Эта статья представит читателю такую интереснейшую тему, как космическая ракета, ракета-носитель и весь тот полезный опыт, который это изобретение принесло человечеству. Также будет рассказано и о полезных грузах, доставляемых в космическое пространство. Освоение космоса началось не так давно. В СССР это была середина третьей пятилетки, когда окончилась Вторая мировая война. Космическая ракета разрабатывалась во многих странах, однако даже США обогнать нас на том этапе не удалось.
Первые
Первой в удачном запуске ушла из СССР космическая ракета-носитель с искусственным спутником на борту 4 октября 1957 года. Спутник ПС-1 удалось вывести на околоземную орбиту. Нужно отметить, что для этого понадобилось создать шесть поколений, и только седьмого поколения космические ракеты России смогли развить нужную для выхода в околоземное пространство скорость - восемь километров в секунду. Иначе невозможно преодолеть притяжение Земли.
Это стало возможным в процессе разработок баллистического оружия дальнего радиуса, где применялось форсирование двигателя. Не следует путать: космическая ракета и космический корабль - это разные вещи. Ракета - средство доставки, а корабль крепится на неё. Вместо него там может быть что угодно - космическая ракета может нести на себе и спутник, и оборудование, и ядерную боеголовку, что всегда служило и до сих пор служит сдерживанием для ядерных держав и стимулом к сохранению мира.
История
Первыми теоретически обосновали запуск космической ракеты русские учёные Мещерский и Циолковский, которые уже в 1897 году описали теорию её полёта. Значительно позже эту идею подхватили Оберт и фон Браун из Германии и Годдард из США. Именно в этих трёх странах началась работа над задачами реактивного движения, создания твёрдотопливных и жидкостных реактивных двигателей. Лучше всех эти вопросы решались в России, по крайней мере твёрдотопливные двигатели уже широко использовались во Второй мировой войне ("Катюши"). Жидкостные реактивные двигатели лучше получились в Германии, создавшей первую баллистическую ракету - "Фау-2".
После войны команда Вернера фон Брауна, прихватив чертежи и разработки, нашла приют в США, а СССР вынужден был довольствоваться небольшим количеством отдельных узлов ракеты без какой бы то ни было сопроводительной документации. Остальное придумали сами. Ракетная техника развивалась стремительно, всё более увеличивая дальность и массу несомого груза. В 1954 году началась работа над проектом, благодаря которому СССР смог первым осуществить полет космической ракеты. Это была межконтинентальная двухступенчатая баллистическая ракета Р-7, которую вскоре модернизировали для космоса. Она получилась на славу - исключительно надёжная, обеспечившая множество рекордов в освоении космического пространства. В модернизированном виде её используют до сих пор.
"Спутник" и "Луна"
В 1957 году первая космическая ракета - та самая Р-7 - вывела на орбиту искусственный "Спутник-1". США чуть позже решили повторить такой запуск. Однако в первую попытку их космическая ракета в космосе не побывала, она взорвалась на старте - даже в прямом эфире. "Авангард" был сконструирован чисто американской командой, и он не оправдал надежд. Тогда проектом занялся Вернер фон Браун, и в феврале 1958 года старт космической ракеты удался. А в СССР тем временем модернизировали Р-7 - к ней была добавлена третья ступень. В результате скорость космической ракеты стала совсем другой - была достигнута вторая космическая, благодаря которой появилась возможность покидать орбиту Земли. Ещё несколько лет серия Р-7 модернизировалась и совершенствовалась. Менялись двигатели космических ракет, много экспериментировали с третьей ступенью. Следующие попытки были удачными. Скорость космической ракеты позволяла не просто покинуть орбиту Земли, но и задуматься об изучении других планет Солнечной системы.
Но сначала внимание человечества было практически полностью приковано к естественному спутнику Земли - Луне. В 1959 году к ней вылетела советская космическая станция "Луна-1", которая должна была совершить жёсткую посадку на лунной поверхности. Однако аппарат из-за недостаточно точных расчётов прошёл несколько мимо (в шести тысячах километров) и устремился к Солнцу, где и пристроился на орбиту. Так у нашего светила появился первый собственный искусственный спутник - случайный подарок. Но наш естественный спутник недолго находился в одиночестве, и в этом же 1959-м к нему прилетела "Луна-2", выполнив свою задачу абсолютно правильно. Через месяц "Луна-3" доставила нам фотографии обратной стороны нашего ночного светила. А в 1966-м прямо в Океане Бурь мягко приземлилась "Луна-9", и мы получили панорамные виды лунной поверхности. Лунная программа продолжалась ещё долго, до той поры, когда американские космонавты на ней высадились.
Юрий Гагарин
День 12 апреля стал одним из самых знаменательных дней в нашей стране. Невозможно передать мощь народного ликования, гордости, поистине счастья, когда объявили о первом в мире полёте человека в космос. Юрий Гагарин стал не только национальным героем, ему рукоплескал весь мир. И потому 12 апреля 1961 года - день, триумфально вошедший в историю, стал Днём космонавтики. Американцы срочно попытались ответить на этот беспрецедентный шаг, чтобы разделить с нами космическую славу. Через месяц состоялся вылет Алана Шепарда, но на орбиту корабль не выходил, это был суборбитальный полёт по дуге, а орбитальный у США получился только в 1962-м.
Гагарин полетел в космос на космическом корабле "Восток". Это особая машина, в которой Королёв создал исключительно удачную, решающую множество всевозможных практических задач космическую платформу. Тогда же, в самом начале шестидесятых, разрабатывался не только пилотируемый вариант космического полёта, но был выполнен и проект фото-разведчика. "Восток" вообще имел множество модификаций - более сорока. И сегодня эксплуатируются спутники из серии "Бион" - это прямые потомки корабля, на котором совершён первый полёт человека в космос. В этом же 1961 году гораздо более сложная экспедиция была у Германа Титова, который целые сутки провёл в космосе. Соединённые Штаты смогли это достижение повторить только в 1963 году.
