Хронология освоения космоса. Основные этапы развития космонавтики в ссср и ее значение для изучения земли
Пожалуй, развитие космонавтики берёт своё начало в фантастике: людям всегда хотелось летать — не только в воздухе, но и по бескрайним космическим просторам. Как только люди убедились, что земная ось не способна налететь на небесный купол и пробить его, самые пытливые умы начали задаваться вопросом — а что же там, выше? Именно в литературе можно встретить немало упоминаний всевозможных способов отрыва от Земли: не только природные явления типа урагана, но и вполне конкретные технические средства — воздушные шары, сверхмощные пушки, ковры-самолёты, ракеты и прочие костюмы-суперджеты. Хотя первым более или менее реалистичным описанием лётного средства можно назвать миф об Икаре и Дедале.
Постепенно из полёта подражательного (то есть полёта, основанного на подражании птицам) человечество перешло к полёту, основанному на математике, логике и законах физики. Значительная работа авиаторов в лице братьев Райт, Альберта Сантос-Дюмона, Гленна Хаммонда Кёртиса лишь укрепили веру человека в то, что полёт возможен, и рано или поздно холодные мерцающие точки на небе станут ближе, и вот тогда…
Первые упоминания о космонавтике как о науке начались в 30-х годах двадцатого века. Сам термин «космонавтика» появился в названии научного труда Ари Абрамовича Штернфельда «Введение в космонавтику». На родине, в Польше, его трудами научное сообщество не заинтересовалось, зато интерес проявили в России, куда автор и переехал впоследствии. Позже появились другие теоретические работы и даже первые эксперименты. Как наука космонавтика сформировалась лишь в середине 20 века. И кто бы что ни говорил, а дорогу в космос открыла наша Родина.
Основоположником космонавтики считается Константин Эдуардович Циолковский. Когда-то он говорил: «Сначала неизбежно идут: мысль, фантазия, сказка, а за ними шествует точный расчет ». Позже, в1883 году, он высказал мысль о возможности использования реактивного движения для создания межпланетных летательных аппаратов. Но было бы неверно не упомянуть такого человека, как Николай Иванович Кибальчич, который выдвинул саму идею возможности построения ракетного летательного аппарата.
В 1903 году Циолковский публикует научную работу «Исследование мировых пространств реактивными приборами», где он приходит к выводу, что ракеты на жидком топливе могут вывести человека в космос. Расчёты Циолковского показали, что полёты в космос — дело ближайшего будущего.
Чуть позже к работам Циолковского добавились труды зарубежных ракетостроителей: в начале 20-х годов немецкий учёный Герман Оберт также изложил принципы межпланетного полёта. В середине 20-х американец Роберт Годдард начал разрабатывать и построил успешный прототип жидкостного ракетного двигателя.
Труды Циолковского, Оберта и Годдарда стали своеобразным фундаментом, на котором выросло ракетостроение и, позднее, вся космонавтика. Основная научно-исследовательская деятельность велась в трёх странах: в Германии, США и СССР. В Советском Союзе исследовательские работы вели Группа изучения реактивного движения (Москва) и Газодинамическая лаборатория (Ленинград). На их базе в 30-х годах был создан Реактивный институт (РНИИ).
В Германии работали такие специалисты, как Йоханнес Винклер и Вернер фон Браун. Их исследования в области реактивных двигателей дали мощный толчок ракетостроению после второй мировой войны. Винклер долго не прожил, а фон Браун переехал в США и долгое время был самым настоящим отцом космической программы Соединённых Штатов.
В России же дело Циолковского продолжил другой великий русский учёный, Сергей Павлович Королёв.
Именно он создал группу изучения реактивного движения и именно в ней создали и успешно запустили первые отечественные ракеты — ГИРД 9 и 10.
О технологиях, людях, ракетах, развитии двигателей и материалов, решённых проблемах и проделанном пути можно написать столько, что статья получится длиннее расстояния от Земли до Марса, так что опустим часть подробностей и перейдём к самой интересной части — практической космонавтике.
