a fost publicată la Washington. Această lucrare este unul dintre clasicii din istoria tehnologiei rachetelor și spațiale.
În 1921, Goddard a început să efectueze cercetări experimentale cu motoare de rachete lichide folosind oxigen lichid ca oxidant și hidrocarburi ca combustibil. Prima lansare a unui motor de rachetă cu propulsie lichidă la stand a avut loc în martie 1922. Primul zbor de succes al unei rachete cu un motor de rachetă creat de Goddard a avut loc pe 16 martie 1926. 2 p. 189 fig. 26, o rachetă cu o greutate de 4,2 kg a atins o înălțime de 12,5 m și a zburat 56 m.
Trebuie spus că ideea de a conecta direcțiile cosmice și terestre ale activității umane aparține fondatorului cosmonauticii teoretice K. E. Tsiolkovsky. Când un om de știință a spus: „Planeta este leagănul rațiunii, dar nu poți trăi pentru totdeauna într-un leagăn”, el nu a propus alternative - nici Pământul, nici spațiul. Ciolkovski nu s-a gândit niciodată să plece în spațiu ca o consecință a lipsei de speranță a vieții pe Pământ. Dimpotrivă, a vorbit despre transformarea rațională a naturii planetei noastre prin puterea rațiunii. Oamenii, a susținut omul de știință, „vor schimba suprafața Pământului, oceanele, atmosfera, plantele și ei înșiși. Ei vor controla clima și vor guverna în interiorul sistemului solar, precum și asupra Pământului însuși, care va rămâne un loc de locuit pentru omenire pentru o perioadă nedeterminată de timp.”
În domeniul dezvoltării teoretice a problemelor de cosmonautică și călătorii interplanetare, a lucrat talentatul cercetător Yu V. Kondratyuk, care, independent de K. E. Tsiolkovsky, în lucrările sale „Celor care vor citi pentru a construi” (1919) și „. cucerirea spațiilor interplanetare” (1929) a obținut ecuațiile de bază ale mișcării rachetelor. Într-o serie de prevederi discutate în lucrările sale, prevederile de bază stabilite în lucrările lui Ciolkovski au fost completate. De exemplu, Kondratyuk a propus, atunci când zboară pe Lună, să lanseze un sistem spațial pe o orbită artificială a satelitului, apoi un vehicul de decolare și aterizare și să îl direcționeze către Lună. Este prezentată eficiența energetică a unei astfel de lansări a unei sarcini utile direcționate către Lună.
Un alt reprezentant important al școlii ruse de astronautică a fost F. A. Tsander. Cartea „Probleme ale zborului folosind vehicule cu reacție”, publicată în 1932, conține materiale despre proiectarea rachetelor, teoria zborului rachetei și propuneri pentru utilizarea anumitor metale și aliaje ca combustibili pentru motoarele de rachete.
În 1921, la inițiativa și sub conducerea lui N.I Tikhomirov, a fost creat un Laborator de dinamică a gazelor (GDL) ca parte a Comitetului de Cercetare Militară din cadrul Consiliului Militar Revoluționar al RSFSR, care a fost angajat în dezvoltarea de rachete folosind pulberi balistice. . Pe baza acestor evoluții, au fost create mai multe lansatoare de rachete, testate cu succes și adoptate de Armata Roșie, care au jucat un rol semnificativ în luptele de la Khalkhin Gol și în Marele Război Patriotic.
În mai 1929, la GDL, la inițiativa lui V.P Glushko, a fost creat un departament în care au fost dezvoltate motoarele cu reacție lichidă ORM-1 și ORM-2 (motoare cu reacție experimentale) în 1930-31.
Oxid de azot (oxidant) și toluen sau un amestec de benzină și toluen (combustibil) au fost utilizate ca componente de combustibil în motoare. Motoarele dezvoltate au o tracțiune de până la 20 kg. Pe baza rezultatelor testelor din 1931-32, a fost creată și testată o serie de motoare de rachetă cu propulsie lichidă până la ORM-52, cu o tracțiune de 250-300 kg.
În 1931, sub Osoviakhim, au fost create grupuri pentru studiul propulsiei cu reacție (Mos GIRD și Leningrad) la Moscova și Leningrad, care au unit pasionații științei rachetelor pe bază de voluntariat.
F.A. Tsander, S.P. Korolev, Yu.A Pobedonostsev, M.K. Tikhonravov și alții au lucrat la Moscow GIRD.
La MosGIRD, sub conducerea lui S.P. Korolev, a fost creată prima rachetă GIRD-09 cu un motor de 25-33 kg, conform proiectului lui M.K Tikhonravov, al cărei motor a funcționat pe benzină hibridă și oxigen gazos. p. 10 fig. 2. Racheta a fost testată în august 1933. În noiembrie același an, sub conducerea lui S.P. Korolev, a fost creată racheta GIRD-X, care funcționează cu combustibil lichid, alcool și oxigen lichid. Motorul rachetă a dezvoltat o tracțiune de până la 65 kg. Racheta a fost creată după designul lui F.A. Tsander.
