Косцов Матвей
Участник городских научных чтений детей младшего школьного возраста секции "Мир космоса". Ученик рассказывает об устройстве космических кораблей "Восток", "Восход" и "Союз".
Скачать:
Предварительный просмотр:
Городские научные чтения детей младшего школьного возраста
Секция «Мир Космоса»
Тема: «Устройство космических кораблей»
Класс 3 Б МБОУ-гимназии № 2
Научный руководитель Мосолова Г.В., учитель начальных классов
Тула 2013 г.
Введение
Меня очень интересует устройство космических кораблей. Во-первых, потому, что это большой и сложный аппарат, над созданием которого трудится много ученых и инженеров. Во-вторых, корабль на несколько часов или даже суток становится домом для космонавта, где необходимы нормальные человеческие условия – космонавт должен дышать, пить, есть, спать. В процессе полета космонавту требуется по своему усмотрению разворачивать корабль и менять орбиту, то есть корабль при движении в пространстве должен легко управляться. В-третьих, в будущем я бы сам хотел конструировать космические корабли.
Космический корабль предназначен для полетов в космическое пространство одного или нескольких человек и безопасного возвращения на Землю после исполнения задания.
Технические требования к космическому кораблю более жесткие, чем к любым другим космическим аппаратам. Условия полета (перегрузки, температурный режим, давление и т.п.) должны выдерживаться для них очень точно, дабы не создалась угроза жизни человека.
Важная особенность пилотируемого космического корабля – наличие системы аварийного спасения.
Только в России, США и Китае созданы пилотируемые космические корабли, так как эта задача высокой сложности и стоимости. А многоразовые системы пилотируемых космических кораблей имеют только Россия и США.
В данной работе я попытался рассказать об устройстве космических кораблей «Восток», «Восход» и «Союз».
«Восток»
Серия советских космических кораблей «Восток» предназначена для пилотируемых полётов по околоземной орбите. Создавались они под руководством генерального конструктора Сергея Павловича Королёва с 1958 по 1963 год.
Первый пилотируемый полет космического корабля «Восток» с Ю.А. Гагариным на борту состоялся 12 апреля 1961 г., это был первый в мире космический аппарат, позволивший осуществить полёт человека в космос.
Основные научные задачи, стоявшие для корабля «Восток»: изучение воздействий условий орбитального полёта на состояние и работоспособность космонавта, отработка конструкции и систем, проверка основных принципов построения космических кораблей.
Общая масса космического корабля – 4,73 тонны, длина – 4,4 м, максимальный диаметр – 2,43 м.
Корабль состоял из сферического спускаемого аппарата (массой 2,46 тонны и диаметром 2,3 м), также выполняющего функции орбитального отсека и конического приборного отсека. Отсеки механически соединялись между собой при помощи металлических лент и пиротехнических замков. Корабль оснащался системами: автоматического и ручного управления, автоматической ориентации на Солнце, ручной ориентации на Землю, жизнеобеспечения, командно-логического управления, электропитания, терморегулирования и приземления. Для обеспечения задач по работе человека в космическом пространстве корабль снабжался автономной и радиотелеметрической аппаратурой для контроля и регистрации параметров, характеризующих состояние космонавта, конструкции и систем, ультракоротковолновой и коротковолновой аппаратурой для двусторонней радиотелефонной связи космонавта с наземными станциями, командной радиолинией, программно-временным устройством, телевизионной системой с двумя передающими камерами для наблюдения за космонавтом с Земли, радиосистемой контроля параметров орбиты и пеленгации корабля, тормозной двигательной установкой ТДУ-1 и другими системами. Вес космического корабля вместе с последней ступенью ракеты-носителя составлял 6,17 тонны, а их длина в связке – 7,35 м.
Спускаемый аппарат имел два иллюминатора, один из которых размещался на входном люке, чуть выше головы космонавта, а другой, оснащённый специальной системой ориентации, в полу у его ног. Космонавт, одетый в скафандр, размещался в специальном катапультируемом кресле. На последнем этапе посадки, после торможения спускаемого аппарата в атмосфере, на высоте 7 км, космонавт катапультировался из кабины и совершал приземление на парашюте. Кроме того, была предусмотрена возможность приземления космонавта внутри спускаемого аппарата. Спускаемый аппарат имел собственный парашют, однако не был оснащён средствами выполнения мягкой посадки, что грозило оставшемуся в нём человеку серьёзным ушибом при совместном приземлении.
