Види космічних апаратів. Сучасні космічні апарати. Малі космічні апарати
Можливо, вимовляючи без будь-яких пояснень хитромудрі слівця, професіонали-ракетники (і зараховуються до них) бачать себе окремою інтелектуальною кастою. Але як бути звичайній людині, яка, цікавлячись ракетами і космосом, намагається відразу опанувати статтю, пересипану незрозумілими скороченнями? Що таке БОКЗ, СОТР чи ДПК? Що таке «м'ятий газ» і чому ракета «пішла за бугор», а носій і космічний корабель — два абсолютно різні вироби — мають одне ім'я «Союз»? До речі, БОКЗ – це не бокс по-олбанськи, а блок визначення координат зірок(у просторіччі — зоряний датчик), СОТР — не шалене скорочення виразу «на порошок зітру», а система забезпечення теплового режиму, а ДПК - не меблевий «дерево-полімерний композит», а що ракетний (і не тільки) дренажно-запобіжний клапан. Але що робити, якщо ні в виносці, ні в тексті немає розшифровок? Це проблема… Причому не так читача, як «написанта» статті: вдруге його не читатимуть! Щоб уникнути цієї гіркої долі, ми взяли на себе скромну працю зі складання короткого словничка ракетно-космічних термінів, скорочень та назв. Зрозуміло, він не претендує на повноту, а в якихось місцях і на строгість формулювань. Але, ми сподіваємося, він допоможе читачеві, який цікавиться космонавтикою. І крім того, словничок можна доповнювати і уточнювати нескінченно — адже космос нескінченний!
Apollo— американська програма висадки людини на Місяць, яка включала також випробувальні польоти астронавтів на тримісному кораблі навколоземною і навколомісячною орбітою в 1968—1972 роках.
Ariane-5- Назва європейської одноразової ракети-носія важкого класу, призначеної для виведення корисних вантажів на навколоземні орбіти та відлітні траєкторії. З 4 червня 1996 року до 4 травня 2017 року виконала 92 місії, з них 88 – цілком успішно.
Atlas V- Назва серії американських одноразових ракет-носіїв середнього класу, створених компанією Lockheed Martin. З 21 серпня 2002 року до 18 квітня 2017 року виконано 71 місію, з них 70 – успішно. Використовується переважно для запуску космічних апаратів на замовлення американських урядових відомств.
ATV(Automated Tranfer Vehicle) - назва європейського одноразового автоматичного транспортного корабля, призначеного для постачання МКС вантажами та здійснювала польоти в період з 2008 по 2014 рік (виконано п'ять місій).
BE-4(Blue Origin Engine) - потужний маршовий рідинний ракетний двигун тягою 250 тс на рівні моря, що працює на кисні і метані і розробляється з 2011 року компанією Blue Origin для встановлення на перспективних ракетах-носіях Vulcan і New Glenn. Позиціонується як заміна російського двигуна РД-180. Перші комплексні вогневі випробування намічені на перше півріччя 2017 року.
CCP(Commercial Crew Program) — сучасна державна американська комерційна пілотована програма, що проводиться NASA та сприяє доступу приватних промислових фірм до технологій вивчення та освоєння космічного простору.
CNSA(China National Space Agency) - англійська абревіатура державного агентства, що здійснює координацію робіт з вивчення та освоєння космічного простору в КНР.
CSA(Canadian Space Agency) - державне агентство, яке здійснює координацію робіт з вивчення космосу в Канаді.
Cygnus- Назва американського одноразового автоматичного транспортного корабля, створеного компанією Orbital для постачання МКС запасами та вантажами. З 18 вересня 2013 року по 18 квітня 2017 року виконано вісім місій, з них сім успішно.
Delta IV- Назва серії американських одноразових ракет-носіїв середнього та важкого класів, створених компанією Boeing в рамках програми EELV. З 20 листопада 2002 року по 19 березня 2017 року проведено 35 місій, з них 34 успішно. В даний час використовується виключно для запуску космічних апаратів на замовлення американських урядових відомств.
Dragon— назва серії американських частково багаторазових транспортних кораблів, які розробляє приватна компанія SpaceX за контрактом з NASA в рамках програми CCP. Здатний як доставляти вантажі на МКС, а й повертати їх назад на Землю. З 8 грудня 2010 року по 19 лютого 2017 року запущено 12 безпілотних кораблів, з них 11 успішно. Початок льотних випробувань пілотованого варіанта намічено на 2018 рік.
Dream Chaser— назва американського багаторазового транспортного орбітального ракетоплану, що розробляється з 2004 року компанією Sierra Nevada для постачання орбітальних станцій запасами та вантажами (а в майбутньому, у семимісцевому варіанті — і для зміни екіпажу). Початок льотних випробувань намічено на 2019 рік.
EELV(Evolved Expendable Launch Vehicle) – програма еволюційного розвитку одноразових ракет-носіїв для використання (насамперед) на користь Міністерства оборони США. У рамках програми, розпочатої в 1995 році, створено носії сімейств Delta IV та Atlas V; з 2015 року до них приєднався Falcon 9.
EVA(Extra-Vehicular Activity) - англійська назва позакорабельної діяльності (ВКД) астронавтів (роботи у відкритому космосі або на поверхні Місяця).
FAA(Federal Aviation Administration) - Федеральне управління цивільної авіації, що регулює в США юридичні питання комерційних космічних польотів.
Falcon 9- Назва серії американських частково багаторазових носіїв середнього класу, створених приватною компанією SpaceX. З 4 червня 2010 року по 1 травня 2017 року проведено 34 пуски ракет трьох модифікацій, з них 31 повністю успішний. Донедавна Falcon 9 служив як виведення на орбіту безпілотних вантажних кораблів Dragon для постачання МКС, так комерційних пусків; зараз включений до програми виведення на орбіту космічних апаратів на замовлення американських урядових відомств.
Falcon Heavy- Назва американської частково багаторазової ракети-носія важкого класу, що розробляється компанією SpaceX на основі щаблів носія Falcon-9. Перший політ заплановано на осінь 2017 року.
Gemini — назва другої американської пілотованої космічної програми, під час якої астронавти на двомісному кораблі здійснювали навколоземні польоти у 1965-1966 роках.
H-2A (H-2B)- Варіанти японської одноразової ракети-носія середнього класу, призначеної для виведення корисних вантажів на навколоземні орбіти та відлітні траєкторії. З 29 серпня 2001 року по 17 березня 2017 року виконано 33 пуски варіанта H-2A (з них 32 успішні) та шість пусків H-2B (усі успішні).
HTV(H-2 Transfer Vehicle), він же «Коуноторі», — назва японського автоматичного транспортного корабля, призначеного для постачання МКС вантажами та польоти з 10 вересня 2009 року (виконано шість місій, за планом залишилося три).
JAXA(Japan Aerospace Exploration Agency) - Агентство, що здійснює координацію робіт з дослідження космічного простору в Японії.
Mercury- Назва першої американської пілотованої космічної програми, в ході якої астронавти на одномісному кораблі здійснювали навколоземні польоти у 1961-1963 роках.
NASA(National Aeronautics and Space Administration) - державне управління, що здійснює координацію робіт з авіації та досліджень космічного простору в США.
New Glenn- Назва частково багаторазової ракети-носія важкого класу, що розробляється компанією Blue Origin для комерційних запусків та використання в місячній транспортній системі. Анонсована у вересні 2016 року, перший запуск планується на 2020-2021 роки.