4 октября 1957 года человечество совершило первый успешный запуск космического спутника. Впервые творение рук человеческих проникло за пределы земной атмосферы. В этот день весь мир был поражён успехами советской науки и техники.
Что было доступно человечеству в 1957 году из вычислительной техники? Ну, стоит отметить, что в 1950-х в СССР были созданы первые вычислительные машины, а только в 1957 году в США появился первый компьютер на базе транзисторов (а не радиоламп). Ни о каких гига-, мега- и даже килофлопсах речи не шло. Типичный компьютер того времени занимал пару комнат и выдавал «лишь» пару тысяч операций в секунду (ЭВМ Стрела).
Прогресс космической отрасли был колоссален. Всего за несколько лет точность систем управления ракет-носителей и космических аппаратов выросла настолько, что из погрешности в 20-30 км при выводе на орбиту в 1958 году человек сделал шаг в посадку аппарата на Луне в пятикилометровый радиус к середине 60-х.
Дальше — больше: в 1965 году стало возможным передать на Землю фотографии с Марса (а это расстояние в более чем 200 000 000 километров), а уже в 1980 году — с Сатурна (расстояние — 1 500 000 000 километров!). Говоря о Земле — сейчас совокупность технологий позволяет получать актуальную, достоверную и детальную информацию о природных ресурсах и состоянии окружающей среды
Вместе с освоением космоса шло развитие всех «попутных направлений» — космической связи, телевещания, ретрансляции, навигации и так далее. Спутниковые системы связи стали охватывать практически весь мир, делая возможной двустороннюю оперативную связь с любыми абонентами. Сейчас спутниковый навигатор есть в любой машине (даже в игрушечной), а ведь тогда существование подобного казалось чем-то невероятным.
Во второй половине 20 века началась эра пилотируемых полётов. В 1960-1970-х годах советские космонавты продемонстрировали способность человека работать вне космического корабля, а с 1980-1990-х гг люди стали жить и работать в условиях невесомости чуть ли не годами. Понятное дело, что каждое такое путешествие сопровождалось множеством всевозможных экспериментов — технических, астрономических и так далее.
Огромный вклад в развитие передовых технологий внесли проектирование, создание и использование сложных космических систем. Автоматические космические аппараты, отправляемые в космос (в том числе к другим планетам), по сути дела, являются роботами, которыми управляют с Земли с помощью радиокоманд. Необходимость создания надёжных систем для решения подобных задач привела к более полному пониманию проблемы анализа и синтеза сложных технических систем. Сейчас такие системы находят применение как в космических исследованиях, так и во многих других областях человеческой деятельности.
Взять, к примеру, погоду — привычное дело, в мобильных аппсторах для её вывода существуют десятки и даже сотни приложений. Но где с завидной периодичностью брать снимки облачного покрова Земли, не с самой Земли же? ;) Вот-вот. Сейчас же почти все страны мира для информации о погоде используют космические метеоданные.
Не так фантастически, как 30-40 лет назад звучат слова «космическая кузница». В условиях невесомости можно организовать такое производство, какое просто неосуществимо (или не выгодно) разворачивать в условиях земной гравитации. Например, состояние невесомости можно использовать для получения сверхтонких кристаллов полупроводниковых соединений. Такие кристаллы найдут применение в электронной промышленности для создания нового класса полупроводниковых приборов.
Картинки из моей статьи о производстве процессоров
В отсутствие гравитации свободно парящий жидкий металл и другие материалы легко деформировать слабыми магнитными полями. Это открывает путь для получения слитков любой наперед заданной формы без их кристаллизации в изложницах, как это делается на Земле. Особенность таких слитков - почти полное отсутствие внутренних напряжений и высокая чистота.
| Интересные посты с Хабра: habrahabr.ru/post/170865/ + habrahabr.ru/post/188286/ |
На данный момент во всём мире существует (точнее, функционирует) более десятка космодромов с уникальными наземными автоматизированными комплексами, а также испытательными станциями и всевозможными сложными средствами подготовки к пуску космических аппаратов и ракетоносителей. В России известными на весь мир являются космодромы «Байконур» и «Плесецк», ну и, пожалуй, «Свободный», с которого периодически осуществляются экспериментальные запуски.