В случае отказа автоматических систем космонавт мог перейти на ручное управление. Корабли «Восток» не были приспособлены для полётов человека на Луну, а также не допускали возможности полёта людей, не прошедших специальной подготовки.
«Восход»
Многоместные космические корабли «Восход» осуществляли полёты на околоземной орбите. Эти корабли фактически повторяли корабли серии «Восток» и состояли из сферического спускаемого аппарата диаметром 2,3 метра, в котором размещались космонавты, и конического приборного отсека (массой 2,27 т., длиной 2,25 м и шириной 2,43 м.), в котором находились топливные баки и двигательная установка. В корабле «Восход-1» космонавты для экономии места располагались без скафандров. В первый космический экипаж входил конструктор спускаемых аппаратов Константин Феоктистов.
«Союз»
«Союз» – серия многоместных космических кораблей для полетов по околоземной орбите.
Ракетно-космический комплекс «Союз» начал проектироваться в 1962 г. как корабль советской программы для облёта Луны.
Корабли этой серии состоят из трёх модулей: приборно-агрегатного отсека, спускаемого аппарата, бытового отсека.
Система энергоснабжения состоит из солнечных батарей и аккумуляторов.
В спускаемом аппарате находятся места для космонавтов, системы жизнеобеспечения, управления, парашютная система. Длина отсека 2,24 м, диаметр 2,2 м. Бытовой отсек имеет длину 3,4 м, диаметр 2,25 м.
Заключение
На космических кораблях используются все лучшие наисовременнейшие разработки человечества, новейшие передовые технологии и бортовое оборудование.
На смену «Востокам», «Восходам» и «Союзам» пришли более совершенные орбитальные станции нового поколения и новых возможностей.
Они открыли еще одну страницу в истории не только российской, но и мировой космонавтики, объединили космонавтов многих стран.
Позже появились «Шаттлы», «Бураны» и другие космические корабли, но основой для разработок современных летательных аппаратов послужили именно эти три, описанные в моей работе.
Я очень надеюсь, что, когда вырасту, тоже смогу создать или помочь в создании нового сверхсовременного космического корабля, который долетит до очень далеких галактик.
Список используемой литературы
- Энциклопедический словарь юного астронома. Москва. 2006 г. Составитель Ерпылев Н.П.;
- Энциклопедия для детей. Космонавтика. Москва. 2010 г.
- Великие подвиги. Серия «Энциклопедия открытий и приключений». Москва. 2008 г.
Космический аппарат, используемый для полетов по околоземной орбите, в том числе под управлением человека.
Все космические корабли можно разделить на два класса: пилотируемые и запускаемые в режиме управления с поверхности Земли.
В начале 20-х гг. XX в. К. Э. Циолковский в очередной раз предсказывает будущее освоение космического пространства землянами. В его работе «Космический корабль» встречается упоминание о так называемых небесных кораблях, основное предназначение которых - реализация полетов человека в космос.
Первые космические корабли серии «Восток» создавались под чутким руководством генерального конструктора ОКБ-1 (ныне ракетно-космическая корпорация «Энергия») С. П. Королева. Первый пилотируемый космический корабль «Восток» смог доставить в космическое пространство человека 12 апреля 1961 г. Этим космонавтом был Ю. А. Гагарин.
Основными задачами, поставленными в эксперименте, были:
1) изучение воздействия условий орбитального полета на человека, в том числе и на его работоспособность;
2) проверка принципов конструирования космических кораблей;
3) отработка конструкций и систем в реальных условиях.
Общая масса корабля составляла 4,7 т, диаметр - 2,4 м, длина - 4,4 м. Среди бортовых систем, которыми был оснащен корабль, можно выделить следующие: системы управления (автоматический и ручной режимы); система автоматической ориентации на Солнце и ручной - на Землю; система жизнеобеспечения; система терморегулирования; система приземления.
В дальнейшем наработки, полученные при реализации программы космических кораблей «Восток», позволили создать намного более совершенные . На сегодняшний день «армада» космических кораблей очень наглядно представлена американским многоразовым транспортным космическим кораблем «Шаттл», или Space Shuttle.
Нельзя не упомянуть про советскую разработку, которая в настоящее время не используется, но могла бы составить серьезную конкуренцию американскому кораблю.
«Буран» - так называлась программа Советского Союза по созданию многоразовой космической системы. Работы по программе «Буран» начались в связи с необходимостью создания многоразовой космической системы как средства сдерживания потенциального противника в связи с началом американского проекта в январе 1971 г.