În 1933, pe baza GDL și Mos GIRD, a fost creat Institutul de Cercetare Rachete al Armatei Roșii (RNII RKKA) în sistemul Comisariatului Poporului de Apărare, care câteva luni mai târziu a fost transferat în industrie. O serie de motoare cu propulsie lichidă (de la ORM-53 la ORM-102) au fost create la Institut în 1934-38, iar ORM-65, creat în 1936, a dezvoltat o forță de până la 175 kg și a fost cel mai avansat motor al acelui timp. .
În 1939, la inițiativa lui V.P Glushko și sub conducerea acestuia, a fost creat un birou de proiectare experimentală pentru motoare de rachete cu propulsie lichidă (OKB-GDL), unde în anii patruzeci a fost dezvoltată o familie de motoare de rachetă de aviație cu propulsie lichidă, care a servit. ca prototipuri pentru dezvoltarea unor motoare rachete puternice.
În URSS, imediat după al Doilea Război Mondial, lucrările practice privind programele spațiale sunt asociate cu numele lui S. P. Korolev și M. K. Tikhonravov. La începutul anului 1945, M.K Tikhonravov a organizat un grup de specialiști RNII pentru a dezvolta un proiect pentru o rachetă de mare altitudine (o cabină cu doi cosmonauți) pentru a studia straturile superioare ale atmosferei. S-a decis crearea proiectului pe baza unei rachete lichide cu o singură etapă, proiectată pentru zbor vertical la o altitudine de până la 200 km (proiectul VR-190). Proiectul a inclus rezolvarea următoarelor probleme:
Studiul condițiilor de imponderabilitate în timpul zborului uman de scurtă durată într-o cabină presurizată;
Studierea mișcării centrului de masă al cabinei și a mișcării acestuia în jurul centrului de masă după separarea de vehiculul de lansare;
Obținerea de date privind straturile superioare ale atmosferei;
Verificarea funcționalității sistemelor (separare, coborâre, stabilizare, aterizare etc.) incluse în proiectarea cabinei de mare altitudine.
Proiectul VR-190 a fost primul care a propus soluții care și-au găsit aplicație în navele spațiale moderne:
Sistem de coborâre cu parașuta, motor rachetă de frânare cu aterizare moale, sistem de separare cu pirobolturi;
Tijă electrică de contact pentru pre-aprinderea motorului de aterizare moale, cabină etanșă fără ejecție cu sistem de susținere a vieții;
Sistem de stabilizare a cabinei în afara straturilor dense ale atmosferei folosind duze cu tracțiune redusă.
În general, proiectul VR-190 a fost un complex de soluții și concepte tehnice noi, confirmate de progresul dezvoltării rachetelor și tehnologiei spațiale interne și străine. În 1946, materialele proiectului VR-190 au fost raportate de Tikhonravov lui I.V. Din 1947, Tikhonravov și grupul său au lucrat la ideea zborului cu rachete, iar la sfârșitul anilor patru și începutul anilor cincizeci au arătat posibilitatea de a obține prima viteză cosmică și de a lansa sateliți artificiali folosind o bază de rachete în curs de dezvoltare în URSS. În 1950-53, eforturile membrilor grupului lui M.K Tikhonravov au vizat studiul problemei creării de rachete compozite și sateliți artificiali.
Într-un raport adresat Guvernului în 1954 privind posibilitatea dezvoltării sateliților, S.P. Korolev scria: „La instrucțiunile dumneavoastră, îi prezint un raport tovarășului. Tikhonravova M.K. „Despre satelitul artificial al Pământului”. Într-un raport privind activitățile științifice pentru 1954, S.P. Korolev a menționat: „Am considera că este posibilă realizarea unei dezvoltări preliminare a proiectului satelitului în sine, ținând cont de lucrările în curs (lucrarea lui M.K. Tikhonravov este deosebit de remarcabilă). ”
Au început lucrările de pregătire pentru lansarea primului satelit PS-1. A fost creat primul Consiliu al designerilor șefi, condus de S.P. Korolev, care a gestionat ulterior programul spațial al URSS, care a devenit lider în explorarea spațiului. Creat sub conducerea lui S.P. Korolev, OKB-1-TsKBEM-NPO Energia a devenit centrul științei și industriei spațiale din URSS încă de la începutul anilor 1950. Cosmonautica este unică prin aceea că ceea ce a fost prezis mai întâi de scriitorii de science fiction și apoi de oamenii de știință s-a adeverit cu adevărat la viteza cosmică. Au trecut puțin peste 40 de ani de la lansarea primului satelit artificial al Pământului, 4 octombrie 1957 p. 37 fig. 8, iar istoria astronauticii conține deja o serie de realizări remarcabile realizate inițial de URSS și SUA, iar apoi de alte puteri spațiale.