Orion MPCV(Multi-Purpose Crew Vehicle) - назва багатофункціональних пілотованих кораблів, що розробляються NASA в рамках програми Exploration і призначені для польотів астронавтів на МКС і за межі низької навколоземної орбіти. Початок льотних випробувань намічено на 2019 рік.
Skylab- Назва першої американської космічної станції, на якій у 1973-1974 роках працювали три експедиції астронавтів.
SLS(Space Launch System) - назва американського сімейства ракет-носіїв надважкого класу, що розробляються NASA в рамках програми Exploration і призначених для запуску елементів космічної інфраструктури (включаючи пілотовані кораблі Orion) на відлітні траєкторії. Початок льотних випробувань намічено на 2019 рік.
SpaceShipOne(SS1) - назва експериментального багаторазового суборбітального ракетоплану, створеного фірмою Scaled Composites, який став першим недержавним пілотованим апаратом, що подолав лінію Карману і дістався космосу. Теоретично мав нести екіпаж із трьох осіб, фактично керувався одним пілотом.
SpaceShipTwo(SS2) - назва багаторазового багатомісного (два пілоти та шість пасажирів) суборбітального ракетоплану фірми Virgin Galactic, призначеного для здійснення коротких туристичних подорожей у космос.
Space Shuttle,інакше STS (Space Transportation System) — серія американських багаторазових пілотованих транспортних космічних кораблів, створених на замовлення NASA та Міністерства оборони за державною програмою, які здійснили 135 місій у навколоземний космічний простір у період з 1981 по 2011 рік.
Starliner (CST-100)— назва американського частково багаторазового пілотованого транспортного корабля, який розробляє компанія Boeing за контрактом з NASA в рамках програми CCP. Початок льотних випробувань намічено на 2018 рік.
ULA(United Launch Alliance) - "Об'єднаний пусковий альянс", спільне підприємство, створене в 2006 році компаніями Lockheed Martin і Boeing для економічно ефективної експлуатації ракет-носіїв Delta IV та Atlas V.
Vega- Назва європейської ракети-носія легкого класу, розробленої в міжнародній кооперації за вирішальної участі Італії (компанія Avio) для виведення корисних вантажів на навколоземні орбіти та відлітні траєкторії. З 13 лютого 2012 року по 7 березня 2017 року виконано дев'ять місій (усі успішно).
Vulcan- Назва перспективної американської ракети, призначеної для заміни носіїв Delta IV та Atlas V. Розробляється з 2014 року «Об'єднаним пусковим альянсом» ULA. Перший запуск планується на 2019 рік.
X-15- американський експериментальний ракетоплан, створений фірмою North American на замовлення NASA та Міністерства оборони для вивчення умов польоту на гіперзвукових швидкостях та входу в атмосферу крилатих апаратів, оцінки нових конструкторських рішень, теплозахисних покриттів та психофізіологічних аспектів управління у верхніх шарах атмосфери. Побудовано три ракетоплани, які у 1959—1968 роках здійснили 191 політ, поставивши кілька світових рекордів швидкості та висоти (у тому числі 22 серпня 1963 року досягнуто висоти 107 906 м).
Абляція- Процес винесення маси з поверхні твердого тіла потоком газу, що набігає, супроводжується поглинанням теплоти. Лежить в основі абляційного теплозахисту, оберігаючи конструкцію від перегріву.
«Ангара»- Назва російського КРК, а також сімейства одноразових модульних ракет-носіїв легкого, середнього та важкого класів, призначених для виведення корисних вантажів на навколоземні орбіти та відлітні траєкторії. Перший пуск легкої ракети «Ангара-1.2ПП» відбувся 9 липня 2014 року, перший пуск важкого носія «Ангара-А5» – 23 грудня 2014 року.
Апогей- Найбільш віддалена від центру Землі точка орбіти супутника (природного чи штучного).
Аеродинамічна якість- Безрозмірна величина, відношення підйомної сили літального апарата до сили лобового опору.
Балістична траєкторія— шлях, яким рухається тіло за відсутності на нього аеродинамічних сил.
Балістична ракета - Літальний апарат, який після відключення двигуна і виходу за межі щільних шарів атмосфери летить по балістичній траєкторії.
«Схід»- Назва першого радянського одномісного пілотованого корабля, на якому космонавти здійснювали польоти в період з 1961 по 1963 рік. Також відкрите найменування серії радянських одноразових ракет-носіїв легкого класу, створених на базі міжконтинентальної балістичної ракети Р-7 і використовуваних у період з 1958 по 1991 рік.
«Схід»— назва багатомісної модифікації радянського пілотованого корабля «Схід», на якій космонавти здійснили два польоти у 1964—1965 роках. Також відкрите найменування серії радянських одноразових ракет-носіїв середнього класу, що використовувалися в період з 1963 по 1974 рік.
Газовий ракетний двигун(Газове сопло) - пристрій, який служить для перетворення в тягу потенційної енергії стисненого робочого тіла (газу).
Гібридний ракетний двигун(ГРД) - окремий випадок хімічного реактивного двигуна; пристрій, що використовує для створення тяги хімічну енергію взаємодії компонентів палива, що перебувають у різному агрегатному стані (наприклад, рідкий окислювач та тверде пальне). На такому принципі побудовано двигуни ракетопланів SpaceShipOne та SpaceShipTwo.
Гномон— астрономічний інструмент у вигляді вертикальної стійки, що дозволяє найменшою довжиною тіні визначити кутову висоту сонця на небі, а також напрямок справжнього меридіана. Фотогномон з колірною калібрувальною шкалою служив для документування зразків місячного ґрунту, зібраного під час місій Apollo.
ЕКА(Європейське космічне агентство) - організація, яка здійснює координацію діяльності європейських держав з вивчення космічного простору.
Рідкісний ракетний двигун(ЗРД) - окремий випадок хімічного реактивного двигуна; пристрій, що використовує створення тяги хімічну енергію взаємодії рідких компонентів палива, що зберігаються на борту літального апарату.
Капсула- Одна з назв безкрилого апарату, що спускається штучних супутників і космічних кораблів.
Космічний апаратзагальна назва різних технічних пристроїв, призначених для виконання цільових завдань у космічному просторі.
Космічний ракетний комплекс(КРК) - термін, що характеризує сукупність функціонально пов'язаних елементів (технічного та стартового комплексу космодрому, вимірювальних засобів космодрому, наземного комплексу управління космічного апарату, ракети-носія та розгінного блоку), що забезпечують виведення космічного апарату на цільову траєкторію.
Лінія Карману- Узгоджений на міжнародному рівні умовний кордон космосу, що пролягає на висоті 100 км (62 милі) над рівнем моря.
"Мир"— назва модульної радянської/російської орбітальної космічної станції, яка літала у 1986-2001 роках, приймаючи численні радянські (російські) та міжнародні експедиції.
МКС(Міжнародна космічна станція) — назва пілотованого комплексу, створеного на навколоземній орбіті зусиллями Росії, США, Європи, Японії та Канади для проведення наукових досліджень, пов'язаних з умовами тривалого перебування людини в космічному просторі. Англомовна абревіатура ISS (International Space Station).
Багатоступінчаста (складова) ракета- пристрій, у якого в міру витрати палива відбувається послідовне скидання використаних і непотрібних для подальшого польоту елементів конструкції (ступенів).
М'яка посадка- Дотик космічного апарату поверхні планети або іншого небесного тіла, при якому вертикальна швидкість дозволяє забезпечити збереження конструкції і систем апарату та/або комфортні умови для екіпажу.