Для реализации проекта было создано НПО «Молния». В кратчайшие сроки в 1984 г. при поддержке более тысячи предприятий со всего Советского Союза был создан первый полномасштабный экземпляр со следующими техническими характеристиками: его длина составила более 36 м при размахе крыльев в 24 м; стартовая масса - более 100 т при массе полезного груза до
30 т.
«Буран» имел в носовом отсеке герметичную кабину, которая могла вместить около десяти человек и большую часть аппаратуры для обеспечения полета на орбите, спуска и посадки. Корабль был оснащен двумя группами двигателей в конце хвостового отсека и в передней части корпуса для маневрирования, впервые была использована объединенная двигательная установка, которая включала топливные баки окислителя и горючего, термостатирования наддува, забора жидкости в невесомости, аппаратуру системы управления и пр.
Первый и единственный полет космический корабль «Буран» совершил 15 ноября 1988 г. в беспилотном, полностью автоматическом режиме (для справки: «Шаттл» до сих пор совершает посадку только на ручном управлении). К сожалению, полет корабля совпал с тяжелыми временами, которые начались в стране, и в связи с окончанием «холодной войны» и отсутствием достаточных средств программа «Буран» была закрыта.
Начало серии американских космических кораблей типа «Шаттл» было положено в 1972 г., хотя ему предшествовал проект многоразового двухступенчатого летательного аппарата, каждая ступень которого была похожа на реактивный .
Первая ступень выполняла функцию ускорителя, которая после выхода на орбиту заканчивала свою часть задачи и возвращалась на Землю с экипажем, а вторая - являлась орбитальным кораблем и после выполнения программы также возвращалась на место старта. Это было время гонки вооружений, и создание корабля такого типа считалось главным звеном в этой гонке.
Для запуска корабля американцы используют ускоритель и собственный двигатель корабля, топливо для которого размещено во внешнем топливном баке. Отработавшие ускорители после приземления на используются повторно, с ограниченным количеством стартов. Конструктивно корабль серии «Шаттл» состоит из нескольких основных элементов: воздушно-космический самолет «Орбитер», ракетные ускорители многоразового пользования и топливный бак (одноразовый).
Первый полет космического корабля из-за большого количества недоработок и конструктивных изменений состоялся лишь в 1981 г. В период с апреля 1981 по июль 1982 г. была проведена серия орбитальных летных испытаний корабля «Колумбия» во всех режимах полета. К сожалению, в серии полетов кораблей серии «Шаттл» не обошлось без трагедий.
В 1986 г. во время 25-го по счету запуска корабля «Челленджер» произошел взрыв топливного бака из-за несовершенства конструкции аппарата, в результате которого погибли все семь членов экипажа. Лишь в 1988 г., после внесения ряда изменений в программу полетов, был осуществлен запуск космического корабля «Дискавери». На смену «Челленджеру» в эксплуатацию был введен новый корабль «Эндевор», который осуществляет свои рейсы с 1992 г.
Космический корабль напоминает подводную лодку: здесь и там экипаж вынужден жить в герметической кабине, полностью изолированной от внешней среды. Состав, давление, температура и влажность воздуха внутри кабины будут регулироваться специальным аппаратом. Но преимуществом космического корабля по сравнению с подводной лодкой явится меньшая разница между давлением внутри кабины и снаружи. А чем меньше эта разница, тем тоньше могут быть стенки корпуса.
Для отопления и освещения кабины корабля можно использовать солнечные лучи. Обшивка корабля, подобно земной атмосфере, задерживает пронизывающие межпланетное пространство ультрафиолетовые лучи Солнца, которые в больших количествах вредны для человеческого организма. Для лучшей защиты при столкнрвениях с метеорными телами обшивку корабля целесообразно делать многослойной.
Конструкция космического корабля зависит от его назначения. Корабль для посадки на Луну окажется во многом не похож на корабль, предназначенный для полёта вокруг неё; корабль для полёта на Марс должен быть построен иначе, чем корабль, отправляющийся на Венеру; ракетный корабль на термохимическом топливе будет существенно отличаться от атомного корабля.
Космический корабль на термохимическом топливе, предназначенный для перелёта на искусственный спутник, будет представлять собой многоступенчатую ракету размерами с дирижабль. При старте такая ракета должна весить несколько сот тонн, а её полезный груз примерно в сто раз меньше. Плотно примыкающие друг к другу ступени будут заключены в обтекаемый корпус для лучшего преодоления сопротивления воздуха при полёте в атмосфере. Сравнительно небольшая кабина для экипажа и кабина для остального полезного груза разместятся, повидимому, в носовой части корабля. Так как экипажу придётся провести на борту такого корабля лишь непродолжительное время (меньше часа), отпадёт необходимость в сложном оборудовании, которым будут оснащены межпланетные корабли, предназначенные для длительного полёта. Управление полётом и все измерения будут осуществляться автоматически.