Deja multe mii de sateliți zboară pe orbită în jurul Pământului, dispozitivele au ajuns pe Lună, Venus, Marte; echipamente științifice au fost trimise la Jupiter, Mercur, Saturn pentru a obține cunoștințe despre aceste planete îndepărtate ale sistemului solar.
Din momentul lansării primului cosmonaut Yu A. Gagarin pe nava Vostok, după lansările navei spaţiale p.38 fig. 9 „Saliut”, „Mir”, URSS a devenit pentru o lungă perioadă de timp țara lider din lume în zborul spațial cu echipaj. Sisteme spațiale la scară largă în interesul unei game largi de sarcini (inclusiv socio-economice și științifice), integrarea industriilor spațiale din diferite țări.
Primele motoare puternice de rachetă cu propulsie lichidă (create sub conducerea lui V.P. Glushko), implementarea de noi idei și scheme științifice care au eliminat practic pierderile la unitatea TPU, au împins construcția motoarelor rusești în prim-planul tehnologiei spațiale. Dezvoltarea termohidrodinamicii, teoria transferului de căldură și rezistenței, metalurgia materialelor, chimia combustibililor, tehnologia de măsurare, tehnologia vidului și a plasmei.
Proiectarea sistemelor spațiale complexe, construcția portului spațial, sisteme de control de înaltă precizie și fiabile pentru obiecte de sprijin meteorologic la distanță, geodezie prin satelit, crearea spațiului informațional.
Lupta împotriva poluării spațiului este în desfășurare.
Eficacitatea mijloacelor de război armat crește de 1,5-2 ori.
În anii 20 ai secolului XX, în Germania s-au desfășurat lucrări practice privind crearea de motoare cu combustibil lichid și au fost dezvoltate proiecte de rachete balistice. La lucrare au participat oameni de știință și ingineri proeminenți germani G. Obert, R. Nebel, W. Riedel, K. Riedel. Hermann Oberth a lucrat la crearea de rachete. În 1917, el a creat un proiect pentru o rachetă de luptă folosind combustibil lichid (alcool și oxigen lichid), care ar trebui să poarte o sarcină de luptă pe o rază de câteva sute de kilometri. În 1923, Oberth și-a scris disertația, „Racheta în spațiul interplanetar”. Ideile lui G. Oberth au fost dezvoltate în continuare în cartea „Ways of Space Flight” (1929), care discuta, în special, posibilitatea utilizării energiei radiațiilor solare în timpul zborurilor interplanetare.
În 1957, a fost publicată cartea lui Oberth „Men in Space”, unde a revenit din nou la utilizarea energiei radiațiilor solare cu ajutorul oglinzilor desfășurate în spațiu.
Oberth a dezvoltat mai multe proiecte pentru rachete spațiale cu motoare cu propulsie lichidă, oferind alcool, hidrocarburi, hidrogen lichid ca combustibil și oxigen lichid ca oxidant.
R. Nebel a lucrat la un proiect pentru o rachetă lansată la ținte terestre dintr-o aeronavă.
V. Riedel a efectuat studii experimentale ale motoarelor de rachete. În 1927 a fost creat la Breslau. Societatea pentru Comunicații Interplanetare, ai cărei membri au creat și testat un cărucior cu rachete în Rousselheim.
La sfârșitul anilor 20, pentru a realiza lucrări experimentale care vizează crearea de rachete cu motoare cu propulsie lichidă, a fost creat un grup pentru studiul motoarelor de rachete lichide sub conducerea lui V. Dornberger în departamentul de balistică și muniție al departamentului de arme de crucișător . În 1932, în Kuehnelsdorf, lângă Berlin, într-un laborator experimental special organizat, a început dezvoltarea motoarelor cu propulsie lichidă pentru rachete balistice.
În acest laborator, Wierner von Braun a devenit designerul principal. În 1933, un grup de ingineri condus de Dornberger și Brown a proiectat o rachetă balistică cu un motor de rachetă cu propulsie lichidă A-1 cu o greutate de lansare de 150 kg, lungime 1,4 m, diametru 0,3 m. Motorul a dezvoltat o tracțiune de 295 kg . Deși designul nu a avut succes, versiunea sa îmbunătățită A-2, creată pe baza lui A-1, a fost lansată cu succes în decembrie 1934 pe insula Borkum (Marea Nordului). Racheta a ajuns la o altitudine de 2,2 km.
În 1936, cu sprijinul deplin al comandamentului Reichswehr, grupul Dorberger-Brown a început să dezvolte o rachetă balistică cu o rază de acțiune estimată de 275 km și o greutate a focosului de 1 tonă. Totodată, s-a luat decizia construirii centrului de cercetare a rachetelor Peenemünde pe insula Usedom din Marea Baltică, format din două părți. Peenemünde-West pentru a testa noi tipuri de arme pentru Forțele Aeriene și Peenemünde-Ost, unde s-a lucrat la o rachetă pentru forțele terestre.