"Восток"
Для космонавтов на всех кораблях "Восток" было предусмотрено катапультное кресло. Это было мудрым решением, поскольку одно-единственное устройство выполняло задачи и на старте (аварийное спасение экипажа), и мягкую посадку спускаемого аппарата. Конструкторы сосредоточили усилия на разработке одного устройства, а не двух. Это уменьшало технический риск, в авиации система катапульт в то время уже была отлично отработана. С другой стороны, огромный выигрыш во времени, чем если проектировать принципиально новое устройство. Ведь космическая гонка продолжалась, и её выигрывал с довольно большим отрывом СССР.
Таким же образом приземлился и Титов. Ему повезло опуститься на парашюте около железной дороги, по которой ехал поезд, и его немедленно сфотографировали журналисты. Система посадки, которая стала самой надёжной и мягкой, разработана в 1965 году, в ней используется гамма-высотомер. Она служит и до сих пор. В США этой технологии не было, именно поэтому все их спускаемые аппараты, даже новые Dragon SpaceX не приземляются, а приводняются. Только шаттлы являются исключением. А в 1962 году СССР уже начал групповые полёты на космических кораблях "Восток-3" и "Восток-4". В 1963 году отряд советских космонавтов пополнился первой женщиной - Валентина Терешкова побывала в космосе, став первой в мире. Тогда же Валерий Быковский поставил не побитый до сих пор рекорд длительности одиночного полёта - он пробыл в космосе пять суток. В 1964 году появился многоместный корабль "Восход", США и тут отстали на целый год. А в 1965-м Алексей Леонов вышел в открытый космос!
"Венера"
В 1966 году СССР начал межпланетные перелёты. Космический корабль "Венера-3" совершил жёсткую посадку на соседнюю планету и доставил туда глобус Земли и вымпел СССР. В 1975-м "Венере-9" удалось совершить мягкую посадку и передать изображение поверхности планеты. А "Венера-13" сделала цветные панорамные снимки и звукозапись. Серия АМС (автоматические межпланетные станции) для изучения Венеры, а также окружающего космического пространства продолжает совершенствоваться и сейчас. На Венере условия жёсткие, а достоверной информации о них практически не было, разработчики ничего не знали ни о давлении, ни о температуре на поверхности планеты, всё это, естественно, осложняло исследование.
Первые серии спускаемых аппаратов даже плавать умели - на всякий случай. Тем не менее поначалу полёты удачными не были, зато впоследствии СССР настолько преуспел в венерианских странствиях, что эту планету стали называть русской. "Венера-1" - первый из космических аппаратов в истории человечества, предназначенный для полёта на другие планеты и их исследования. Был запущен в 1961 году, через неделю потерялась связь от перегрева датчика. Станция стала неуправляемой и смогла сделать только первый в мире пролёт вблизи Венеры (на расстоянии около ста тысяч километров).
По стопам
"Венера-4" помогла нам узнать, что на этой планете двести семьдесят один градус в тени (ночная сторона Венеры), давление до двадцати атмосфер, а сама атмосфера - девяносто процентов углекислого газа. А ещё этот космический аппарат обнаружил водородную корону. "Венера-5" и "Венера-6" многое поведали нам о солнечном ветре (потоки плазмы) и его структуре вблизи планеты. "Венера-7" уточнила данные о температуре и давлении в атмосфере. Всё оказалось ещё сложнее: температура ближе к поверхности была 475 ± 20°C, а давление выше на порядок. На следующем космическом аппарате было переделано буквально всё, и через сто семнадцать суток "Венера-8" мягко привенерилась на дневной стороне планеты. На этой станции был фотометр и множество дополнительных приборов. Главное - была связь.
Оказалось, что освещение на ближайшей соседке почти не отличается от земного - как у нас в пасмурный день. Да там не просто пасмурно, погодка разгулялась по-настоящему. Картины увиденного аппаратурой просто ошеломили землян. Помимо этого, был исследован грунт и количество аммиака в атмосфере, измерена скорость ветра. А "Венера-9" и "Венера-10" смогли показать нам "соседку" по телевизору. Это первые в мире записи, переданные с другой планеты. А сами эти станции и теперь искусственные спутники Венеры. На эту планету последними летали "Венера-15" и "Венера-16", которые тоже стали спутниками, предварительно снабдив человечество абсолютно новыми и нужными знаниями. В 1985 году продолжением программы стали "Вега-1" и "Вега-2", которые изучали не только Венеру, но и комету Галлея. Следующий полёт планируется в 2024 году.
Кое-что о космической ракете
Поскольку параметры и технические характеристики у всех ракет отличаются друг от друга, рассмотрим ракету-носитель нового поколения, например "Союз-2.1А". Она является трёхступенчатой ракетой среднего класса, модифицированным вариантом "Союза-У", который весьма успешно эксплуатируется с 1973 года.
Данная ракета-носитель предназначена для того, чтобы обеспечить запуск космических аппаратов. Последние могут иметь военное, народнохозяйственное и социальное назначение. Эта ракета может выводить их на разные типы орбит - геостационарные, геопереходные, солнечно-синхронные, высокоэллиптические, средние, низкие.
Модернизация
Ракета предельно модернизирована, здесь создана принципиально иная цифровая система управления, разработанная на новой отечественной элементной базе, с быстродействующей бортовой цифровой вычислительной машиной с гораздо большим объёмом оперативной памяти. Цифровая система управления обеспечивает ракету высокоточным выведением полезных нагрузок.
Кроме того, установлены двигатели, на которых усовершенствованы форсуночные головки первой и второй ступеней. Действует другая система телеизмерений. Таким образом повысилась точность выведения ракеты, её устойчивость и, разумеется, управляемость. Масса космической ракеты не увеличилась, а полезный выводимый груз стал больше на триста килограммов.
Технические характеристики
Первая и вторая ступени ракеты-носителя оснащены жидкостными ракетными двигателями РД-107А и РД-108А от НПО "Энергомаш" имени академика Глушко, а на третьей ступени установлен четырёхкамерный РД-0110 от КБ "Химавтоматики". Ракетным топливом служат жидкий кислород, являющийся экологически чистым окислителем, а также слаботоксичное горючее - керосин. Длина ракеты - 46,3 метра, масса на старте - 311,7 тонн, а без головной части - 303,2 тонны. Масса конструкции ракеты-носителя - 24,4 тонны. Компоненты топлива весят 278,8 тонн. Лётные испытания "Союза-2.1А" начались в 2004 году на космодроме Плесецк, и прошли они успешно. В 2006-м ракета-носитель произвела первый коммерческий полёт - вывела на орбиту европейский метеорологический космический аппарат "Метоп".