Отработавшие ступени ракеты можно будет спускать обратно на Землю либо на парашюте, либо с помощью выдвижных крыльев, превращающих ступень в планёр.
Рассмотрим ещё один вариант космического корабля (см. рис. 8, в центре, на стр. 24-25). Корабль отправится с искусственного спутника в полёт вокруг Луны для продолжительного обследования её поверхности без посадки. Выполнив задание, он вернётся прямо на Землю. Как видим, этот корабль состоит в основном из двух спаренных ракет с тремя парами цилиндрических баков, наполненных горючим и окислителем, и двух космических планёров с выдвижными крыльями, предназначенных для спуска на поверхность Земли. Корабль не нуждается в обтекаемой обшивке, так как старт производится за пределами атмосферы.
Такой корабль будет полностью построен и испытан на Земле, а затем переброшен на межпланетную станцию в разобранном виде. Отдельными партиями туда доставят топливо, снаряжение, запасы продовольствия и кислорода для дыхания.
После того как корабль соберут на межпланетной станции, он отправится дальше в мировое пространство.
Горючее и окислитель будут поступать в двигатель из центральных цилиндрических баков, которые представляют собой основные кабины космического корабля, временно залитые топливом. Они опорожняются спустя несколько минут с момента взлёта. Временно экипаж располагается в менее удобной кабине планёра.
Достаточно открыть небольшой кран, соединяющий баки с безвоздушным пространством, чтобы остатки топлива мгновенно улетучились. Затем баки-кабины наполняются воздухом, и экипаж переходит в них из планёра; здесь астронавты проведут всё остальное время полёта.
Подлетев к Луне, корабль превращается в её искусственный спутник. Для этого используются горючее и окислитель, находящиеся в задних боковых баках. После использования топлива баки отцепляются. Когда на -
Ступит время возвращения н включат двигатель. Топливо для этой цели хранится в передних боковых баках. Перед погружением в земную атмосферу экипаж пересаживается в космические планёры, которые отцепляются от остальной части корабля, продолжающей кружить вокруг Земли. Планёр входит в атмосферу Земли и, маневрируя выдвижными крыльями, снижается.
При полёте с выключенным двигателем люди и предметы на корабле будут невесомы. Это представляет большие неудобства. Конструкторам, возможно, придётся создать на борту корабля искусственную тяжесть.
Корабль, изображённый на рис. 8, построен как раз по этому принципу. Две его составные части, взлетающие как одно целое, затем отделяются друг от друга, оставаясь, однако, связанными тросами, и при помощи небольших ракетных двигателей приводятся в круговое движение вокруг общего центра тяжести (рис. 6). После того как будет достигнута требуемая скорость вращения, двигатели выключаются и движение продолжается по инерции. Возникающая при этом центробежная сила, согласно идее Циолковского, должна заменить путешестве
Так ли просто засунуть человека в банку или об устройстве пилотируемых космических кораблей 3 января, 2017
Космический корабль. Наверняка многие из вас, услышав это словосочетание, представляют себе нечто огромное, сложное и густонаселенное, целый город в космосе. Так когда-то представлял себе космические корабли и я, да и многочисленные фантастические фильмы и книги этому активно способствуют.
Наверное, это хорошо, что авторов фильмов ограничивает только фантазия в отличие от инженеров-конструкторов космической техники. Хотя бы в кино мы можем насладиться гигантскими объемами, сотнями отсеков и тысячами человек экипажа...
Настоящий космический корабль размерами вовсе не впечатляет:
На фотографии советский космический корабль Союз-19, снятый американскими астронавтами из корабля Аполлон. Видно, что корабль довольно маленький, а учитывая, что обитаемый объем занимает далеко не весь корабль, очевидно, что там должно быть довольно тесно.
Оно и не удивительно: большие размеры - это большая масса, а масса - враг номер один в космонавтике. Поэтому конструкторы космических кораблей стараются сделать их как можно легче, нередко, в ущерб комфорту экипажа. Обратите внимание, как тесно в корабле Союз:
Американские корабли в этом плане особо не отличаются от русских. Например, вот фотография Эда Уайта и Джима Мак-Дивита в космическом корабле Джемини.