В общем… уже сейчас в космосе делается столько всего — иной раз что-нибудь расскажут, не поверишь:)
ПОНАЕХАЛИ!
Москва, метро ВДНХ — с какой стороны ни посмотри, а памятник «Покорителям космоса» нельзя не заметить.
Но не многие знают, что в цокольной части 110-метрового монумента находится интереснейший музей космонавтики, в котором можно во всех подробностях узнать об истории науки: там вам и «Белка» со «Стрелкой», и Гагарин с Терешковой, и скафандры космонавтов с луноходами…
В музее находится (выполненный в миниатюре) Центр управления полётами, где можно наблюдать Международную космическую станцию в реальном времени и осуществлять переговоры с экипажем. Интерактивная кабина «Буран» с системой подвижности и панорамным стереоизображением. Интерактивный познавательный и обучающий класс, выполненный в виде кают. В специальных зонах размещены интерактивные экспонаты, которые включают в себя тренажёры, идентичные тренажёрам в Центре подготовки космонавтов имени Ю. А. Гагарина: тренажёр транспортного космического корабля сближения и стыковки, виртуальный тренажёр международной космической станции, тренажёр пилота поискового вертолета. Ну и, конечно же, куда без всяких кино- и фотоматериалов, архивных документов, личных вещей деятелей ракетно-космической отрасли, предметов нумизматики, филателии, филокартии и фалеристики, произведений изобразительного и декоративно-прикладного искусства…
Суровая реальность
Во время написания этой статьи было приятно освежить в памяти историю, но сейчас всё как-то не так оптимистично, что ли — совсем недавно мы были супербизонами и лидерами космического пространства, а сейчас даже спутник вывести на орбиту не можем… Тем не менее, мы живём в очень интересное время — если раньше малейшие технические продвижения шли годами и десятилетиями, то сейчас технологии развиваются значительно стремительней. Взять тот же интернет — ещё не забыты те времена, когда еле-еле открывались WAP-сайты на двухцветных дисплейчиках телефонов, а сейчас мы можем откуда угодно делать на телефоне (в котором и пикселей-то не видно) что угодно. ЧТО УГОДНО. Пожалуй, лучшим завершением данной статьи будет известное выступление американского комика Louis C. K, «Всё превосходно, но все недовольны»:
Космонавтика как наука, а затем и как практическая отрасль, сформировалась в середине XX века. Но этому предшествовала увлекательная история рождения и развития идеи полета в космос, начало которой положила фантазия, и только затем появились первые теоретические работы и эксперименты.
Так, первоначально в мечтах человека полет в космические просторы осуществлялся с помощью сказочных средств или сил природы (смерчей, ураганов). Ближе к XX веку для этих целей в описаниях фантастов уже присутствовали технические средства - воздушные шары, сверхмощные пушки и, наконец, ракетные двигатели и собственно ракеты. Не одно поколение молодых романтиков выросло на произведениях Ж. Верна, Г. Уэллса, А. Толстого, А. Казанцева, основой которых было описание космических путешествий.Все изложенное фантастами будоражило умы ученых. Так, К.Э. Циолковский говорил: "Сначала неизбежно идут: мысль, фантазия, сказка, а за ними шествует точный расчет". Публикация в начале XX века теоретических работ пионеров космонавтики К.Э. Циолковского, Ф.А. Цандера, Ю.В. Кондратюка, Р.Х. Годдарда, Г. Гансвиндта, Р. Эно-Пельтри, Г. Оберта, В. Гомана в какой-то мере ограничивала полет фантазии, но в то же время вызвала к жизни новые направления в науке - появились попытки определить,что может дать космонавтика обществу и как она на него влияет.