Нахилення орбіти- Кут між площиною орбіти природного або штучного супутника і площиною екватора тіла, навколо якого звертається супутник.
Орбіта— траєкторія (найчастіше еліптична), через яку одне тіло (наприклад, природний супутник чи космічний апарат) рухається щодо центрального тіла (Сонця, Землі, Місяця тощо.). У першому наближенні навколоземна орбіта характеризується такими елементами, як спосіб, висота перигею та апогею і період обігу.
Перша космічна швидкість- Найменша швидкість, яку необхідно надати тілу в горизонтальному напрямку біля поверхні планети, щоб воно вийшло на кругову орбіту. Для Землі – приблизно 7,9 км/с.
Перевантаження- Векторна величина, відношення суми сили тяги і/або аеродинамічної сили до ваги літального апарату.
Перігей- Найближча до центру Землі точка орбіти супутника.
Період звернення- Проміжок часу, протягом якого супутник здійснює повний оборот навколо центрального тіла (Сонця, Землі, Місяця і т. д.)
Транспортний корабель нового покоління, що пілотується (ПТК НП) «Федерація»- багаторазовий чотири-шестимісний корабель, що розробляється Ракетно-космічною корпорацією «Енергія» для забезпечення доступу в космос з російської території (з космодрому Східний), доставки людей і вантажів на орбітальні станції, польотів на полярну та екваторіальну орбіту, дослідження Місяця та посадки . Створюється в рамках ФКП-2025, початок льотних випробувань намічено на 2021 рік, перший пілотований політ зі стиковкою з МКС має відбутися у 2023 році.
«Прогрес»— назва серії радянських (російських) безпілотних автоматичних кораблів для доставки палива, вантажів та запасів на космічні станції «Салют», «Мир» та МКС. З 20 січня 1978 року по 22 лютого 2017 року запущено 135 кораблів різних модифікацій, з них 132 успішно.
"Протон-М"- Назва російської одноразової ракети-носія важкого класу, призначеної для виведення корисних вантажів на навколоземні орбіти та відлітні траєкторії. Створено з урахуванням «Протона-К»; Перший політ цієї модифікації відбувся 7 квітня 2001 року. До 9 червня 2016 року виконано 98 пусків, з них 9 повністю та 1 частково невдалих.
Розгінний блок(РБ), найближчий за змістом західний еквівалент - «верхній щабель» (upper stage), - ступінь ракети-носія, призначений для формування цільової траєкторії космічного апарату. Приклади: Centaur (США), Бриз-М, Фрегат, ДМ (Росія).
Ракета-носій- в даний час єдиний засіб виведення корисного навантаження (супутника, зонда, космічного корабля або автоматичної станції) у космічний простір.
Ракета-носій надважкого класу(РН СТК) - умовне найменування російської дослідно-конструкторської розробки, призначеної для створення засобу виведення елементів космічної інфраструктури (включаючи пілотовані кораблі) на відлітні траєкторії (до Місяця та Марса).
Різні пропозиції щодо створення носія надважкого класу на базі модулів ракет «Ангара-А5В», «Енергія 1К» та «Союз-5». Графіка В. Штаніна
Ракетний двигун твердого палива(РДТТ) - окремий випадок хімічного реактивного двигуна; пристрій, який використовує створення тяги хімічну енергію взаємодії твердих компонентів палива, що зберігаються на борту літального апарату.
Ракетоплан- крилатий літальний апарат (літак), що використовує для розгону та/або польоту ракетний двигун.
РД-180- потужний маршовий рідинний ракетний двигун тягою 390 тс на рівні моря, що працює на кисні і гас. Створено російським НВО «Енергомаш» на замовлення американської фірми Pratt and Whitney для встановлення на носії сімейства Atlas III та Atlas V. Серійно виробляється в Росії та поставляється до США з 1999 року.
Роскосмос- Коротка назва Федерального космічного агентства (у період з 2004 по 2015 рік, з 1 січня 2016 - держкорпорація «Роскосмос»), державної організації, яка здійснює координацію робіт з вивчення та освоєння космічного простору в Росії.
«Салют»— назва серії радянських довгострокових орбітальних станцій, які літали навколоземною орбітою в період з 1971 по 1986 рік, приймаючи радянські екіпажі та космонавтів з країн соціалістичної співдружності (програма «Інтеркосмос»), Франції та Індії.
"Союз"- Назва сімейства радянських (російських) багатомісних пілотованих кораблів для польотів навколоземною орбітою. З 23 квітня 1967 по 14 травня 1981 39 кораблів здійснювали політ з екіпажем на борту. Також відкрита назва серії радянських (російських) одноразових ракет-носіїв середнього класу, які використовувалися для запуску корисних навантажень на навколоземні орбіти з 1966 по 1976 рік.
"Союз-ФГ"— назва російської одноразової ракети-носія середнього класу, яка з 2001 року доставляє кораблі — пілотовані (родини «Союз») та автоматичні («Прогрес») — на навколоземну орбіту.
"Союз-2"- Назва сімейства сучасних російських одноразових ракет-носіїв легкого та середнього класу, які з 8 листопада 2004 виводять різні корисні вантажі на навколоземні орбіти та відлітні траєкторії. У варіантах "Союз-ST" з 21 жовтня 2011 року запускається з європейського космодрому Куру у Французькій Гвіані.
"Союз Т"— назва транспортного варіанту радянського пілотованого корабля «Союз», який з квітня 1978 року до березня 1986 року здійснив 15 пілотованих польотів до орбітальних станцій «Салют» та «Світ».
"Союз ТМ"— назва модифікованого варіанта радянського (російського) транспортного пілотованого корабля «Союз», який з травня 1986 року по листопад 2002 року здійснив 33 пілотовані польоти до орбітальних станцій «Мир» та МКС.
«Союз ТМА»- Назва антропометричного варіанта модифікації російського транспортного корабля «Союз», створеного для розширення допустимого діапазону зростання та ваги членів екіпажу. З жовтня 2002 року по листопад 2011 року здійснив 22 пілотовані польоти до МКС.
"Союз ТМА-М"— подальша модернізація російського транспортного корабля «Союз ТМА», яка з жовтня 2010 року до березня 2016 року виконала 20 пілотованих польотів до МКС.
"Союз МС"- Остаточний варіант російського транспортного корабля «Союз», який здійснив першу місію до МКС 7 липня 2016 року.
Суборбітальний політрух по балістичній траєкторії з короткочасним виходом у космічний простір. При цьому швидкість польоту може бути як меншою, так і більшою за місцеву орбітальну (пригадаємо американський зонд Pioneer-3, який мав швидкість вище першої космічної, але все одно впав на Землю).
«Тяньгун»- Назва серії китайських орбітальних пілотованих станцій. Першу (лабораторію «Тяньгун-1») було запущено 29 вересня 2011 року.
«Шеньчжоу»- Назва серії сучасних китайських тримісних пілотованих космічних кораблів для польотів навколоземною орбітою. З 20 листопада 1999 року по 16 жовтня 2016 року запущено 11 кораблів, з них 7 – із космонавтами на борту.
Хімічний реактивний двигун- пристрій, в якому енергія хімічної взаємодії компонентів палива (окислювача та пального) перетворюється на кінетичну енергію реактивного струменя, що створює тягу.