După lansări nereușite ale rachetei A-3, au început lucrările la racheta A-4 cu un motor de rachetă cu propulsie lichidă, care avea următoarele caracteristici tactice și tehnice: greutatea de lansare 12 tone, lungime 14 m, diametrul corpului 1,6 m, stabilizator deschidere 3,5 m, forța motorului la Pământ 25 tone, rază de zbor aproximativ 300 km. Deviația circulară a rachetei ar trebui să fie între 0,002 - 0,003 km. Focosul avea o sarcină explozivă de 1 tonă.
Prima lansare experimentală a rachetei A-4 a avut loc pe 13 iunie 1942 și s-a încheiat cu eșec, la 1,5 minute după lansare, racheta a zburat la 190 km, ajungând la o altitudine de 96 km. de la locul de aterizare calculat cu 4 km.
Între septembrie 1944 și martie 1945, comanda forțelor armate germane a trimis aproximativ 5,8 mii de rachete V-2 pentru a combate unitățile de rachete. Aproape 1,5 mii de rachete nu au ajuns la lansatoare. Aproximativ 4,3 mii de rachete au fost lansate spre Anglia și Belgia. Dintre aceștia, 15% au atins obiectivul. Acest procent mic de lansări reușite se explică prin defectele de design ale V-2. Cu toate acestea, s-a acumulat experiență în utilizarea armelor cu rachete cu rază lungă de acțiune, care a fost imediat folosită în SUA și URSS.
1.3. Formarea pieței serviciilor spațiale și dezvoltarea tehnologiei spațiale în stadiul actual
Dacă în prima perioadă a dezvoltării rapide a tehnologiei rachetelor, rezolvarea problemelor în spațiu a fost realizată cu orice preț, a fost dezvoltată o nouă rachetă, de obicei mai avansată, pentru a rezolva fiecare nouă problemă, atunci deja la sfârșitul anilor 60 problema a fost crescută eficiența economică a tehnologiei rachetelor.
Pe măsură ce eficiența sa practică crește, impactul său în diferite domenii ale activității umane în spațiu crește. În țările avansate, interesul pentru utilizarea rezultatelor sale a început să apară în majoritatea țărilor lumii. A apărut întrebarea despre utilizarea vehiculelor de lansare și a navelor spațiale închiriate din țările care au acest echipament sau despre crearea și dezvoltarea propriilor tehnologii spațiale. Prima cale a dus la crearea unei piețe pentru serviciile spațiale. Cu toate acestea, din cauza costului ridicat de închiriere a liniilor de comunicații spațiale, a sistemelor meteorologice, de navigație și a altor sisteme spațiale, problema creării propriilor vehicule de lansare și nave spațiale a fost pusă în multe țări.
Dar de multe ori statele individuale chiar și mari nu aveau suficiente resurse proprii pentru aceste scopuri, așa că au început să fie create asociații spațiale internaționale pentru a implementa proiecte spațiale mari, de exemplu Agenția Spațială Europeană și o serie de altele.
De la sfârșitul anilor șaptezeci, piața serviciilor spațiale a fost un dispozitiv și un sector în dezvoltare intensă al sistemului economic mondial. Acest lucru se datorează cererii tot mai mari de servicii care sunt furnizate pe bază comercială folosind sisteme de rachete și spațiale: telecomunicații, produse și servicii pentru teledetecția suprafeței Pământului, lansarea aeronavelor în spațiu, servicii geodezice și de navigație etc. schimbările politice au dus la slăbirea reglementărilor guvernamentale în dezvoltarea inițiativei private în domeniul activităților spațiale. Ca urmare a creării de tehnologii promițătoare și a dezvoltării vehiculelor de lansare și a navelor spațiale, s-au deschis noi oportunități în explorarea spațiului pe bază comercială.
Proiect de cercetare
„Știința rachetei:
trecut, prezent, viitor"
Conducător științific: Daria Vladimirovna
1. Introducere. 3
2. Istoria originilor științei rachetelor. 4
3. Primii pași în spațiu. 7
4. Realizări moderne în astronautică. 14
5. Imitația unei lansări de rachetă acasă. 16
6. Concluzie. 17
7. Lista referințelor utilizate: 18
Introducere
Aflați cum a început știința rachetelor;
Explorează primii pași în spațiu,
Aflați despre realizările moderne în astronautică,
Simulați o lansare de rachetă acasă.