Нужно сказать, что у ракет разные возможности вывода полезной нагрузки. Носители есть лёгкие, средние и тяжёлые. Ракета-носитель "Рокот", например, выводит космические аппараты на околоземные низкие орбиты - до двухсот километров, а потому ей по силам нагрузка в 1,95 тонн. А вот "Протон" - тяжёлого класса, на низкую орбиту он может вывести 22,4 тонн, на геопереходную - 6,15, а на геостационарную - 3,3 тонны. Рассматриваемая нами ракета-носитель предназначена для всех площадок, которыми пользуется "Роскосмос": Куру, Байконур, Плесецк, Восточный, и работает в рамках совместных российско-европейских проектов.
Однако, в космосе все по-другому, некоторые явления просто необъяснимы и никаким законам не поддаются в принципе. Например, запущенный несколько лет назад спутник, или другие объекты будут вращаться по своей орбите и никогда не упадут. Почему так происходит, с какой скоростью летит ракета в космос ? Физики предполагают, что есть центробежная сила, которая нейтрализует действие гравитации.
Проделав небольшой эксперимент, мы можем сами, не выходя из дома, это понять и ощутить. Для этого нужно взять нитку и привязать к одному концу небольшой груз, далее нить раскрутить по окружности. Мы почувствуем, что чем выше скорость, тем траектория у груза будет четче, а нить больше натягивается, если ослабить силу, скорость вращения объекта уменьшится и риск того, что груз упадет, возрастает в несколько раз. Вот с такого небольшого опыта мы и начнем развивать нашу тему - скорость в космосе .
Становится понятно, что высокая скорость позволяет любому объекту преодолевать силу притяжения. Что касается космических объектов, любых у них у каждого своя скорость, она разная. Определяется четыре основных вида такой скорости и самая маленькая из них первая. Именно на такой скорости летит корабль на орбиту Земля.
Для того чтобы вылететь за ее пределы нужна вторая скорость в космосе . На третьей скорости полностью преодолевается тяготение и можно вылететь за пределы солнечной системы. Четвертая скорость ракеты в космосе позволит покинуть саму галактику, это примерно 550 км/с. Нам всегда было интересна скорость ракеты в космосе км ч, при выходе на орбиту она равняется 8 км/с, за ее пределы - 11 км/с, то есть, развивая свои возможности до 33 000 км/ч. Ракета наращивает постепенно скорость, полноценный разгон начинается с высоты 35 км. Скорость выхода в космос составляет 40000 км/ч.
Скорость в космосе: рекорд
Максимальная скорость в космосе - рекорд, установленный 46 лет назад, до сих пор держится, его совершили астронавты, принимавшие участие в миссии «Аполлон 10». Облетев Луну, обратно они возвращались, когда скорость космического корабля в космосе составляла 39 897 км/час. В ближайшем будущем планируется отправить в пространство невесомости корабль «Орион», который будет выводить космонавтов на низкую околоземную орбиту. Возможно, тогда удастся побить 46-летний рекорд. Скорость света в космосе - 1 млрд км/час. Интересно, сможем ли мы преодолеть такое расстояние со своей максимально доступной скоростью в 40 000 км/час. Вот какая скорость в космосе развивается у света, но мы это не ощущаем здесь.
Теоретически человек может перемещаться со скоростью несколько меньшей скорости света. Однако это повлечет за собой колоссальный вред, особенно для неподготовленного организма. Ведь для начала такую скорость нужно развить, приложить усилие, чтобы безопасно ее снизить. Потому как быстрое ускорение и замедление может стать смертельным для человека.
В древние времена считалось, что Земля неподвижна, никого не интересовал вопрос о скорости ее вращения по орбите, потому как таких понятий в принципе не существовало. Но и сейчас дать однозначный ответ на вопрос сложно, потому что величина неодинаковая в разных географических точках. Ближе к экватору скорость будет выше, в районе юга Европы она равняется 1200 км/час, вот такая средняя скорость Земли в космосе .
Продолжительность непрерывного пребывания человека в условиях космического полёта:
В ходе эксплуатации станции «Мир» установлены абсолютные мировые рекорды продолжительности непрерывного пребывания человека в условиях космического полёта:
1987 год — Юрий Романенко (326 сут 11 час 38 мин);
1988 год — Владимир Титов, Муса Манаров (365 сут 22 час 39 мин);
1995 год — Валерий Поляков (437 сут 17 час 58 мин).
Суммарное время пребывания человека в условиях космического полёта:
Установлены абсолютные мировые рекорды продолжительности суммарному времени пребывания человека в условиях космического полёта на станции «Мир»:
1995 год — Валерий Поляков - 678 сут 16 час 33 мин (за 2 полёта);
1999 год — Сергей Авдеев - 747 сут 14 час 12 мин (за 3 полёта).
Выходы в открытый космос:
На ОС «Мир» совершено 78 выходов в открытый космос (включая три выхода в разгерметизированый модуль «Спектр») общей продолжительностью 359 час 12 мин. В выходах участвовали: 29 российских космонавтов, 3 астронавта США, 2 астронавта Франции, 1 астронавт ЕКА (гражданин Германии). Сунита Уильямс — астронавтка NASA, стала рекордсменкой мира среди женщин по продожительности работы в открытом космосе. Американка отработала на МКС более полугода (9 ноября 2007 г.) вместе с двумя экипажами и совершила четыре выхода в открытый космос.
Космический долгожитель:
По сведениям авторитетного научного дайджеста New Scientist, Сергей Константинович Крикалев по состоянию на среду 17 августа 2005 г. пробыл на орбите 748 дней, тем самым побив прежний рекорд, установленый Сергеем Авдеевым — во время его трех полетов на станцию Мир (747 сут 14 час 12 мин). Перенесенные Крикалевым разнообразные физические и психические нагрузки характеризуют его, как одного из самых выносливых и успешно адаптирующихся астронавтов в истории космонавтики. Кандидатура Крикалева неоднократно избиралась для выполнения довольно сложных миссий. Врач и психолог Университета штата Техас Дэвид Массон характеризует космонавта как самого лучшего, кого только можно найти.