Хоть какой-то свободой передвижений могли похвастаться разве что экипажи кораблей Спейс Шаттл. В их распоряжении были два относительно просторных отсека.
Полетная палуба (фактически кабина управления):
Средняя палуба (это бытовой отсек со спальными местами, туалетом, кладовой и шлюзовой камерой):
Аналогичный по габаритам и планировке советский корабль Буран, к сожалению, ни разу не летал в пилотируемом режиме, как и ТКС, который до сих пор обладает рекордным обитаемым объемом среди всех когда-либо проектировавшихся кораблей.
Но обитаемый объем - далеко не единственное требование, предъявляемое космическому кораблю. Доводилось мне слышать высказывания наподобие такого: "Засунули человека в алюминиевую банку и отправили крутиться вокруг Земли-матушки". Данная фраза, конечно же, некорректна. Так чем же космический корабль отличается от простой металлической бочки?
А тем, что космический корабль должен:
- Обеспечивать экипажу пригодную для дыхания газовую смесь,
- Удалять из обитаемого объема выдыхаемые экипажем углекислый газ и пары воды,
- Обеспечивать приемлемый для экипажа температурный режим,
- Иметь герметичный объем, достаточный для жизнедеятельности экипажа,
- Обеспечивать возможность управления ориентацией в пространстве и (опционально) возможность осуществления орбитальных маневров,
- Иметь необходимые для жизнедеятельности экипажа запасы пищи и воды,
- Обеспечивать возможность безопасного возврата экипажа и грузов на землю,
- Быть как можно легче,
- Иметь систему аварийного спасения, позволяющую вернуть экипаж на землю при аварийной ситуации на любом этапе полета,
- Быть очень надежным. Любой один отказ оборудования не должен приводить к отмене полета, любой второй отказ не должен угрожать жизни экипажа.
Как видите, это уже не простая бочка, а сложный технологичный аппарат, напичканный множеством разнообразной аппаратуры, имеющий двигатели и запас топлива к ним.
Вот для примера макет советского космического корабля первого поколения Восток.
Он состоит из герметичной сферической капсулы и конического приборно-агрегатного отсека. Такую компоновку, при которой большинство приборов вынесено в отдельный негерметичный отсек, имеют почти все корабли. Это необходимо для экономии массы: при размещении всех приборов в герметичном отсеке, этот отсек получился бы довольно большим, а поскольку ему нужно удерживать внутри себя атмосферное давление и выдерживать значительные механические и тепловые нагрузки во время входа в плотные слои атмосферы при спуске на землю, стенки его должны быть толстыми, прочными, что делает всю конструкцию очень тяжелой. А негерметичному отсеку, который при возврате на землю отделится от спускаемого аппарата и сгорит в атмосфере, прочные тяжелые стенки не нужны. Спускаемый аппарат без лишних при возврате приборов получается меньше и соответственно легче. Сферическая форма ему придается тоже для уменьшения массы, ведь из всех геометрических тел одинакового объема сфера имеет самую маленькую площадь поверхности.
Единственный космический корабль, где вся аппаратура была помещена в герметичную капсулу, - американский Меркурий. Вот его фото в ангаре:
В этой капсуле мог поместиться один человек и то с трудом. Поняв неэффективность такой компоновки, американцы свою следующую серию кораблей Джемини делали уже с отделяемым негерметичным приборно-агрегатным отсеком. На фотографии это задняя часть корабля белого цвета:
Кстати, в белый цвет этот отсек покрашен не просто так. Дело в том, что стенки отсека пронизаны множеством трубок, по которым циркулирует вода. Это система отвода избыточного тепла, получаемого от Солнца. Вода забирает тепло изнутри обитаемого отсека и отдает его на поверхность приборно-агрегатного отсека, откуда тепло излучается в пространство. Чтобы эти радиаторы меньше грелись под прямыми солнечными лучами, их покрасили в белый цвет.
На кораблях Восток радиаторы были расположены на поверхности конического приборно-агрегатного отсека и закрывались заслонками, похожими на жалюзи. Открывая разное количество заслонок, можно было регулировать теплоотдачу радиаторов, а значит и температурный режим внутри корабля.
На кораблях Союз и их грузовых аналогах Прогресс система отвода тепла аналогична Джемини. Обратите внимание на цвет поверхности приборно-агрегатного отсека. Разумеется, белый:)
Внутри приборно-агрегатного отсека расположены маршевые двигатели, маневровые двигатели малой тяги, запас топлива для всего этого добра, аккумуляторы, запасы кислорода и воды, часть бортовой электроники. Снаружи обычно устанавливают антенны радиосвязи, антенны сближения, различные датчики ориентации и солнечные батареи.