Istoria originilor științei rachetelor
La sfârșitul secolului al IX-lea, chinezii au inventat praful de pușcă, pe care au folosit-o inițial pentru a face petarde, pe care le-au atașat de vârfurile săgeților și au lansat-o către inamicii lor. Exploziile au speriat caii și au provocat panică. Foarte curând, armurierii chinezi au observat că fragilele petarde zboară singure: așa a fost descoperit principiul lansării unei rachete. Curând, praful de pușcă a început să fie folosit pe scară largă în afaceri militare, grenade, tunuri și puști. Strategii militari au avut încredere mai mult în tunurile cu tragere directă decât în rachetele nedirijate, dar proiectilele aeriene s-au dovedit eficiente în a lovi ținte mari. Invenția prafului de pușcă a devenit baza pentru apariția unor rachete adevărate. Rachetele au început să fie îmbunătățite. De-a lungul timpului, diverși oameni de știință au calculat câtă praf de pușcă a fost necesară pentru a lansa o rachetă pe Lună. Și întrucât din cele mai vechi timpuri omul visa să se desprindă de Pământ și să ajungă în alte lumi, am ajuns în punctul în care am început să inventăm o rachetă spațială. Chiar și în urmă cu 400 de ani, posibilitatea zborurilor spațiale a fost dovedită, dar până la mijlocul secolului al XX-lea, zborurile spațiale au fost doar în mintea oamenilor de știință și a scriitorilor de science fiction. Și doar doi designeri S. Korolev și V. von Braun au făcut visul să devină realitate.
În 1931, a fost creat un grup pentru studiul propulsiei cu reacție, condus de Serghei Pavlovici Korolev. Omul de știință și-a concentrat imediat atenția asupra creării de rachete de croazieră. 17 august 1933 O rachetă hibridă cu combustibil, GIRD-09, a decolat pe cer, racheta s-a ridicat la peste 400 de metri, iar câteva luni mai târziu a fost lansată prima rachetă care folosea combustibil lichid pentru reacție, GIRD-X. În curând au apărut două dispozitive și au fost testate cu succes: RNII-212 și RNII-217. Studiul propulsiei cu reacție a fost de interes nu numai pentru oamenii de știință sovietici. Lucrări similare au fost efectuate în Germania. În 1933 În Germania, a avut loc prima lansare a unei rachete de către omul de știință german von Braun - A-1.
Designul acestei rachete s-a dovedit a fi instabil, ceea ce a fost luat în considerare la crearea unei noi rachete: A-2. La sfârșitul anului 1934, două rachete de acest tip au fost lansate cu succes de pe locul de testare. Ambele rachete aveau un motor cu reacție cu propulsie lichidă (LPRE). Deja în 1936, a fost creată racheta A-3, apoi comanda Germaniei naziste a dat voie pentru dezvoltarea programului de rachete, iar în anul următor au început testele A-3. Racheta, spre deosebire de predecesorii săi, cântărea mai mult și avea cârme de gaz, ceea ce făcea posibilă lansarea ei pe verticală de pe rampa de lansare. Cu toate acestea, testele s-au încheiat cu eșec, iar von Braun a început lucrările la A-5.
După ce au lansat cu succes A-5, designerii au continuat să lucreze la marea rachetă A-4, care în timpul războiului a devenit cunoscută sub numele de V-2. Racheta, cu o greutate de 13 tone și 14 metri înălțime, a lovit ținte la o distanță de până la 300 km, acoperind-o în 5 minute mai târziu, racheta a servit drept model pentru toate rachetele postbelice. După capitularea Germaniei, oamenii de știință germani au continuat să lucreze la îmbunătățirea tehnologiei rachetelor. Von Braun s-a predat americanilor și a devenit unul dintre specialiștii de frunte în programul spațial american.
URSS și SUA au început o cursă pentru posesia secretelor de rachete germane. Americanii, împreună cu von Braun, au primit nu doar documentație, ci și fabricile în care a fost fabricat V-2. Cu toate acestea, câteva luni mai târziu, acest teritoriu a cedat URSS și un grup de oameni de știință condus de Korolev a ajuns imediat acolo. Oamenii de știință din rachete au fost însărcinați cu reproducerea rachetei A-4. În 1948
Korolev a testat cu succes racheta R-1, o copie ușor modernizată a lui V-2. Mai târziu, în 1953, designerii s-au confruntat cu sarcina de a crea o rachetă capabilă să livreze un focos detașabil cântărind 5 tone la o distanță de până la 8 mii de km. S.P. Korolev a decis să abandoneze moștenirea germană, a trebuit să dezvolte o rachetă complet nouă, care încă nu exista. În ciuda faptului că noua ordine militară a fost concepută pentru un nou tip de armă nucleară, Korolev a avut ocazia să creeze o rachetă care ar putea lansa o navă în spațiu. Deoarece motorul care putea pune o astfel de sarcină pe orbită nu exista nici măcar în proiecte, Korolev a propus un design revoluționar de rachetă. Era format din patru blocuri din prima etapă și un bloc din a doua, conectate în paralel. Acest sistem a fost numit „pachet”. Mai mult, motoarele au început să funcționeze de la sol. Pe 15 mai 1957 a avut loc prima lansare a unei noi rachete, care a fost numită R-7. Succesul și, în consecință, fiabilitatea designului și puterea foarte mare pentru o rachetă balistică au făcut posibilă utilizarea R-7 ca vehicul de lansare. Vehiculele de lansare au fost cele care au deschis epoca spațială pentru om.