Длительность космического полёта среди женщин:
Среди женщин мировые рекорды длительности космического полёта по программе «Мир» установили:
1995 год — Елена Кондакова (169 сут 05 час 1 мин); 1996 год - Шеннон Люсид, США (188 сут 04 час 00 мин, в том числе на станции «Мир» - 183 сут 23 час 00 мин).
Наиболее длительные космические полёты иностранных граждан:
Из иностранных граждан наиболее длительные полёты по программе «Мир» совершили:
Жан-Пьер Эньере (Франция) — 188 сут 20 час 16 мин;
Шеннон Люсид (США) — 188 сут 04 час 00 мин;
Томас Райтер (ЕКА, Германия) — 179 сут 01 час 42 мин.
Космонавты, совершившие шесть и более выходов в открытый космос на станции «Мир»:
Анатолий Соловьёв — 16 (77 час 46 мин),
Сергей Авдеев — 10 (41 час 59 мин),
Александр Серебров — 10 (31 час 48 мин),
Николай Бударин — 8 (44 час 00 мин),
Талгат Мусабаев — 7 (41 час 18 мин),
Виктор Афанасьев — 7 (38 час 33 мин),
Сергей Крикалёв — 7 (36 час 29 мин),
Муса Манаров — 7 (34 час 32 мин),
Анатолий Арцебарский — 6 (32 час 17 мин),
Юрий Онуфриенко — 6 (30 час 30 мин),
Юрий Усачёв — 6 (30 час 30 мин),
Геннадий Стрекалов — 6 (21 час 54 мин),
Александр Викторенко — 6 (19 час 39 мин),
Василий Циблиев — 6 (19 час 11 мин).
Первый пилотируемый космический корабль:
Первый пилотируемый космический полет зарегистрированный Международной федерацией аэронавтики (МФА основана в 1905 г.) совершил на корабле «Восток» 12 апреля 1961 г. летчик космонавт СССР майор ВВС СССР Юрий Алексеевич Гагарин (1934...1968). Из официальных документов МФА следует, что корабль стартовал с космодрома Байконур в 6 ч 07 мин по Гринвичу и приземлился вблизи деревни Смеловки Терновского района Саратовской обл. СССР через 108 мин. Максималъная высота полета корабля «Восток» протяженностью 40868,6 км составляла 327 км с максимальной скоростью 28260 км/ч.
Первая женщина в космосе:
Первой женщиной облетевшей Землю по космической орбите была младший лейтенант ВВС СССР (ныне подполковник инженер летчик космонавт СССР) Валентина Владимировна Терешкова (род. 6 марта 1937 г.), стартовавшая на корабле «Восток 6» с космодрома Байконур Казахстан СССР, в 9 ч 30 мин по Гринвичу 16 июня 1963 г. и приземлившаяся в 8 ч 16 мин 19 июня после по лета, который продолжался 70 ч 50 мин. За это время она совершила более 48 полных оборотов вокруг Земли (1971000 км).
Самый старый и самый молодой астронавты:
Старейшим среди 228 космонавтов Земли был Карл Гордон Хенице (США), который в возрасте 58 лет принял участие в 19-м полете корабля многоразового использования «Челленджер» 29 июля 1985 г. Самым молодым был майор ВВС СССР (в настоящее время генерал-лейтенант летчик космонавт СССР) Герман Степанович Титов (род. 11 сентября 1935 г.) который был запущен на корабле «Восток 2» 6 августа 1961 г. в возрасте 25 лет 329 дней.
Первый выход в открытый космос:
Первым в открытое космическое пространство 18 марта 1965 г. из космического корабля «Восход 2» вышел подполковник ВВС СССР (ныне генерал майор, летчик космонавт СССР) Алексей Архипович Леонов (род. 20 мая 1934 г.) Он удалился от корабля на расстояние до 5 м и провел в открытом космосе вне шлюзовой камеры 12 мин 9 с.
Первый выход в открытый космос женщины:
В 1984-м году Светлана Савицкая первой из женщин вышла в открытый космос, проработав за пределами станции «Салют-7» 3 часа 35 минут. До того как стать космонавткой, Светлана установила три мировых рекорда по парашютному спорту в групповых прыжках из стратосферы и 18 авиационных рекордов на реактивных самолетах.
Рекорд продолжительности выходов в открытый космос среди женщин:
Астронавт NASA Санита Лин Уильямс (Sunita Lyn Williams) установила рекорд продолжительности выходов в открытый космос для женщин. Она провела за бортом станции 22 часа 27 минут, превысив предыдущее достижение более чем на 21 час. Рекорд был поставлен в ходе работы на внешней части МКС 31 января и 4 февраля 2007 года. Уильямс осуществляла подготовку станции к продолжению строительства вместе с Майклом Лопесом-Алегрией.
Первый автономный выход в открытый космос:
Капитан ВМС США Брюс Маккандлес второй (род. 8 июня 1937 г.) был первым человеком, работавшим в открытом космосе без фала 7 февраля 1984 г. он покинул космический челнок «Челленджер», находившийся на высоте 264 км над Гавайями в скафандре с автономной ранцевой двигательной установкой. Разработка этого космического костюма обошлась в 15 млн. долл.
Самый длительный пилотируемый полет:
Полковник ВВС СССР Владимир Георгиевич Титов (род. 1 января 1951 г.) и бортинженер Муса Хираманович Манаров (род. 22 марта 1951 г.) стартовали на космическом корабле «Союз-М4» 21 декабря 1987 г. к космической станции «Мир» и приземлились на корабле «Союз-ТМ6» (вместе с французским космонавтом Жан Лу Кретьеном) на запасной посадочной площадке близ Джезказгана, Казахстан, СССР, 21 декабря 1988 г., пробыв в космосе 365 суток 22 ч 39мин 47с.
Самое далекое путешествие в космосе :
Советский космонавт Валерий Рюмин провел почти целый год в космическом корабле, который за эти 362 дня совершил 5750 оборотов вокруг Земли. При этом Рюмин проделал путь в 241 миллион километров. Это равно расстоянию от Земли до Марса и обратно на Землю.