Надо сказать,что идея соединить космическое и земное направления человеческой деятельности принадлежит основателю теоретической космонавтики К.Э. Циолковскому. Когда ученый говорил: "Планета есть колыбель разума, но нельзя вечно жить в колыбели", он не выдвигал альтернативы - либо Земля, либо космос. Циолковский никогда не считал выход в космос следствием какой-то безысходности жизни на Земле. Напротив, он говорил о рациональном преобразовании природы нашей планеты силой разума. Люди, утверждал ученый, "изменят поверхность Земли, ее океаны, атмосферу, растения и самих себя. Будут управлять климатом и будут распоряжаться в пределах Солнечной системы, как на самой Земле, которая еще неопределенно долгое время будет оставаться жилищем человечества".
В СССР начало практических работ по космическим программам связано с именами С.П. Королева и М.К. Тихонравова. В начале 1945 г. М.К. Тихонравов организовал группу специалистов РНИИ по разработке проекта пилотируемого высотного ракетного аппарата (кабины с двумя космонавтами) для исследова-ния верхних слоев атмосферы. В группу вошли Н.Г. Чернышев, П.И. Иванов, В.Н. Галковский, Г.М. Москаленко и др. Проект было решено создавать на базе одноступенчатой жидкостной ракеты, рассчитанной для вертикального полета на высоту до 200 км.
Этот проект (он получил название ВР-190) предусматривал решение следующих задач:
- исследование условий невесомости в кратковременном свободном полете человека в герметичной кабине;
- изучение движения центра масс кабины и ее движения около центра масс после отделения от ракеты-носителя;
- получение данных о верхних слоях атмосферы; проверка работоспособности систем (разделения, спуска, стабилизации, приземления и др.),входящих в конструкцию высотной кабины.
В проекте ВР-190 впервые были предложены следующие решения, нашедшие применение в современных КА:
- парашютная система спуска, тормозной ракетный двигатель мягкой посадки, система разделения с применением пироболтов;
- электроконтактная штанга для упредительного зажигания двигателя мягкой посадки, бескатапультная герметичная кабина с системой обеспечения жизнедеятельности;
- система стабилизации кабины за пределами плотных слоев атмосферы с применением сопел малой тяги.
В целом проект ВР-190 представлял собой комплекс новых технических решений и концепций, подтвержденных теперь ходом развития отечественной и зарубежной ракетно-космической техники. В 1946 г. материалы проекта ВР-190 были доложены М.К. Ти-хонравовым И.В. Сталину. С 1947 г. Тихонравов со своей группой работает над идеей ракетного пакета и в конце 1940-х - начале 1950-х гг. показывает возможность получения первой космической скорости и запуска искусственного спутника Земли (ИСЗ) при помощи разрабатывавшейся в то время в стране ракетной базы. В 1950-1953 гг. усилия сотрудников группы М.К. Тихонравова были направлены на изучение проблем создания составных ракет-носителей и искусственных спутников.
В докладе Правительству в 1954 г. о возможности разработки ИСЗ С.П. Королев писал: "По вашему указанию представляю докладную записку тов. Тихонравова М.К. "Об искусственном спутнике Земли...". В отчете о научной деятельности за 1954 г. С.П. Королев отмечал: "Мы полагали бы возможным провести эскизную разработку проекта самого ИСЗ с учетом ведущихся работ (особенно заслуживают внимания работы М.К. Тихонравова...)".
Развернулись работы по подготовке запуска первого ИСЗ ПС-1. Был создан первый Совет главных конструкторов во главе с С.П. Ко-ролевым, который в дальнейшем и осуществлял руководство кос-мической программой СССР, ставшего мировым лидером в освое-нии космоса. Созданное под руководством С.П. Королева ОКБ-1 -ЦКБЭМ - НПО "Энергия" стало с начала 1950-х гг. центром косми-ческой науки и промышленности в СССР.