Primii pași în spațiu
Korolev a făcut rachete pentru armată, dar a visat să înceapă explorarea spațiului cu ajutorul lor. În primăvara anului 1954, el, împreună cu academicianul M.V Keldysh și un grup de oameni de știință de la Academia de Științe, a determinat gama de probleme pe care trebuia să le rezolve sateliții artificiali de la Pământ. Korolev a făcut apel la guvern cu o cerere de a permite utilizarea unei noi rachete pentru lansarea unui satelit spațial. Hrușciov a fost de acord, iar la începutul anului 1956 a fost adoptată o rezoluție privind crearea unui satelit artificial Pământesc cu o greutate de 1000-1400 kg cu echipamente pentru cercetare științifică cu o greutate de 200-300 kg. Oamenii de știință au început să lucreze la doi sateliți simultan. Primul așa-numit „obiect-D” cântărea mai mult de 1,3 tone și transporta 12 instrumente științifice la bord. În plus, era echipat cu panouri solare, care alimentau transmițătorul radio Mayak și un reportofon pentru înregistrarea telemetriei în acele părți ale orbitei care erau inaccesibile stațiilor de urmărire de la sol. Cu toate acestea, înainte de start s-a stricat. Pentru a preveni supraîncălzirea navei la soare, în interiorul satelitului a fost dezvoltat un sistem de termoreglare a gazelor. În plus, a fost inventat un sistem original de răcire. Astfel, „obiectul-D”, care trebuia să deschidă era spațială, avea toate sistemele navelor spațiale moderne. Era o stație de cercetare spațială cu drepturi depline.
Al doilea satelit era biologic. Era carajul de cap al R-7, în interiorul căruia oamenii de știință au amplasat o cabină presurizată pentru animal și containere cu echipamente științifice și de măsurare. Satelitul avea o masă de peste jumătate de tonă și trebuia să intre pe orbită după „obiectul-D”. Scopul lansării sale a mingii este destul de simplu - să demonstreze că o creatură vie este capabilă să zboare în spațiu și să rămână în viață.
Cu toate acestea, primul care a zburat în spațiu nu a fost un satelit încărcat cu echipament științific, ci o mică minge de metal echipată cu un simplu transmițător radio. Acest dispozitiv a fost numit „cel mai simplu satelit” sau PS. O minge de metal cu un diametru de puțin peste jumătate de metru, formată din două emisfere prinse cu 36 de șuruburi, avea o masă de numai 83 kg.
Avea instalate pe el 4 antene, lungi de 2,5 și 2,4 metri. Carcasa de aluminiu sigilată a fost umplută cu azot, acesta trebuia să protejeze dispozitivul de supraîncălzire. Tot în interior se aflau două transmițătoare cu o greutate de 3,5 kg și trei baterii. Semnalele radio pe care le transmitea au făcut posibilă explorarea straturilor superioare ale ionosferei.
Cel mai simplu satelit a fost asamblat în timp record. La 15 februarie 1957 a fost adoptată o rezoluție privind crearea sa, iar pe 4 octombrie a aceluiași an a intrat pe orbită. Semnalul „bip-bip” primit de toți radioamatorii a anunțat începutul unei noi ere spațiale. PS-1 a petrecut 92 de zile pe orbită și deja pe 4 noiembrie, la exact o lună de la lansare, PS-2 a intrat în spațiu cu câinele Laika la bord. Prima creatură vie trebuia să supraviețuiască pe orbită timp de o săptămână, dar dispozitivul s-a supraîncălzit și câinele a murit rapid. Cu toate acestea, obiectivul principal a fost atins - Korolev a dovedit posibilitatea de a zbura o creatură vie în spațiu.
Laika a fost prima creatură vie care a mers în spațiu, dar a fost departe de primul animal care a zburat într-o rachetă. Oamenii de știință din URSS și SUA au folosit animale pentru a studia supraîncărcările în timpul zborului. Americanii au preferat să zboare cu maimuțe, iar noi am preferat să zboare câini, pe care i-am găsit în curțile Institutului de Medicină Aviatică. Oamenii de știință au dresat câinii să poarte haine speciale și să mănânce hrană umezită dintr-un hrănitor automat, deoarece este imposibil să poarte în gravitate zero. Câinii au fost instruiți, pregătindu-se pentru supraîncărcări și ejectare.
În același an S.P. Korolev a început cercetările pentru crearea unei nave spațiale satelit cu echipaj. Vehiculul de lansare urma să fie R-7. Calculele au arătat că este capabil să livreze mărfuri cu o greutate mai mare de 5 tone pe orbită joasă a Pământului.