Самый опытный космический путешественник:
Самым опытным космическим путешественником является полковник ВВС СССР, летчик-космонавт СССР Юрий Викторович Романенко (род. в 1944 г.), который за 3 полета провел в космосе 430 суток 18 ч 20 мин в 1977...1978, в 1980 и в 1987 гг.
Самый большой экипаж:
Самый большой экипаж состоял из 8 космонавтов (в его составе была 1 женщина), стартовавших 30 октября 1985 г. на корабле многоразового использования «Челленджер».
Наибольшее число людей в космосе:
Наибольшее число космонавтов, когда либо находившихся одновременно в космосе, равно 11: 5 американцев на борту «Челленджера», 5 русских и 1 индиец на борту орбитальной станции «Салют 7» в апреле 1984 г., 8 американцев на борту «Челленджера» и 3 русских на борту орбитальной станции «Салют 7» в октябре 1985 г., 5 американцев на борту космического челнока, 5 русских и 1 француз на борту орбитальной станции «Мир» в декабре 1988 г.
Самая высокая скорость:
Самая высокая скорость, с которой когда либо передвигался человек (39897 км/ч), была развита основным модулем «Аполлона 10» на высоте 121,9 км от поверхности Земли при возвращении экспедиции 26 мая 1969 г. На борту космического корабля были командир экипажа полковник ВВС США (ныне бригадный генерал) Томас Паттен Стаффорд (род. в Уэтерфорде, штат Оклахома, США, 17 сентября 1930 г.), капитан 3-го ранга ВМФ США Юджин Эндрю Сернан (род. в Чикаго, штат Иллинойс, США, 14 марта 1934 г.) и капитан 3-го ранга ВМС США (ныне капитан 1-го ранга в отставке) Джон Уотте Янг (род. в Сан Франциско, штат Калифорния, США, 24 сентября 1930 г.).
Из женщин наивысшей скорости (28115 км/ч) достигла младший лейтенант ВВС СССР (ныне подполковник-инженер, летчик-космонавт СССР) Валентина Владимировна Терешкова (род. 6 марта 1937г.) на советском космическом корабле «Восток 6» 16 июня 1963 г.
Самая молодая космонавтка:
Самая молодая на сегодня космонавтка — Стефани Уилсон. Она родилась 27 сентября 1966 года и на 15 дней моложе Аньюше Ансари.
Первое живое существо, побывавшего в космосе:
Собака Лайка, которую 3 ноября 1957 года вывели на орбиту вокруг Земли на втором советском спутнике, была первым живым существом в космосе. Лайка умерла в мучениях от удушья, когда кончился кислород.
Рекордное время пребывания на Луне:
Экипаж «Аполлона 17» собрал рекордный вес (114,8 кг) образцов горных пород и фунта во время работы вне космического корабля продолжительностью 22 ч 5 мин. В состав экипажа входили капитан 3-го ранга ВМФ США Юджин Эндрю Сернан (род. в Чикаго, штат Иллинойс, США, 14 марта 1934 г.) и доктор Харрисон Шмитт (род. в Сайта Розе, штат Нью Мексико, США, 3 июля 1935 г.), ставший 12-м человеком, побывавшим на Луне. Астронавты находились на лунной поверхности в течение 74 ч 59 мин в ходе самой длительной лунной экспедиции, продолжавшейся 12 суток 13 ч 51 мин с 7 по 19 декабря 1972 г.
Первый человек, побывавший на Луне:
Нил Олден Армстронг (род. в Уопаконета, штат Огайо, США, 5 августа 1930 г., предки шотландского и немецкого происхождения), командир космического корабля «Аполлон 11», стал первым человеком, ступившим на поверхность Луны в районе Моря Спокойствия в 2 ч 56 мин 15 с по Гринвичу 21 июля 1969 г. За ним из лунного модуля «Игл» вышел полковник ВВС США Эдвин Юджин Олдрин младший (род. в Монтклэре, штат Нью Джерси, США, 20 января 1930 г.
Самая большая высота космического полета:
Самой большой высоты достиг экипаж «Аполлона 13», находясь в апоселении (т. е. в самой дальней точке своей траектории) в 254 км от лунной поверхности на расстоянии 400187 км от поверхности Земли в 1 ч 21 мин но Гринвичу 15 апреля 1970 г. В составе экипажа были капитан ВМФ США Джеймс Артур Ловелл младший (род. в Кливленде, штат Огайо, США, 25 марта 1928 г.), Фред Уоллес Хейс-младший (род. в Билокси, штат Миссури, США, 14 ноября 1933 г.) и Джон Л. Суиджерт (1931...1982). Рекорд высоты для женщин (531 км) установила американский астронавт Кэтрин Салливан (род. в Патерсоне, штат Нью Джерси, США, 3 октября 1951 г.) во время полета на корабле многоразового использования 24 апреля 1990 г.
Самая высокая скорость космического аппарата:
Первым космическим аппаратом, достигшим 3-й космической скорости, позволяющей выйти за пределы Солнечной системы, стал «Пионер-10». Ракета-носитель «Атлас-СЛВ ЗС» с модифицированной 2-й ступенью «Центавр-Д» и 3-й ступенью «Тиокол-Те-364-4» 2 марта 1972 г. покинула Землю с небывалой для того времени скоростью 51682 км/ч. Рекорд скорости космического аппарата (240 км/ч) был установлен американо-германским солнечным зондом «Гелиос-Б», запущенным 15 января 1976 г.
Максимальное сближение космического аппарата с Солнцем:
16 апреля 1976 г. научно-исследовательская автоматическая станция «Гелиос-Б» (США — ФРГ) приблизилась к Солнцу на расстояние 43,4 млн. км.
Первый искусственный спутник Земли:
Первый искусственный спутник Земли был успешно запущен ночью 4 октября 1957 г. на орбиту высотой 228,5/946 км и со скоростью более 28565 км/ч с космодрома Байконур, к северу от Тюратама, Казахстан, СССР (275 км восточнее Аральского моря). Спутник сферической формы был официально зарегистрирован как объект «1957 альфа 2», весил 83,6 кг имел диаметр 58 см и, просуществовав предположительно 92 дня сгорел 4 января 1958 г. Ракета носитель, модифицированная Р 7 длиной 29,5 м была разработана под руководством Главного конструктора С. П. Королева (1907...1966) который также руководил всем проектом запуска ИС3.