Електричний ракетний двигун(ЕРД) — пристрій, у якому створення тяги робоче тіло (зазвичай що зберігається на борту літального апарату) розганяється з допомогою зовнішнього підведення електричної енергії (нагрів та розширення в реактивному соплі або іонізація і розгін заряджених частинок в електричному (магнітному) полі).
Іонний електроракетний двигун має малу тягу, але більшу економічність, зумовлену високою швидкістю закінчення робочого тіла
Система аварійного порятунку- Сукупність пристроїв для порятунку екіпажу космічного корабля у разі аварії ракети-носія, тобто при виникненні ситуації, в якій неможливе виведення на цільову траєкторію.
Скафандр- Індивідуальний герметичний костюм, що забезпечує умови для роботи та життєдіяльності космонавта в розрідженій атмосфері або в космічному просторі. Розрізняються аварійно-рятувальні та скафандри для позакорабельної діяльності.
Апарат, що спускається (повертається)- Частина космічного апарату, призначена для спуску і посадки на поверхню Землі або іншого небесного тіла.
Фахівці групи пошуку і порятунку розглядають апарат китайського зонда «Чан'е-5-Т1», що спускається, який повернувся на Землю після обльоту Місяця. Фото CNSA
Тяга- Реактивна сила, що приводить в рух літальний апарат, на якому встановлений ракетний двигун.
Федеральна космічна програма(ФКП) - основний документ Російської Федерації, що визначає перелік основних завдань у галузі цивільної космічної діяльності та їх фінансування. Складається десятиліття. Поточна ФКП-2025 діє у період з 2016 до 2025 року.
«Фенікс»— назва дослідно-конструкторської роботи в рамках ФКП-2025 щодо створення ракети-носія середнього класу для використання у складі космічних ракетних комплексів «Байтерек», «Морський старт» та РН СТК.
Характеристична швидкість (ХС, ΔV)- Скалярна величина, що характеризує зміну енергії літального апарату при використанні ракетних двигунів. Фізичний зміст — швидкість (вимірюється в метрах на секунду), яку придбає апарат, рухаючись прямо під дією сили тяги при певних витратах палива. Використовується (у тому числі) для оцінки витрат енергії, необхідних на виконання ракетодинамічних маневрів (потрібна холестерину), або наявної енергетики, що визначається бортовим запасом палива або робочого тіла (розташована холестерину).
Вивіз на старт ракети-носія «Енергія» з орбітальним кораблем «Буран»
"Енергія" - "Буран"— радянський КРК із ракетою-носієм надважкого класу та багаторазовим крилатим орбітальним кораблем. Розроблявся з 1976 як відповідь американській системі Space Shuttle. У період із травня 1987 року по листопад 1988 року здійснив два польоти (з масогабаритним аналогом корисного навантаження та з орбітальним кораблем відповідно). Програму закрито 1993 року.
ЕПАС(експериментальний політ "Аполлон" - "Союз") - спільна радянсько-американська програма, в ході якої в 1975 пілотовані кораблі "Союз" і Apollo здійснили взаємний пошук, стикування і спільний політ навколоземною орбітою. У США відома як ASTP (Apollo-Soyuz Test Project).
План роботи
КОСМІЧНІ АПАРАТИ КОСМІЧНОЇ ТЕХНОЛОГІЇ ТА МАТЕРІАЛОВЕДЕННЯ ФОТОН
КОСМІЧНІ АПАРАТИ КОСМІЧНОЇ МЕДИЦИНИ ТА БІОЛОГІЇ БІОН
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ
КОСМІЧНІ АПАРАТИ ДОСЛІДЖЕННЯ ПРИРОДНИХ РЕСУРСІВ ЗЕМЛІ І КОНТРОЛЮ НАВКОЛИШНЬОГО СЕРЕДОВИЩА СЕРІЇ РЕСУРС-Ф
Для дослідження природних ресурсів Землі та контролю навколишнього середовища розроблена космічна система Ресурс-Ф, яка включає КА Ресурс-Ф1 і Ресурс-Ф2, що є КА серії Зеніт третього покоління.
Загальний вигляд КА Ресурс-Ф1 наведено на рис. 1. Апарат періодично запускається з 1981р. РН Спілка. Маса КА 6300 кг, вага наукової апаратури 800 кг.
Спочатку КА Ресурс-Ф1 виводиться РН на проміжну орбіту. Далі з використанням КДУ формується робоча орбіта в діапазоні висот 250 – 400 км та нахилом до площини екватора 63…83°. Параметри робочих орбіт вибираються із умови забезпечення суцільного покриття поверхні Землі смугами захоплення фотоапаратури з необхідним поперечним перекриттям заданої географічної широті. Підтримка заданого значення поперечного перекриття у процесі польоту КА здійснюється з допомогою проведення відповідних маневрів на орбіті.
КА Ресурс-Ф1 може перебувати на орбіті до 25 діб. У тому числі 11 діб апарат перебуває у черговому режимі, тобто. з вимкненими системою орієнтації та деякими іншими бортовими системами. Наявність чергового режиму дозволяє збільшити термін існування КА на орбіті та забезпечує 2-кратне покриття частини міжвиткового інтервалу, що використовується для повторного фотографування.
Поряд з виконанням основного завдання польоту - проведення фотозйомок Землі, КА типу Ресурс-Ф здатний виводити на орбіту наукову апаратуру для проведення різних експериментів в умовах космічного простору.
Наукова апаратура може знаходитися в апараті, що спускається, і в контейнері наукової апаратури, встановленому на поверхні СА. Наукова апаратура працює у космосі при відкритій кришці контейнера. Перед спуском кришка закривається і наукова апаратура доставляється на Землю. Встановлена зовні КА наукова апаратура не повертається на Землю, інформація з неї може передаватися лише радіотелеметричною системою.
1 – бленда зіркового фотоапарата; 2 - апарат, що спускається; 3 – гальмівна рухова установка; 4 – коригуюча рухова установка; 5 – приладовий відсік
У комплекс дослідницької апаратури КА зондування включено:
Три широкоформатні топографічні апарати КАТЕ-200 з розміром кадру 180х180 мм і фокусною відстанню 200 мм для зйомок у спектральних діапазонах 510 - 600, 600 - 700, 700 - 850 нм, що дозволяють одержувати 5 син кожному апараті по 1800 кадрів);
Два довгофокусні широкоформатні апарати КФА-1000 з розміром кадру 300х300 мм і фокусною відстанню 1000 мм, що ведуть зйомку в спектральному діапазоні 570 - 800 нм, що дозволяють отримувати спектрозональні знімки (в кожному апараті по 1 обробкою може бути покращено до 2 - 4 м.
У складі фотоапаратури КА є зірковий апарат визначення елементів зовнішнього орієнтування КА (фотографування зірок до 5 зіркової величини) з метою координатної прив'язки осей космічного апарату в просторі в момент виконання зйомки та аналізу особливостей його переміщення- Точність визначення кутового положення становить 40 - 60.
Бортовий комплекс управління КА забезпечує проведення багатозональної (КАТЕ-200) і спектрозональної (КФА-1000) зйомок спільно і окремо (передбачено шість різних режимів роботи, що відрізняються один від одного числом фотокамер, що одночасно включаються).
Ширина смуги фотографування та фотографована площа з висоти 250 км становить відповідно 225 км та 27 млн. км 2 при багатозональній зйомці та 147 км та 16 млн. км 2 при спектрозональній зйомці.