În același timp, biroul lui Korolev a început să lucreze la nava spațială Vostok. În total, au fost create trei tipuri de nave: prototipul Vostok-1k, pe care au fost testate sistemele, satelitul de recunoaștere Vostok-2k și Vostok-3k, destinat zborurilor umane în spațiu.
După ce au terminat lucrările la viitoarea navă spațială Vostok, a venit timpul pentru testare. Primul care a zburat pe nava satelit a fost manechinul, urmat de câini. Pe 19 august 1960, nava spațială Sputnik 5, care era un prototip al navei spațiale Vostok, a fost lansată în spațiu din Cosmodromul Baikonur. Câinii Belka și Strelka au mers pe navă.
Au petrecut aproximativ o zi pe orbită și s-au întors în siguranță pe pământ. Timp de câteva luni au existat încă încercări de lansare a câinilor în spațiu, dar toate nu au reușit și câinii au murit. S.P. Korolev nu a putut trimite un om în spațiu până când nu a fost sigur că nava este de încredere și că astronautul se va întoarce sănătos și sigur pe Pământ, așa că lansările de câini au continuat. Pe 9 martie 1961 s-a lansat nava spațială Sputnik 9, care transporta la bord un manechin, un câine Chernushka, un șoarece și un cobai. La întoarcere după intrarea în straturile dense ale atmosferei, manechinul a fost ejectat cu succes, iar animalele au aterizat în modulul de coborâre.
Zvezdochka a fost următorul care a plecat în spațiu. Pe 25 martie, o navă spațială cu un câine și un manechin la bord a intrat pe orbită, a efectuat o serie de teste și s-a întors pe pământ. Siguranța navei spațiale a fost dovedită, iar acum Korolev, cu inima calmă, a dat voie pentru zborul uman. Nava spațială Vostok cu un singur loc a transportat un astronaut pe orbită, care zbura într-un costum spațial. Sistemul de susținere a vieții a fost proiectat pentru 10 zile de zbor. După finalizarea programului de cercetare, modulul de coborâre a fost separat de navă, care a livrat astronautul la sol. La o altitudine de 7 km, astronautul a ejectat și a aterizat separat de modulul de coborâre. Cu toate acestea, în cazuri de urgență, nu a putut părăsi dispozitivul. Masa totală a navei spațiale a ajuns la 4,73 tone, lungimea (fără antene) 4,4 m, iar diametrul maxim 2,43 m. Compartimentele au fost conectate mecanic între ele folosind benzi metalice și încuietori pirotehnice. Nava era echipată cu sisteme: control automat și manual, orientare automată către
Soarele, orientare manuală către Pământ, suport de viață, conceput pentru a menține o atmosferă internă apropiată în parametrii săi de atmosfera Pământului timp de 10 zile, comandă și control logic, alimentare, control termic și aterizare.
Greutatea navei spațiale împreună cu ultima etapă a vehiculului de lansare a fost de 6,17 tone, iar lungimea lor combinată a fost de 7,35 m La dezvoltarea vehiculului de coborâre, designerii au ales o formă sferică asimetrică, ca fiind cea mai bine studiată și având caracteristici aerodinamice stabile. pentru toate gamele la viteze diferite. Această soluție a făcut posibilă asigurarea unei mase acceptabile de protecție termică pentru dispozitiv și implementarea celei mai simple scheme balistice pentru coborârea de pe orbită.
În același timp, alegerea unei scheme de coborâre balistică a determinat supraîncărcările mari pe care trebuia să le experimenteze persoana care lucra la bordul navei. Vehiculul de coborâre avea două geamuri, dintre care unul era amplasat pe trapa de intrare, chiar deasupra capului astronautului, iar celălalt, echipat cu un sistem special de orientare, în podea la picioarele acestuia.
Pe 12 aprilie 1961, un vehicul de lansare 8k78 care transporta nava spațială Vostok a fost lansat din Cosmodromul Baikonur. La bordul navei se afla pilot-cosmonaut Yuri Gagarin, care a fost primul care a depășit gravitația planetei sale natale și a intrat pe orbita joasă a Pământului. „Vostok” a făcut o revoluție în jurul Pământului, zborul a durat 108 minute. Zborul navei spațiale Vostok cu o persoană la bord a fost rezultatul muncii asidue a oamenilor de știință, inginerilor, medicilor și specialiștilor sovietici din diferite domenii ale tehnologiei. La 6 august 1961, nava, numită Vostok-2, a fost lansată cu pilot-cosmonaut G.S. Titov. Zborul a durat 25 de ore. Zborul orbital și coborârea au mers bine. Pe nava Vostok-2 a fost instalată o cameră profesională de film de reportaj, modificată pentru filmări la bord. Folosind această cameră, o fotografie de 10 minute a Pământului a fost făcută prin ferestrele navei.