Самый удаленный искусственный объект:
«Пионер-10», запущенный с мыса Канаверал, Космический центр им. Кеннеди, штат Флорида, США, пересек 17 октября 1986 г. орбиту Плутона, удаленную от Земли на 5,9 млрд км. К апрелю 1989г. он находился за самой дальней точкой орбиты Плутона и продолжает удаляться в космос со скоростью 49 км/ч. В 1934 г. н. э. он приблизится на минимальное расстояние к звезде «Росс-248», удаленной от нас на 10,3 световых года. Еще до наступления 1991 г. космический аппарат «Вояджер-1», двигающийся с большей скоростью, будет находиться дальше, чем «Пионер-10».
Один из двух космических «Путешественников» Voyager, запущенный с Земли в 1977 году, за 28 лет полета удалился от Солнца на 97 а. е. (14,5 млрд. км) и является сегодня самым удаленным искусственным объектом. Voyager-1 преодолел границу гелиосферы, то есть области, где солнечный ветер встречается с межзвездной средой, в 2005 году. Теперь путь аппарата, летящего со скоростью 17 км/с, лежит в зону ударной волны. Voyager-1 будет работоспособен вплоть до 2020 года. Однако весьма вероятно, что сведения с Voyager-1 перестанут поступать на Землю уже в конце 2006 года. Дело в том, что в NASA намечено сокращение на 30% бюджета в части исследований Земли и Солнечной системы.
Самый тяжелый и самый большой космический объект:
Самым тяжелым выведенным на околоземную орбиту объектом была 3-я ступень американской ракеты «Сатурн 5» с космическим кораблем «Аполлон-15», весившая до выхода на промежуточную селеноцентрическую орбиту 140512 кг. Американский радиоастрономический спутник «Эксплорер-49», запущенный 10 июня 1973 г., весил всего 200 кг, но размах его антенн был равен 415 м.
Самая мощная ракета:
Советская космическая транспортная система «Энергия», впервые запущенная 15 мая 1987 г. с космодрома Байконур, имеет вес при полной нагрузке 2400 т и развивает тягу более 4 тыс. т. Ракета способна вывести на околоземную орбиту полезный груз массой до 140 м, максимальный диаметр — 16 м. В основном модуленая установка, используемая в СССР. К основному модулю прикреплены 4 ускорителя, каждый из которых имеет 1 двигатель РД 170, работающий на жидком кислороде и керосине. Модификация ракеты с 6 ускорителями и верхней ступенью способна вывести на околоземную орбиту полезный груз массой до 180 т, доставить на Луну груз массой 32 т и 27 т - на Венеру или Марс.
Рекорд дальности полета среди исследовательских аппаратов на солнечной энергии:
Космический зонд Stardust поставил своеобразный рекорд дальности полета среди всех исследовательских аппаратов на солнечной энергии — в настоящее время он удален от Солнца на расстояние в 407 миллионов километров. Основная цель автоматического аппарата - сближение с кометой, сбор пыли.
Первый амоходный аппарат на внеземных космических объектах:
Первый самоходный аппарат, предназначенный для работы на других планетах и их спутниках в автоматическом режиме, — советский «Луноход 1» (масса - 756 кг, длина с открытой крышкой - 4,42 м, ширина - 2,15 м, высота - 1,92 м), доставленный на Луну космическим аппаратом «Луна 17» и начавший движение в Море Дождей по команде с Земли 17 ноября 1970 г. Всего он проехал 10 км 540 м, преодолевая подъемы до 30°, пока не остановился 4 октября 1971 г., проработав 301 сутки 6 ч 37 мин. Прекращение работы было вызвано выработкой ресурсов его изотопного источника теплоты «Луноход-1» детально обследовал лунную поверхность площадью 80 тыс. м2, передал на Землю более 20 тыс. ее снимков и 200 телепанорам.
Рекорд скорости и дальности передвижения по Луне:
Рекорд скорости и дальности передвижения по Луне установил американский колесный луноход «Ровер», доставленный туда кораблем «Аполлон 16». Он развил скорость 18 км/ч вниз по склону и проехал расстояние 33,8 км.
Самый дорогой космический проект:
Общая стоимость американской программы полетов человека в космос, включая последнюю экспедицию на Луну «Аполлона 17», составила около 25.541.400.000 долларов. Первые 15 лет космической программы СССР, с 1958 по сентябрь 1973 г., по западным оценкам, стоили 45 млрд долл. Стоимость программы НАСА «Шаттл» (запуск кораблей многоразового использования) до старта «Колумбии» 12 апреля 1981 г. составила 9,9 млрд долл.
Вот ракета на космодроме, вот летит, 1-я ступень, 2-я, и вот корабль выведен на околоземную орбиту с первой космической скоростью 8 км/с.
Вроде бы формула Циолковского вполне позволяет.
Из учебника: "для достижения первой космической скорости
υ = υ 1 = 7,9·10 3 м/с
при u = 3·10 3 м/с
(скорости истечения газов при сгорании топлива бывают порядка 2–4 км/с) стартовая масса одноступенчатой ракеты должна примерно в 14 раз превышать конечную массу
".
Вполне разумная цифра, если, конечно, забыть, что на ракету ещe действует сила притяжения, не входящая в формулу Циолковского.
Но вот какой расчет скорости Сатурн-5 провел С.Г.Покровский: http://www.supernovum.ru/public/index.php?doc=5 (файл "Попасть на Луну" в приложении) и http://supernovum.ru/public/index.php?doc=150 (старый вариант: файл "ОЦЕНКА СКОРОСТИ" в приложении). С такой скоростью (менее 1200 м/с) ракета не может набрать 1-ю космическую скорость.
Из Викпедии: "В течении своих двух с половиной минут работы, пять двигателей F-1 поднимали ракету-носитель Сатурн-5 на высоту 42 мили (68 км) придавая ей скорость 6164 миль в час (9920 км/ч)".
Это те самые, заявленные американцами 2750 м/с.
Прикинем ускорение: a=v/t=2750/150=18.3 м/сек²
.
Нормальная трехкратная перегрузка при взлете. Но с другой стороны, а=2H/t²
=2x68000/22500=6 м/сек²
. С таким ускорением далеко не улетишь.