Слід зазначити, що діапазон широт спостереження (±83 °) забезпечує практично глобальний огляд земної кулі. Під час польоту з наземних пунктів здійснюється керування та телеметричний контроль роботи космічного апарату.
За допомогою КА типу Ресурс-Ф1 забезпечується отримання високоякісної картографічної інформації в масштабах 1:1000000 та 1:200000.
Основні технічні характеристики КА Ресурс-Ф1 та фотоапаратури наведені в табл.1 та 2.
Схема фотографування КА Ресурс-Ф1 показано на рис.2.
Космічний апарат Ресурс-Ф2, загальний вигляд якого показано на рис. 3, запускається з 1988р. РН Союз і забезпечує синхронну багатозональну та спектрозональну (або кольорову) фотозйомку поверхні Землі з високою роздільною здатністю. Апарат функціонує на навколокругових орбітах в діапазоні висот 210 ... 450 км з нахилом орбіти до площини екватора 63 ° ... 83 ° Маса КА Ресурс-Ф2 6300 ... 6450 кг.
На відміну від КА Ресурс-Ф1, у космічному апараті Ресурс-Ф2 використовується система електроживлення на базі сонячної енергетичної установки, що дозволяє збільшити час активного існування до 30 діб. У КА встановлена високоінформативна багатозональна фотокамера МК-4, яка забезпечує фотографування в чотирьох зонах спектра із шести можливих (див. табл.1). МК-4 дозволяє отримувати багатозональні знімки з роздільною здатністю 5-8 м, спектрозональні знімки з роздільною здатністю 8-12 м. У кожен кадр знімка вдруковується необхідна інформація: номер кадру, код бортового часу, значення фактичної витримки, координатні хрести, фотометричний клин (пристрій для ослаблення світлового потоку).
У складі фотоапаратури КА Ресурс-Ф2 є зіркова камера визначення елементів зовнішнього орієнтування КА. Фотоапаратура дозволяє за необхідності проводити багатозональну зйомку у поєднанні зі спектрозональною та кольоровою фотозйомкою.
Час активного існування (до 30 діб) дає можливість здійснити дво-триразове покриття всього міжвиткового інтервалу, тому тут не передбачається черговий режим.
Основні технічні характеристики КА Ресурс-Ф2 та фотокамери МК-4 наведені у таблицях 3.1 та 3.2.
За допомогою КА Ресурс-Ф2 можливе картографування земної поверхні в масштабі 1:50 000. Проведення фотозйомок із заданим поздовжнім перекриттям забезпечує стереоскопічність знімків.
Доставка інформації на Землю здійснюється, як і в КА Ресурс-Ф1 в апараті, що спускається.
На КА Ресурс-Ф2 може встановлюватись додаткова дослідницька апаратура.
1 - апарат, що спускається; 2 – бленда зіркового фотоапарата; 3 – гальмівна рухова установка; 4 – коригуюча рухова установка; 5 – сонячні батареї; 6 - приладовий відсік.
КОСМІЧНІ АПАРАТИ КОСМІЧНОЇ ТЕХНОЛОГІЇ ТА МАТЕРІАЛОВЕДЕННЯ ФОТОН
Розроблено в ЦСКБ (м Самара) на базі ШСЗ серії Зеніт. Запуск здійснюється РН Союз. Один із останніх апаратів функціонував 18 діб на орбіті з висотою апогею 383 км, висотою перигею 228 км, нахилом i = 62.8°.
КА призначений для проведення експериментів щодо отримання в умовах мікрогравітації кристалів білків та напівпровідникових матеріалів, відпрацювання технології їх дослідно-промислового виробництва (установки Сплав, Каштан). Поряд із радянськими установками для виробництва на орбіті матеріалів з покращеними властивостями на борту КА Фотон встановлювалася (4-20 жовтня 1991 р.) німецька (експеримент Козима-4) та французька (експеримент Седекс) апаратура для проведення аналогічних робіт. Є плани використання КА Фотон у рамках програми EuroKosmos для проведення польотів з розміщенням на борту обладнання для проведення досліджень в умовах мікрогравітації з подальшим поверненням результатів у апараті, що спускається. Передбачається завершити модифікацію апарату КА Фотон, що спускається, встановивши на ньому додаткову прив'язну мікрокапсулу Мірка, що повертається, яка в ході польоту буде розвертатися на орбіті за допомогою троса довжиною 30-50 м.
КОСМІЧНІ АПАРАТИ КОСМІЧНОЇ МЕДИЦИНИ ТА БІОЛОГІЇ БІОН
Розроблено в ЦСКБ (м. Самара) на базі КА серії Зеніт. Основна зовнішня відмітна ознака - відсутність носової коригуючої рухової установки, замість якої встановлено відсік з додатковим корисним навантаженням (рис. 5.1).
На цей час проведено 10 запусків біологічних КА (1966-1993г.). Останній із КА цієї серії Космос 2229 (Біон-10) запущений РН Союз 29 грудня 1993р. і виведено на орбіту з параметрами: висота апогею - 396.8 км, висота перигею - 226 км, спосіб орбіти - 62.8° період звернення - 90.4 хв.
Провідне підприємство з розробки та виготовлення комплексу наукової апаратури - спеціальне конструкторсько-технологічне бюро Біофізприлад МОЗ РФ (м. Санкт-Петербург). Для реалізації програми наукових експериментів у польоті біосупутника було створено комплекс апаратури, що включає:
Дві капсули БІОС-Примат для забезпечення умов утримання та проведення досліджень на мавпах;
Відправка апаратів до Марса та Венери стали буденністю для дослідників NASA та ЕКА. ЗМІ всього світу останнім часом докладно висвітлюють пригоди марсоходів Curiosity та Opportunity. Проте дослідження зовнішніх планет вимагають набагато більшого терпіння вчених. Ракети-носії поки що не мають достатньої потужності, щоб відправити масивні космічні апарати безпосередньо до планет-гігантів. Тому вченим доводиться задовольнятися компактними зондами, які повинні використовувати так звані гравітаційні маневри з обльоту Землі та Венери, щоб отримати достатній імпульс для польоту до пояса астероїдів та за його межі. Переслідування астероїдів і комет є ще складнішим завданням, оскільки в цих об'єктів немає достатньої маси, щоб утримати на своїй орбіті космічні апарати, що швидко рухаються. Проблемою також є джерела енергії, що мають достатню ємність, щоб живити апарат.
Загалом, всі ці місії, метою яких є вивчення зовнішніх планет, дуже амбітні і тому заслуговують на особливу увагу. Look At Me розповідає про тих, що діють нині.
New Horizons
("Нові горизонти")
Ціль:вивчення Плутона, його супутника Харона та пояса Койпера
Тривалість: 2006-2026
Дальність польоту: 8,2 млрд км
Бюджет:близько $650 млн
Одна з найцікавіших місій NASA націлена на вивчення Плутоната його супутника Харона. Спеціально для цього космічне агентство 19 січня 2006 запустило апарат New Horizons. Автоматична міжпланетна станція у 2007 році пролетіла Юпітер, зробивши біля нього гравітаційний маневр, який дозволив прискоритись завдяки полю тяжіння планети. Найближча точка зближення апарату з системою Плутон – Харон відбудеться 15 липня 2015 року – у цей же момент New Horizons виявиться у 32 рази далі від Землі, ніж Земля від Сонця.
У 2016-2020 роках апарат, ймовірно, вивчить об'єкти пояса Койпера- області Сонячної системи, схожої на пояс астероїдів, але приблизно в 20 разів ширше і масивніше за нього. Через дуже обмежений запас палива ця частина місії досі під питанням.