Obiectele de tragere au fost alese chiar de astronaut, incercand sa obtina material care sa ilustreze pozele pe care le-a observat in timpul zborului. Imaginile de înaltă calitate rezultate au fost difuzate pe scară largă la televizor, publicate în ziare naționale și au trezit interesul comunității științifice pentru studierea imaginilor Pământului din spațiu. Următoarea etapă a fost programul Voskhod pentru intrarea omului în spațiu. În acest scop, designul a fost schimbat. Voskhod-2 cu două locuri era echipat cu o cameră gonflabilă, care a fost trasă înapoi după utilizare. În afara camerei, designerii au instalat o cameră de filmat, cilindri cu o sursă de aer pentru umflare și o sursă de oxigen. Un costum spațial special Berkut a fost dezvoltat pentru zbor. Costumul avea o carcasă ermetică multistrat, cu care se menținea presiunea, iar la exterior era un înveliș special care proteja de lumina soarelui. Pe 18 martie 1965, Voskhod-2 s-a lansat cu cosmonauții Belyaev și Leonov. La o oră și jumătate după începerea zborului, Leonov a deschis trapa exterioară și a intrat în spațiul cosmic.
Lansările de nave spațiale au marcat o nouă eră în explorarea spațiului. În 1962, designerii au început să proiecteze nava spațială Soyuz pentru a zbura în jurul Lunii. Concomitent cu oamenii de știință sovietici, agenția spațială americană a început să dezvolte un program lunar, ei au vrut să fie primii care au explorat suprafața Lunii. Lunokhods au fost creați pentru a studia suprafața Lunii. Noi vehicule de lansare și nave spațiale, cum ar fi Apollo, create de oamenii de știință de la NASA, pentru a transporta astronauți la suprafața Lunii. Pe 16 iulie 1969 s-a lansat Apollo 11. Modulul lunar a aterizat pe Lună. Neil Armstrong a coborât pe suprafața lunii pe 21 iulie 1969, făcând prima aterizare pe Lună din istoria omenirii. Navele spațiale nu puteau asigura o ședere lungă pe orbită, așa că oamenii de știință au început să se gândească la crearea unei stații orbitale. În 1971, stația orbitală Salyut a fost lansată pe orbită folosind vehiculul de lansare Proton. 2 ani mai târziu, Statele Unite au lansat stația Skylab.
Stațiile orbitale (OS) au fost destinate șederii pe termen lung a oamenilor pe orbită joasă a Pământului, pentru a efectua cercetări științifice în spațiul cosmic, pentru a observa suprafața și atmosfera planetei. Ceea ce a distins OS de sateliții artificiali a fost prezența unui echipaj, care a fost înlocuit periodic folosind nave de transport. Navele transportau o schimbare a echipajului, provizii de combustibil și materiale pentru stație, precum și echipamente de susținere a vieții pentru echipaj. Durata șederii la stația orbitală depindea dacă aceasta putea fi alimentată și reparată la timp. Prin urmare, la dezvoltarea stației orbitale de generația a treia Salyut, s-a decis să se creeze o navă de marfă pe baza navei spațiale Soyuz cu echipaj, care a primit ulterior numele Progress. În timpul proiectării, au fost utilizate sisteme de bord și proiectarea navei spațiale Soyuz. „Progress” avea trei compartimente principale: un compartiment de marfă etanș cu o unitate de andocare, care găzduia materialele și echipamentele livrate la stație, un compartiment de realimentare și un compartiment de instrumente.
În 1979, designerii sovietici au început să lucreze la un nou tip de stații orbitale pe termen lung. 280 de organizații au lucrat la „Lumea”. Unitatea de bază a fost lansată pe orbită pe 20 februarie 1986. Apoi, pe parcursul a 10 ani, încă șase module au fost andocate unul după altul. Din 1995, echipaje străine au început să viziteze stația. De asemenea, 15 expediții au vizitat gara, 14 dintre ele internaționale.
Stația a petrecut 5.511 zile pe orbită. La sfârșitul anilor 1990, la stație au început numeroase probleme din cauza defecțiunii constante a diferitelor instrumente și sisteme. După ceva timp, s-a luat decizia de a scufunda Mir. Pe 23 martie 2001, stația, care funcționase de trei ori mai mult, a fost scufundată în Oceanul Pacific. În același 1979, designerii americani au construit prima navetă, navetă spațială și navă spațială de transport reutilizabilă. Naveta se lansează în spațiu, efectuează manevre pe orbită ca o navă spațială și se întoarce pe Pământ ca un avion. S-a înțeles că Navetele vor zbura ca navete între orbita joasă a Pământului și Pământ, livrând sarcini utile în ambele direcții. Navele au început să fie folosite pentru a lansa mărfuri pe orbită la o altitudine de 200-500 km, pentru a efectua cercetări și pentru a deservi stațiile spațiale orbitale.