Как объяснить второй результат и трехкратную разницу?
Для удобства подсчетов возьмем десятую секунду полета.
Используя фотошоп для измерения пикселей на рисунке, получим значения:
высота = 4.2 км;
скорость = 950 м/ сек;
ускорение = 94 м/сек².
На 10-й секунде ускорение уже падало, поэтому я взял среднее с какой-то ошибкой в несколько процентов (10% - очень хорошая погрешность физических экспериментов).
А теперь проверим вышеприведенные формулы:
а=2H/t²=84 м/сек²;
a=v/t=95 м/сек²
Как видите, расхождение в те самые 10%. А совсем не в 300%, о которых я и задал вопрос.
Ну, а для тех, кто не в курсе, сообщу: в физике все качественные оценки должны быть получены простыми школьными формулами. Как сейчас.
Все сложные формулы нужны лишь для точной подгонки разных деталей (иначе поток электронов пройдет рядом с мишенью в циклотроне).
А теперь посмотрим с другой стороны: средняя скорость H/t=68000/150=450 м/сек; если считать, что скорость возрастала равномерно от нуля (как на графике любительской ракеты), то на высоте 68 км она равна 900 м/сек. Результат даже меньше значения, посчитанного Покровским. Получается, что в любом случае двигатели не позволяют набрать заявленную скорость. Возможно, даже спутник не выведешь на орбиту.
Сложности подтверждают неудачные испытания ракеты "Булава" (с 2004 года): то отказ 1-й ступени, то полет не в ту сторону, а то и просто падение при старте.
Неужели на космодромах нет проблем?
Хорош пример северокорейцев, которые, очевидно, выкрали наши чертежи, создали ракетоноситель и 05.04.2009 запустили спутник, который, как и полагается, упал в Тихий океан.
А это старт шаттла Endeavour. Как по мне, так это траектория падения в Атлантику...
И, чтобы закончить о полетах с 1-й космической скоростью (7.76 км/сек на высоте 500 км).
Формулу Циолковского применяют к вертикальной составляющей скорости. Но чтобы снаряд летел по стационарной орбите он должен иметь горизонтальную 1-ю космическую скорость, как её рассматривал Ньютон, выводя свои формулы:
Чтобы вывести ракету на 1-ю космическую скорость, её надо разогнать не только вертикально, но и горизонтально. Т.е. фактически скорость истечения газов в полтора раза ниже заявленной, считая, что ракета поднимается в среднем под углом в 45° (половина газа работает на подъем вверх). Вот почему в расчётах теоретиков всё сходится - приравниваются понятия "вывести ракету на орбиту" и "поднять ракету на высоту орбиты". Чтобы ракету вывести на орбиту, надо её поднять на высоту орбиты и придать 1-ю космическую скорость в горизонтальной составляющей движения. Т.е. совершить две работы, а не одну (затратить в два раза больше энергии).
Увы, всё же сказать чего-то определенного я не могу - уж очень это дело запутанное: сначала есть сопротивление атмосферы, потом нет, масса уменьшается, скорость растет. Оценить сложные теоретические расчеты простой школьной механикой не получается. Оставим вопрос открытым. Он поднимался лишь для затравки - показать, что не всё так просто, как может показаться на первый взгляд.
Казалось, что этот вопрос так и останется подвешенным. Что можно возразить против утверждения, что шаттл на фото вышел на околоземную орбиту и кривая вниз - это начало витка вокруг Земли?
Но случилось чудо: 24
февраля 2011 г. последний старт Discovery был снят с борта пролетавшего самолета на
высоте 9 км:
Съемка началась с момента старта (отчет наблюдали на экране в салоне самолета) и длилась 127 секунд.
Давайте сверимся с официальными данными:
Этого момента мы не успели увидеть (интересно, что могло прервать столь интересную съёмку именно в такой важный момент?) . Но главное мы видим: высота действительно 50 км (соизмеряя с высотой самолета над землей), скорость в районе 1 км/ сек.
Скорость легко оценить, замеряя расстояние от четко выраженного горба дыма на высоте около 25 км ( его L протяженность вертикально вверх не более 8 км). На 79-й секунде расстояние от его высшей точки 2.78L по высоте и 3.24L по длине (используем L , так как надо нормировать разные кадры - меняется Zoom ), на 96-й секунде 3.47L и 5.02L , соответственно. Т.е. за 17 секунд шаттл поднялся на 0.7L и сместился на 1.8L . Вектор равен 1.9L = 15 км (чуть больше, так как повернут слегка от нас).
Всё бы хорошо. Да только траектория совсем не та, что изображена на
профиле полета. Участок на 125 секунде (отделение ТТУ) практически вертикальный,
а мы видим максимумбаллистической
траектории, который
должны были бы увидеть на высоте более 100 км, согласно как профилю, так и
возражениям оппонентов по фото
Endeavour
.
Посмотрим еще раз на него: высота нижней кромки облаков - 57 пикселей, максимума траектории - 344 пикселя, ровно в 6 раз выше. И на какой высоте нижняя кромка облаков? Ну, никак не выше 8-ми километров. Т.е. тот же потолок в 50 километров.
Так что шаттл действительно по баллистической траектории, изображенной на фото (легко считается, что угол взлета ниже облачности не превышает 60 градусов), улетает к себе на базу, а совсем не в космос.
Космос - это таинственное и максимально неблагоприятное пространство. Тем не менее Циолковский считал, что будущее человечества заключается именно в космосе. Нет никаких оснований спорить с этим великим ученым. Космос - это безграничные перспективы для развития всей человеческой цивилизации и расширения жизненного пространства. Кроме того, он скрывает в себе ответы на многие вопросы. Сегодня человек активно использует космическое пространство. И от того, как взлетают ракеты, зависит наше будущее. Не менее важно и понимание людьми этого процесса.
Космическая гонка
Не так давно две могучие сверхдержавы находились в состоянии холодной войны. Это было похоже на бесконечное состязание. Многие этот промежуток времени предпочитают описывать как обычную гонку вооружений, но это совершенно не так. Это гонка науки. Именно ей мы обязаны многими гаджетами и благами цивилизации, к которым так привыкли.