Розробка автоматичної міжпланетної станції New Horizons Pluto-Kuiper Belt стартувала ще на початку 90-х, але незабаром проект опинився під загрозою закриття через проблеми з фінансуванням. Влада США віддала пріоритети місіям до Місяця та Марса. Але через те, що атмосфера Плутона перебуває під загрозою замерзання (через поступове видалення від Сонця),конгрес надав потрібні кошти.
Маса апарату - 478 кг, включаючи близько 80 кг палива. Розміри – 2,2×2,7×3,2 метра
New Horizons обладнаний комплексом зондування PERSI, що включає оптичні прилади для зйомки у видимому, інфрачервоному та ультрафіолетовому діапазонах, аналізатор космічного вітру SWAP, радіоспектрометр енергійних частинок EPSSI, блок з двометровою антеною для вивчення атмосфери Плутона і «студентський лічильник пилу» SDC для вимірювання.
На початку липня 2013 року камера апарату сфотографувала Плутонта його найбільший супутник Харон з відстані 880 млн кілометрів. Поки фотографії не можна назвати вражаючими, але фахівці обіцяють, що 14 липня 2015 року, пролітаючи повз ціль на відстані 12500 кілометрів, станція зніме одну півкулю Плутона і Харона з роздільною здатністю близько 1 км, а друга - з роздільною здатністю близько 40 км. Також буде проведено спектральні зйомки та створено карту температур поверхні.
«Вояджер-1»
Voyager-1
та її околиць
"Вояджер-1" - Космічний зонд NASA, запущений 5 вересня 1977 рокувивчення зовнішньої частини Сонячної системи. Ось уже 36 років апарат регулярно зв'язується з Мережею далекого космічного зв'язку NASA, відійшовши на відстань 19 млрд кілометрів від Землі. На даний момент він є найдальшим рукотворним об'єктом.
Основну місію «Вояджера-1» завершено 20 листопада 1980 року,після того як апарат вивчив систему Юпітера та систему Сатурна. Це був перший зонд, який представив докладні зображення двох планет та їх супутників.
Останній рік ЗМІ рясніли заголовками про те, що «Вояджер-1» залишив Сонячну систему. 12 вересня 2013 року NASA, нарешті, офіційно оголосило, що «Вояджер-1» перетнув геліопаузу і увійшов до міжзоряного простору. Як очікується, апарат продовжить свою місію до 2025 року.
JUNO(«Юнона»)
Ціль:дослідження Юпітера
Тривалість: 2011-2017
Дальність польоту:понад 1 млрд км
Бюджет:близько $1,1 млрд
Автоматична міжпланетна станція НАСА Juno(«Юнона»)була запущена у серпні 2011 року. Через те, що ракета-носій мала недостатню потужність, щоб вивести апарат прямо на орбіту Юпітера, Juno довелося зробити гравітаційний маневр навколо Землі. Тобто спочатку апарат долетів до орбіти Марса, а потім повернувся до Землі, закінчивши її обліт лише в середині жовтня цього року. Маневр дозволив апарату набрати необхідну швидкість, і зараз він вже перебуває на шляху до газового гіганта, дослідити який він почне 4 липня 2016 року. У першу чергу вчені сподіваються отримати інформацію про магнітне поле Юпітера і про його атмосферу, а також перевірити гіпотезу про наявність у планети твердого ядра.
Як відомо, Юпітер не має твердої поверхні,а під його хмарами лежить шар суміші водню та гелію завтовшки близько 21 тис. км з плавним переходом від газоподібної фази до рідкої. Потім шар рідкого та металевого водню глибиною 30-50 тис. км. У центрі його, за теорією, може ховатися тверде ядро діаметром близько 20 тис. км.
На борту Juno є мікрохвильовий радіометр (MWR), Який фіксує випромінювання, він дозволить дослідити глибокі шари атмосфери Юпітера і дізнатися про кількість аміаку та води в ній. Магнітометр (FGM)та прилад для реєстрації положення щодо магнітного поля планети (ASC)- ці прилади допоможуть вивчити магнітосферу, динамічні процеси у ній, і навіть уявити її тривимірну структуру. Також апарат має спектрометри та інші датчики для дослідження полярних сяйв на планеті.
Внутрішню структуру планується вивчити шляхом вимірювання гравітаційного поля під час програми Gravity Science Experiment
Основна камера космічного корабля JunoCam,яка дозволить відзняти поверхню Юпітера під час максимальних зближень із ним (На висотах 1800-4300 км від хмар)з роздільною здатністю 3-15 км на піксель. Інші зображення матимуть значно нижчу роздільну здатність (близько 232 км на піксель).
Камера вже була успішно протестована – вона сфотографувала Землю
та Місяць під час обльоту апарату. Зображення було викладено у Мережу вивчення любителями і ентузіастами. Отримані зображення також будуть змонтовані разом у ролик, який продемонструє обертання Місяця навколо Землі з безпрецедентної точки огляду – прямо із глибокого космосу. За словами фахівців з NASA, «це дуже відрізнятиметься від усього, що коли-небудь раніше бачили звичайні люди».
«Вояджер-2»
Voyager-2
Досліджує зовнішню частину Сонячної системи та міжзоряного простору
"Вояджер-2" - космічний зонд, запущений NASAА 20 серпня 1977 року,який досліджує зовнішню частину Сонячної системи та міжзоряного простору в кінцевому підсумку. Фактично апарат був запущений до Вояджера-1, але той набрав швидкість і в результаті обігнав його. Зонд діє протягом 36 років, 2 місяців та 10 днів. Космічний апарат, як і раніше, отримує і передає дані через Мережі далекого космічного зв'язку.
Станом на кінець жовтня 2013 року він знаходиться на відстані 15 млрд кілометрів від Землі. Його основна місія закінчилася 31 грудня 1989 року, після того, як він успішно досліджував системи Юпітера, Сатурна, Урана та Нептуна. Очікується, що "Вояджер-2" продовжить передавати слабкі радіограми як мінімум до 2025 року.
DAWN
(«Доун», «Зоря»)
Ціль:дослідження астероїда Веста та протопланети Церера
Тривалість: 2007-2015
Дальність польоту: 2,8 млрд км
Бюджет:понад $500 млн
DAWN - автоматична космічна станція,яка була запущена в 2007 році для вивчення двох найбільших об'єктів у поясі астероїдів – Вести та Церери. Вже 6 років апарат борознить простору космосу дуже далеко від Землі - між орбітами Марса і Юпітера.
2009 року він провів маневр у гравітаційному полі Марса, набравши додаткову швидкість, і вже до серпня 2011 року за допомогою іонних двигунів вийшов на орбіту астероїда Вести, де провів 14 місяців, супроводжуючи об'єкт на його шляху навколо Сонця.
На борту DAWN встановлені дві чорно-білі матриці. (1024×1024 пікселів)з двома об'єктивами та кольоровими фільтрами. Також є детектор нейтронів та гамма-квантів. (GraND)і спектрометр видимого та інфрачервоного діапазонів (VIR), що аналізує склад поверхні астероїдів
Веста - один із найбільших астероїдіву головному астероїдному поясі. Серед астероїдів посідає перше місце за масою та друге за розміром після Палади
Незважаючи на те, що апарат має досить скромне оснащення (в порівнянні з вищеописаними), він відзняв поверхню Вести з максимально можливою роздільною здатністю - до 23 метрів на піксель. Всі ці зображення будуть використані для створення картки Вести високої роздільної здатності.