В спускаемом аппарате, который одновременно служит кабиной космического корабля, расположены только те элементы, которые нужны при спуске аппарата в атмосфере и мягкой посадки, а также то, что должно быть в прямом доступе для экипажа: пульт управления, радиостанция, аварийный запас кислорода, парашюты, кассеты с гидроксидом лития для удаления углекислого газа, двигатели мягкой посадки, ложементы (кресла для космонавтов), аварийно-спасательные комплекты на случай приземления в нерасчетной точке, ну и, разумеется, сами космонавты.
В кораблях Союз есть еще один отсек - бытовой:
В нем находится то, что нужно в длительном полете, но без чего можно обойтись на этапе выведения корабля на орбиту и при приземлении: научные инструменты, запасы пищи, Ассенизационно-санитарное устройство (туалет), скафандры для внекорабельной деятельности, спальные мешки и прочие бытовые предметы.
Известен случай с космическим кораблем Союз ТМ-5, когда для экономии топлива бытовой отсек отстрелили не после выдачи тормозного импульса на сход с орбиты, а до. Только вот тормозного импульса не было: отказала система ориентации, потом не удавалось запустить двигатель. В результате космонавтам пришлось еще на сутки задержаться на орбите, а туалет остался в отстреленном бытовом отсеке. Сложно передать, какие неудобства испытали космонавты за эти сутки, пока, наконец, им не удалось благополучно приземлиться. После этого случая решили забить на такую экономию топлива и бытовой отсек отстреливать вместе с приборно-агрегатным после торможения.
Вот, сколько всяких сложностей оказалось в "банке". Мы еще отдельно пройдемся по каждому типу космических кораблей СССР, США и Китая в следующих статьях. Следите за обновлениями.
КОСМИЧЕСКИЕ КОРАБЛИ (КК) - космические летательные аппараты, предназначенные для полета людей - .
Первый полет в космос на космическом корабле «Восток» совершил 12 апреля 1961 г. советский летчик-космонавт Ю. А. Гагарин. Масса КК «Восток» вместе с космонавтом - 4725 кг, максимальная высота полета над Землей - 327 км. Полет Юрия Гагарина продолжался всего 108 мин, но он имел историческое значение: было доказано, что человек может жить и работать в космосе. «Он всех нас позвал в космос», - сказал о американский космонавт Нейл Армстронг.
КК запускаются либо с самостоятельной целью (проведение научно-технических исследований и экспериментов, наблюдения из космоса Земли и природных явлений в окружающем пространстве, испытания и отработка новых систем и оборудования), либо с целью доставки экипажей на орбитальные станции. КК создают и запускают СССР и США.
Всего до 1 января 1986 г. было осуществлено 112 полетов КК различных типов с экипажами: 58 полетов советских КК и 54 американских. В этих полетах использовались 93 КК (58 советских и 35 американских). На них совершили полеты в космос 195 человек - 60 советских и 116 американских космонавтов, а также по одному космонавту из Чехословакии, Польши, ГДР, Болгарии, Венгрии, Вьетнама, Кубы, Монголии, Румынии, Франции и Индии, которые совершили полеты в составе международных экипажей на советских КК «Союз» и орбитальных станциях «Салют», три космонавта из ФРГ и по одному космонавту из Канады, Франции, Саудовской Аравии, Нидерландов и Мексики, которые совершили полеты на американских КК многоразового использования «Спейс Шаттл».
В отличие от автоматических космических летательных аппаратов каждый космический корабль имеет три основных обязательных элемента: герметический отсек с системой жизнеобеспечения, в котором живет и работает в космосе экипаж; спускаемый аппарат для возвращения экипажа на Землю; системы ориентации, управления и двигательную установку для изменения орбиты и схода с нее перед посадкой (последний элемент характерен для многих автоматических ИСЗ и АМС).
Система жизнеобеспечения создает и поддерживает в герметическом отсеке условия, необходимые для жизни и деятельности человека: искусственную газовую среду (воздух) определенного химического состава, с определенными давлением, температурой, влажностью; удовлетворяет потребности экипажа в кислороде, пище, воде; удаляет отходы жизнедеятельности человека (например, поглощает выдыхаемый человеком углекислый газ). При кратковременных полетах запасы кислорода могут храниться на борту КК, при длительных кислород может получаться, например, путем электролиза воды или разложения углекислого газа.