Космическая гонка была лишь одним из важнейших элементов холодной войны. Всего за несколько десятилетий человек перешел от обычных атмосферных полетов к высадке на Луне. Это невероятный прогресс, если сравнивать с другими достижениями. В то прекрасное время люди думали, что освоение Марса — это куда более близкая и реальная задача, чем примирение СССР и США. Именно тогда люди были максимально увлечены космосом. Практически каждый студент или школьник понимал, как взлетает ракета. Это не было сложным знанием, наоборот. Такая информация была простой и очень интересной. Астрономия приобрела чрезвычайную важность среди других наук. В те годы никто и сказать не мог, что Земля плоская. Доступное образование повсеместно ликвидировало невежество. Однако те времена давно прошли, и сегодня все совсем не так.
Декаданс
С распадом СССР закончилась и конкуренция. Пропал повод для сверхфинансирования космических программ. Многие перспективные и прорывные проекты так и не были реализованы. Время стремления к звездам сменилось настоящим декадансом. Что, как известно, обозначает упадок, регресс и определенную степень деградации. Для того чтобы понять это, не нужно быть гением. Достаточно обратить внимание на медиасети. Секта плоской земли активно ведет свою пропаганду. Люди не знают элементарных вещей. В Российской Федерации астрономия и вовсе не преподается в школах. Если подойти к прохожему и поинтересоваться, как взлетают ракеты, он не ответит на этот простой вопрос.
Люди даже не знают о том, по какой траектории ракеты летают. В таких условиях нет и смысла спрашивать про орбитальную механику. Отсутствие должного образования, "Голливуд" и видеоигры - все это создало ложное представление о космосе как таковом и о полетах к звездам.
Это не вертикальный полет
Земля не плоская, и это неоспоримый факт. Земля даже не шар, ведь она немного сплюснута по полюсам. Как взлетают ракеты в таких условиях? Поэтапно, в несколько стадий и не вертикально.
Самое большое заблуждение нашего времени состоит в том, что ракеты взлетают вертикально. Это совсем не так. Такая схема выхода на орбиту возможна, но очень неэффективна. Ракетное топливо заканчивается очень быстро. Иногда - менее чем за 10 минут. Для такого взлета попросту не хватит топлива. Современные ракеты взлетают вертикально только на начальном этапе полета. Затем автоматика начинает давать ракете небольшой крен. Причем чем выше высота полета, тем заметнее угол крена космической ракеты. Так, апогей и перигей орбиты формируются сбалансированно. Таким образом достигается максимально комфортное соотношение между эффективностью и расходом топлива. Орбита получается близкой к идеальному кругу. Идеальной же она не будет никогда.
Если ракета взлетает вертикально вверх, получится невероятно огромный апогей. Топливо закончится раньше, чем появится перигей. Иными словами, ракета не только не вылетит на орбиту, но и из-за нехватки топлива полетит по параболе обратно на планету.
В основе всего - двигатель
Любое тело не способно двигаться само по себе. Должно быть что-то, что заставляет его это делать. В данном случае это ракетный двигатель. Ракета, взлетая в космос, не теряет своей способности двигаться. Для многих это непонятно, ведь в вакууме реакция горения невозможна. Ответ максимально прост: немного иной.
Итак, ракета летит в В ее баках находится два компонента. Это топливо и окислитель. Их смешивание обеспечивает воспламенение смеси. Однако из сопел вырывается не огонь, а раскаленный газ. В этом случае нет никаких противоречий. Такая установка прекрасно работает в вакууме.
Ракетные двигатели бывают нескольких типов. Это жидкостные, твердотопливные, ионные, электрореактивные и ядерные. Первые два вида применяются чаще всего, так как способны давать наибольшую тягу. Жидкостные применяются в космических ракетах, твердотопливные - в межконтинентальных баллистических с ядерным зарядом. Электрореактивные и атомные предназначены для максимально эффективного передвижения в вакууме, и именно на них возлагают максимум надежд. В настоящее время вне тестовых стендов они не применяются.
Однако недавно Роскосмос разместил заказ на разработку орбитального буксира с ядерным двигателем. Это дает повод надеяться на развитие технологии.
Особняком держится узкая группа двигателей орбитального маневрирования. Они предназначены для управления Однако используются не в ракетах, а в космических кораблях. Их недостаточно для полетов, но хватает для маневрирования.
Скорость
К сожалению, в наше время люди приравнивают космические полеты к базовым единицам измерения. С какой скоростью взлетает ракета? Это вопрос не совсем корректен по отношению к Совершенно неважно, с какой скоростью они взлетают.
Ракет существует довольно-таки много, и все из них имеют разную скорость. Те, что предназначены для вывода космонавтов на орбиту, летят медленнее грузовых. Человек, в отличие от груза, ограничен перегрузками. Грузовые же ракеты, например сверхтяжелая Falcon Heavy, взлетает слишком быстро.
Точные единицы скорости посчитать трудно. Прежде всего потому, что они зависят от полезной нагрузки РН (ракеты-носителя). Вполне логично, что РН с полной загрузкой взлетает гораздо медленнее полупустой РН. Однако есть общая величина, которую все ракеты стремятся достигнуть. Это называется космической скоростью.
Существует первая, вторая и, соответственно, третья космическая скорости.
Первая - необходимая скорость, которая позволит двигаться по орбите и не падать на планету. Она составляет 7,9 км в секунду.
Вторая нужна для того, чтобы покинуть земную орбиту и отправиться к орбите другого небесного тела.
Третья же позволит аппарату преодолеть притяжение Солнечной системы и покинуть ее. В настоящее время с такой скоростью летят аппараты "Вояджер-1" и "Вояджер-2". Однако вопреки словам СМИ, они все еще не покинули границы Солнечной системы. С астрономической точки зрения им потребуется не менее 30 000 лет, чтобы достигнуть облака Орта. Гелиопауза же не является границей звездной системы. Это лишь место, в котором солнечный ветер сталкивается с межсистемной средой.
Высота
На какую высоту взлетает ракета? На ту, которая требуется. После достижения гипотетической границы космоса и атмосферы измерять расстояние между кораблем и поверхностью планеты некорректно. После выхода на орбиту корабль находится в другой среде, и дистанция измеряется в величинах расстояния.
Загрузка...