Одне з цікавих відкриттів DAWN полягає в тому, що Веста має базальтову кору та ядро з нікелю та заліза, також як Земля, Марс чи Меркурій. Це означає, що в ході формування тіла відбувся розподіл його неоднорідного складу під впливом гравітаційних сил. Те саме відбувається з усіма об'єктами на шляху їхнього перетворення з космічного каменю на планету.
Dawn також підтвердив гіпотезу про те, що Веста є джерелом метеоритів, виявлених на Землі та Марсі. Ці тіла, на думку вчених, утворилися після стародавнього зіткнення Вести з іншим великим космічним об'єктом, після чого вона мало не розлетілася на шматки. Про цю подію свідчить глибокий слід на поверхні Вести, відомий як кратер Реясільвія.
Наразі DAWN знаходиться на шляху до свого наступного пункту призначення – карликової планети Церера, на орбіті якої він опиниться лише у лютому 2015 року. Спочатку апарат наблизиться на відстань 5900 км від поверхні, покритої льодом, а протягом наступних 5-ти місяців скоротить його до 700 км.
Докладніше вивчення двох даних «зародків планет» дозволить глибше зрозуміти процес формування Сонячної системи.
«Кассіні-Гюйгенс»
відправлено до системи Сатурна
«Кассіні-Гюйгенс» - космічний апарат, створений nASA таЄвропейським космічним агентством був відправлений у систему Сатурна. Стартував у 1997 році, апарат двічі облетів Венеру (26 квітня 1998 р. та 24 червня 1999 р.), один раз - Землю (18 серпня 1999 р.), один раз – Юпітер (30 грудня 2010 р.). Під час зближення з Юпітером Кассіні проводив скоординовані спостереження разом із «Галілеєм». 2005 року апарат спустив зонд «Гюйгенс» на супутник Сатурна - Титан. Висадка пройшла успішно, і апарат відкрив дивний новий світметанових каналів та басейнів. Станція Кассініу своїй стала першим штучним супутником Сатурна. Її місія була розширена і прогнозується, що вона закінчиться 15 вересня 2017 року, після 293 повних обертів навколо Сатурна.
Rosetta(«Розетта»)
Ціль:дослідження комети 67P/Чурюмова - Герасименко та кількох астероїдів
Тривалість: 2004-2015
Дальність польоту: 600 млн км
Бюджет:$1,4 млрд
Rosetta – це космічний апарат, запущений у березні 2004 року.Європейським Космічним Агентством (ЕКА)для дослідження комети 67P/Чурюмова – Герасименко та розуміння того, як виглядала Сонячна система до формування планет.
Rosetta складається з двох частин- зонда Rosetta Space Probe і апарата Philae, що спускається. («Філа»). За 9 років, проведених у космосі, він облетів Марс, потім повернувся, щоб здійснити маневр навколо Землі, і у вересні 2008 року наблизився до астероїда Штейнс, зробивши знімки 60% його поверхні. Потім апарат знову повернувся до Землі, облетів її, щоб набрати додаткову швидкість, і в липні 2010 року зустрівся з астероїдом Лютеція.
У липні 2011 року Rosetta був переведений в «сплячий» режим,а його внутрішній «будильник» встановлено на 20 січня 2014 року, на 10:00 за Грінвічем. Після пробудження Rosetta перебуватиме на відстані 9 млн кілометрів від своєї кінцевої мети – комети Чурюмова – Герасименко.
після наближення до кометиапарат повинен відправити до неї апарат Philae, що спускається
Як кажуть фахівці ЄКА, наприкінці травня наступного року Rosetta виконає свої основні маневри перед зустріччю з кометою в серпні. Перші знімки далекого об'єкта вчені отримають вже у травні, що значно допоможе розрахувати становище комети та її орбіту. У листопаді 2014 року, після наближення до комети, апарат повинен запустити до неї апарат Philae, що спускається, який зачепиться за крижану поверхню за допомогою двох гарпунів. Після висадки апарат збере зразки матеріалу ядра, визначить його хімічний склад та параметри, а також вивчить інші особливості комети: швидкість обертання, орієнтацію та зміни активності комети.
Оскільки більшість комет сформувалися одночасно із Сонячної системою (приблизно 4,6 мільярда років тому вони), є найважливішими джерелами інформації у тому, як формувалася і як розвиватиметься наша Система далі. Також Rosetta допоможе відповісти на питання, чи можливо те, що саме комети, які стикалися із Землею протягом мільярдів років, принесли на нашу планету воду та органічні речовини.
Міжнародний Кометний Дослідник (ICE)
Дослідження Сонячної системи
та її околиць
Міжнародний комітетний дослідник (ICE) (Раніше відомий, як «Експлорер-59»)- апарат, запущений 12 серпня 1978 року у рамках програми співробітництва NASA та ЕКА. Спочатку програма була націлена на вивчення взаємодії між магнітним полем Землі та сонячним вітром. У ній брали участь три космічні апарати: пара ISEE-1 та ISEE-2 та геліоцентричний космічний апарат ISEE-3 (пізніше перейменований на ICE).
"Експлорер-59" змінив назву на "Міжнародний Кометний Дослідник" 22 грудня 1983 року. Цього дня, після гравітаційного маневру навколо Місяця, космічний апарат вийшов на геліоцентричну орбіту, щоб перехопити комету 21P/Джакобіні-Циннера. Він пролетів через хвіст комети 11 вересня 1985, після чого зблизився з кометою Галлея в березні 1986 року. Таким чином, він став першим космічним апаратом, який досліджував одразу дві комети. Після закінчення місії у 1999 році з апаратом не пов'язувалися, проте 18 вересня 2008 року з ним вдалося успішно встановити контакт. Фахівці планують повернути ICE на орбіту Місяця 10 серпня 2014 року, після чого він, можливо, ще раз досліджує якусь комету.
Космічні апарати - апарати, призначені для реалізації різних завдань у космічному просторі, а також забезпечення можливості проведення різних досліджень безпосередньо на поверхні різних небесних тіл. Такими, наприклад, є штучні супутники Землі, космічні кораблі, орбітальні станції.
Першим космічним апаратом можна назвати перший штучний супутник Землі, виведений на орбіту 4 жовтня 1957 р. Усі космічні апарати можна поділити на навколоземні та міжпланетні. Перші рухаються геоцентричними орбітами і не виходять за межі гравітаційного поля Землі.
За принципом управління всі космічні апарати є або пілотованими (космічні кораблі-супутники, які живуть орбітальні станції), або автоматичними космічними апаратами (штучними супутниками планет Сонячної системи, автоматичними міжпланетними станціями).
На сьогоднішній день зазначені приклади космічних апаратів вже створені та успішно працюють у космічному просторі, а деякі ще перебувають у стадії проектів, як, наприклад, транспортні космічні кораблі багаторазового користування та міжпланетні кораблі, які могли б здійснювати політ та висадку людини на інші планети Сонячної системи . Спектр завдань, розв'язуваних космічними апаратами, дуже великий. Вони можуть використовуватися в планетних та міжпланетних дослідженнях (автоматичні міжпланетні станції та планетоходи), у метеорологічних дослідженнях, а космічні кораблі та орбітальні станції, наприклад, забезпечують можливість життєдіяльності людини у космічному просторі.