Спускаемые аппараты для возвращения экипажа на Землю используют парашютные системы для уменьшения скорости снижения перед посадкой. Спускаемые аппараты американских КК совершают посадку на водную поверхность, советских КК - на твердую земную поверхность. Поэтому спускаемые аппараты КК «Союз» дополнительно имеют двигатели мягкой посадки, срабатывающие непосредственно у поверхности и резко снижающие скорость посадки. Спускаемые аппараты имеют также мощные наружные теплозащитные экраны, так как при входе в плотные слои атмосферы с большими скоростями их внешние поверхности из-за трения о воздух нагреваются до очень высоких температур.
Космические корабли СССР: «Восток», «Восход» и «Союз». Выдающаяся роль в их создании принадлежит академику С. П. Королеву. На этих космических кораблях были совершены замечательные полеты, ставшие этапными в развитии космонавтики. На КК «Восток-3» и «Восток-4» космонавты А. Г. Николаев и П. Р. Попович выполнили впервые групповой полет. КК «Восток-6» поднял в космос первую женщину-космонавта В. В. Терешкову. Из корабля «Восход-2», пилотируемого П. И. Беляевым, космонавт А. А. Леонов впервые в мире совершил выход в открытый космос в специальном скафандре. Первая экспериментальная орбитальная станция на орбите спутника Земли была создана путем стыковки кораблей «Союз-4» и «Союз-5», пилотируемых космонавтами В. А. Шаталовым и Б. В. Волыновым, А. С. Елисеевым, Е. В. Хру-новым. А. С. Елисеев и Е. В. Хрунов вышли в открытый космос и перешли в корабль «Союз-4». Многие корабли «Союз» использовались для доставки экипажей на орбитальные станции «Салют».
Космический корабль «Восток»
КК «Союз» - наиболее совершенные пилотируемые космические аппараты, созданные в СССР. Они предназначены для выполнения широкого круга задач в околоземном космическом пространстве: обслуживания орбитальных станций, изучения воздействия условий длительного космического полета на организм человека, проведения экспериментов в интересах науки и народного хозяйства, испытаний новой космической техники. Масса КК «Союз» - 6800 кг, максимальная длина - 7,5 м, максимальный диаметр - 2,72 м, размах панелей с солнечными батареями - 8,37 м, общий объем жилых помещений - 10 м3. Корабль состоит из трех отсеков: спускаемого аппарата, орбитального отсека и приборно-агрегатного отсека.
Космический корабль «Союз-19».
В спускаемом аппарате экипаж находится на участке выведения корабля на орбиту, при управлении кораблем в полете по орбите, при возвращении на Землю. Орбитальный отсек - лаборатория, в которой космонавты проводят научные исследования и наблюдения, занимаются физическими упражнениями, питаются и отдыхают. В этом отсеке оборудованы места для работы, отдыха и сна космонавтов. Орбитальный отсек можно использовать в качестве шлюзовой камеры для выхода космонавтов в открытый космос. В приборно-агрегатном отсеке размещается основная бортовая аппаратура и двигательные установки корабля. Часть отсека герметична. Внутри ее поддерживаются условия, необходимые для нормального функционирования системы терморегулирования, энергопитания, аппаратуры радиосвязи и телеметрии, приборов системы ориентации и управления движением. В негерметичной части отсека смонтирована жидкостная реактивная двигательная установка, которая используется для маневрирования КК на орбите, а также для схода корабля с орбиты. Она состоит из двух двигателей тягой по 400 кг каждый. В зависимости от программы полета и заправки топливом двигательной установки КК «Союз» может совершать маневры по высоте до 1300 км.
До 1 января 1986 г. были запущены 54 КК типа «Союз» и его усовершенствованного варианта «Союз Т» (из них 3 - без экипажа).
Ракета-носитель с космическим кораблём «Союз-15» перед стартом.
Космические корабли США: одноместные «Меркурий» (было запущено 6 КК), двухместные «Джемини» (10 КК), трехместные «Аполлон» (15 КК) и многоместные КК многоразового использования, созданные по программе «Спейс Шаттл». Наибольший успех был достигнут американской космонавтикой с помощью КК «Аполлон», предназначенных для доставки экспедиций на Луну. Всего было предпринято 7 таких экспедиций, из них 6 были успешными. Первая экспедиция на Луну состоялась 16-24 июля 1969 г. на КК «Аполлон-11», пилотируемом экипажем в составе космонавтов Н. Армстронга, Э. Олдрина и М. Коллинза. 20 июля Армстронг и Олдрин в лунном отсеке корабля высадились на Луну, в то время как Коллинз в основном блоке «Аполлона» совершал полет по окололунной орбите. Лунный отсек пробыл на Луне 21 ч 36 мин, из них более 2 ч космонавты находились непосредственно на поверхности Луны. Затем они стартовали с Луны в лунном отсеке, состыковались с основным блоком «Аполлона» и, сбросив использованный лунный отсек, взяли курс на Землю. 24 июля экспедиция благополучно приводнилась в Тихом океане.