Сучасні космічні апарати використовують різні ракетні двигуни для виведення на потрібну орбіту, після чого ракетні двигуни задіяні лише у разі потреби (для корекції траєкторії, гальмування при посадці), а решту часу роботи космічний апарат рухається за інерцією, за законами небесної механіки.
Відмінною особливістю більшості космічних апаратів вважається здатність тривалого перебування в умовах космічного простору та самостійного функціонування без безпосередньої участі людини. За багатьма характеристиками такі апарати схожі на природні небесні тіла, що також рухаються за загальними законами механіки. Багато хто оснащений спеціальними системами астроорієнтації, корекції траєкторій, системами регулювання теплового режиму, різною бортовою апаратурою, системою радіозв'язку із Землею.
Зазвичай космічний апарат має радіаційну поверхню, яка є радіатор-випромінювач, що володіє великим власним випромінюванням тепла при малому коефіцієнті поглинання. Практично всі системи космічного апарату мають бути захищені від радіаційного випромінювання, що досягається шляхом нанесення спеціальних захисних покриттів. Для захисту від дрібних метеорних частинок поверхні та оптичних об'єктів апарату всі зовнішні елементи покриті спеціальними захисними екранами (мають особливу обробку поверхні).
Космічні апарати у всьому своєму різноманітті - одночасно гордість та турбота людства. Їхньому створенню передувала багатовікова історія розвитку науки та техніки. Космічна ера, яка дозволила людям з боку поглянути на світ, в якому вони живуть, піднесла нас на новий щабель розвитку. Ракета у космосі сьогодні – це не мрія, а предмет турбот висококласних фахівців, перед якими стоять завдання щодо удосконалення існуючих технологій. Про те, які види космічних апаратів виділяють і чим вони відрізняються один від одного, йтиметься в статті.
Визначення
Космічні апарати – узагальнена назва для будь-яких пристроїв, призначених для роботи в умовах космосу. Є кілька варіантів їхньої класифікації. У найпростішому випадку виділяють космічні апарати пілотовані та автоматичні. Перші, у свою чергу, поділяються на космічні кораблі та станції. Різні за своїми можливостями та призначенням, вони подібні багато в чому за будовою та обладнанням.
Особливості польоту
Будь-який космічний апарат після старту проходить через три основні стадії: виведення на орбіту, власне політ та посадка. Перший етап передбачає розвиток апаратом швидкості, яка потрібна на виходу у космічний простір. Щоб потрапити на орбіту, її значення має бути 7,9 км/с. Повне подолання земного тяжіння передбачає розвиток другої рівної 11,2 км/с. Саме так рухається ракета у космосі, коли її метою є віддалені ділянки простору Всесвіту.
Після звільнення від тяжіння слідує другий етап. У процесі орбітального польоту рух космічних апаратів відбувається за інерцією, з допомогою приданого їм прискорення. Нарешті, стадія посадки передбачає зниження швидкості корабля, супутника чи станції до нуля.
«Начинка»
Кожен космічний апарат оснащується обладнанням під тим завданням, які він покликаний вирішити. Однак основна розбіжність пов'язана з так званим цільовим обладнанням, необхідним для отримання даних і різних наукових досліджень. В іншому оснащення у космічних апаратів схоже. До нього входять такі системи:
- енергозабезпечення - найчастіше постачають космічні апарати необхідною енергією сонячні чи радіоізотопні батареї, хімічні акумулятори, ядерні реактори;
- зв'язок - здійснюється при використанні радіохвильового сигналу, при суттєвому віддаленні Землі особливо важливим стає точне наведення антени;
- життєзабезпечення – система характерна для пілотованих космічних апаратів, завдяки їй стає можливим перебування людей на борту;
- орієнтація – як і будь-які інші кораблі, космічні оснащені обладнанням для постійного визначення власного положення у просторі;
- рух - двигуни космічних апаратів дозволяють вносити зміни до швидкості польоту, а також у його напрямок.
Класифікація
Один із основних критеріїв для поділу космічних апаратів на типи – це режим роботи, що визначає їх можливості. За цією ознакою виділяють апарати:
- що розміщуються на геоцентричній орбіті, або штучні супутники Землі;
- ті, метою яких є вивчення віддалених ділянок космосу, – автоматичні міжпланетні станції;
- використовувані для доставки людей або необхідного вантажу на орбіту нашої планети, називаються вони космічними кораблями, можуть бути автоматичними або пілотованими;
- створені для перебування людей у космосі протягом тривалого періоду, - це;
- що займаються доставкою людей і вантажів з орбіти на поверхню планети, вони називаються спускаються;
- здатні досліджувати планету, безпосередньо розташовуючись її поверхні, і пересуватися нею, - це планетоходы.
Зупинимося докладніше деяких типах.
ШСЗ (штучні супутники Землі)
Першими апаратами, запущеними до космосу, були штучні супутники Землі. Фізика та її закони роблять виведення будь-якого такого пристрою на орбіту непростим завданням. Будь-який апарат повинен подолати тяжіння планети і потім не впасти на неї. Для цього супутникові необхідно рухатися або трохи швидше. Над нашою планетою виділяють умовну нижню межу можливого розташування ШСЗ (проходить на висоті 300 км). Ближче розміщення призведе до досить швидкого гальмування апарату за умов атмосфери.
Спочатку лише ракети-носії могли доставляти на орбіту штучні супутники Землі. Фізика, однак, не стоїть на місці і сьогодні розробляються нові способи. Так, один із найчастіше використовуваних останнім часом методів - запуск з борту іншого супутника. У планах застосування та інших варіантів.
Орбіти космічних апаратів, що обертаються довкола Землі, можуть пролягати на різній висоті. Звичайно, від цього залежить і час, необхідний на одне коло. Супутники, період обігу яких дорівнює добі, розміщуються на так званій Вона вважається найбільш цінною, оскільки апарати, що знаходяться на ній, для земного спостерігача здаються нерухомими, а значить, відсутня необхідність створення механізмів повороту антен.
АМС (автоматичні міжпланетні станції)
Величезна кількість відомостей про різні об'єкти Сонячної системи вчені отримують за допомогою космічних апаратів, що спрямовуються за межі геоцентричної орбіти. Об'єкти АМС - це планети, і астероїди, і комети, і навіть галактики, доступні спостереження. Завдання, які ставляться перед такими апаратами, вимагають величезних знань та сил від інженерів та дослідників. Місії АМС є втіленням технічного прогресу і є одночасно його стимулом.
Пілотований космічний корабель
Апарати, створені для доставки людей до призначеної мети та повернення їх назад, у технологічному плані анітрохи не поступаються описаним видам. Саме до цього типу належить «Схід-1», на якому здійснив свій політ Юрій Гагарін.
Найскладніше завдання для творців пілотованого космічного корабля – забезпечення безпеки екіпажу під час повернення на Землю. Також значною частиною таких апаратів є система аварійного порятунку, де може виникнути потреба під час виведення корабля в космос з допомогою ракети-носія.
Космічні апарати, як і вся космонавтика, постійно вдосконалюються. Останнім часом у ЗМІ можна було часто бачити повідомлення про діяльність зонда «Розетта» та апарату «Філи», що спускається. Вони втілюють усі останні досягнення у галузі космічного кораблебудування, розрахунку руху апарату тощо. Посадка зонда "Філи" на комету вважається подією, порівнянною з польотом Гагаріна. Найцікавіше, що це не вінець можливостей людства. Нас ще чекають нові відкриття та досягнення у плані як освоєння космічного простору, так і будівлі
Завантаження...