Третья по счету экспедиция на Луну оказалась неудачной: на пути к Луне с «Аполлоном-13» произошла авария, высадка на Луну была отменена. Обогнув наш естественный спутник и преодолев колоссальные трудности, космонавты Дж. Ловелл, Ф. Хейс и Дж. Суид-жерт вернулись на Землю.
На Луне американские космонавты вели научные наблюдения, разместили приборы, которые работали после их отлета с Луны, доставили на Землю образцы лунного грунта.
В начале 80-х гг. в США был создан КК нового типа - космический корабль многоразового использования «Спейс Шаттл» («Космический челнок»). Конструктивно космическая транспортная система «Спейс Шаттл» представляет собой орбитальную ступень - самолет с тремя жидкостными ракетными двигателями (ракетоплан), - крепящуюся к наружному подвесному топливному баку с двумя твердотопливными ускорителями. Подобно обычным ракетам-носителям корабли «Спейс Шаттл» стартуют вертикально (стартовый вес системы - 2040 т). Топливный бак после использования отделяется и сгорает в атмосфере, ускорители после отделения приводняются в Атлантическом океане и могут использоваться повторно.
Стартовый вес орбитальной ступени примерно 115 т, включая полезную нагрузку весом около 30 т и экипаж из 6-8 космонавтов; длина фюзеляжа - 32,9 м, размах крыльев - 23,8 м.
После выполнения задач в космосе орбитальная ступень возвращается на Землю, совершая посадку, как обычный самолет, и в дальнейшем может использоваться повторно.
Основное назначение КК «Спейс Шаттл» - выполнение челночных рейсов по маршруту «Земля - орбита - Земля» для доставки на сравнительно низкие орбиты полезных нагрузок (спутников, элементов орбитальных станций и т. п.) различного назначения, а также проведения в космосе различных исследований и экспериментов. Министерство обороны США планирует широкое использование КК «Спейс Шаттл» для милитаризации космоса, против чего решительно выступает Советский Союз.
Первый полет КК многоразового использования «Спейс Шаттл» состоялся в апреле 1981 г.
До 1 января 1986 г. состоялось 23 полета КК этого типа, при этом использовались 4 орбитальные ступени «Колумбия», «Чэлленджер», «Диска вер и» и «Атлантис».
В июле 1975 г. на околоземной орбите был выполнен важный международный космический эксперимент: в совместном полете участвовали корабли двух стран - советский «Союз-19» и американский «Аполлон». На орбите корабли состыковались, и в течение двух дней существовала космическая система из космических кораблей двух стран. Значение этого эксперимента в том, что была решена крупная научно-техническая проблема совместимости кораблей для выполнения программы совместного полета со сближением и стыковкой, взаимным переходом экипажей, совместными научными исследованиями.
Совместный полет КК «Союз-19», пилотируемого космонавтами А. А. Леоновым и В. Н. Кубасовым, и КК «Аполлон», пилотируемого космонавтами Т. Стаффордом, В. Брандом и Д. Слейтоном, стал историческим событием в космонавтике. Этот полет показал, что СССР и США могут сотрудничать не только на Земле, но и в космосе.
В период с марта 1978 г. по май 1981 г. на советских КК «Союз» и орбитальной станции «Салют-6» состоялись полеты девяти международных экипажей по программе «Интеркосмос». В космосе международные экипажи выполняли большую научную работу - провели около 150 научно-технических экспериментов в области космической биологии и медицины, астрофизики, космического материаловедения, геофизики, наблюдения Земли с целью изучения ее природных ресурсов.
В 1982 г. на советском КК «Союз Т-6» и орбитальной станции «Салют-7» совершил полет советско-французский международный экипаж, а в апреле 1984 г. на советском КК «Союз Т-11» и орбитальной станции «Салют-7» совершили полет советские и индийский космонавты.
Полеты международных экипажей на советских КК и орбитальных станциях имеют большое значение для развития мировой космонавтики и развития дружественных связей между народами различных стран.