Космонавтика уникальна тем, что многое предсказанное сначала фантастами, а затем учеными свершилось воистину с космической скоростью. Всего сорок с небольшим лет прошло со дня запуска пер-вого искусственного спутника Земли, 4 октября 1957 г., а история космонавтики уже содержит серии замечательных достижений, полученных первоначально СССР и США, а затем и другими кос-мическими державами.
Уже многие тысячи спутников летают на орбитах вокруг Земли, аппараты достигли поверхности Луны, Венеры, Марса; научная аппаратура посылалась к Юпитеру, Меркурию, Сатурну для получения знаний об этих удаленных планетах Солнечной системы.
Триумфом космонавтики стал запуск 12 апреля 1961 г. первого человека в космос - Ю.А. Гагарина. Затем - групповой полет, выход человека в космос, создание орбитальных станций "Салют", "Мир"... СССР на долгое время стал ведущей страной в мире по пи-лотируемым программам.
Показательной является тенденция перехода от запуска одиночных КА для решения в первую очередь военных задач к созданию крупномасштабных космических систем в интересах решения широкого спектра задач (в том числе социально-экономических и научных) и к интеграции космических отраслей различных стран.
Чего же достигла космическая наука в XX веке? Для сообщения ракетам-носителям космических скоростей разработаны мощные жидкостные ракетные двигатели. В этой области особенно велика заслуга В.П. Глушко. Создание таких двигателей стало возможным благодаря реализации новых научных идей и схем, практически исключающих потери на привод турбонасосных агрегатов. Разработка ракет-носителей и жидкостных ракетных двигателей способствовала развитию термо-, гидро- и газодинамики, теории теплопередачи и прочности, металлургии высокопрочных и жаростойких материалов, химии топлив, измерительной техники, вакуумной и плазменной технологии. Дальнейшее развитие получили твердотопливные и другие типы ракетных двигателей.
В начале 1950-х гг. советские ученые М.В. Келдыш, В.А. Котельников, А.Ю. Ишлинский, Л.И. Седов, Б.В. Раушенбах и др. разработали математические закономерности и навигационно-баллистическое обеспечение космических полетов.
Задачи, которые возникали при подготовке и реализации космических полетов, послужили толчком для интенсивного развития и таких общенаучных дисциплин, как небесная и теоретическая механика. Широкое использование новых математических методов и создание совершенных вычислительных машин позволило решать самые сложные задачи проектирования орбит космических аппаратов и управления ими в процессе полета, и в результате возникла новая научная дисциплина - динамика космического полета.
Конструкторские бюро, возглавлявшиеся Н.А. Пилюгиным и В.И. Кузнецовым, создали уникальные системы управления ракетно-космической техникой,обладающие высокой надежностью.
В это же время В.П. Глушко, A.M. Исаев создали передовую в мире школу практического ракетного двигателестроения. А теоретические основы этой школы были заложены еще в 1930-е гг.,на заре отечественного ракетостроения. И сейчас передовые позиции России в этой области сохраняются.
Благодаря напряженному творческому труду конструкторских бюро под руководством В.М. Мясищева, В.Н. Челомея, Д.А. Полухина были выполнены работы по созданию крупногабаритных особо прочных оболочек. Это стало основой создания мощных межконтинентальных ракет УР-200, УР-500, УР-700,а затем и пилотируемых станций "Салют", "Алмаз", "Мир", моду лей двадцатитонно-го класса "Квант", "Кристалл", "Природа", "Спектр", современных модулей для Международной космической станции (МКС) "Заря" и "Звезда", ракет-носителей семейства "Протон". Творческое со-трудничество конструкторов этих конструкторских бюро и машиностроительного завода им. М.В. Хруничева позволило к началу XXI века создать семейство носителей "Ангара", комплекс малых космических аппаратов и изготовить модули МКС. Объединение КБ и завода и реструктуризация этих подразделений дали возможность создать крупнейшую в России корпорацию - Государственный космический научно-производственный центр им. М.В. Хруничева.
Большая работа по созданию ракет-носителей на базе баллистических ракет была выполнена в КБ "Южное", возглавлявшимся М.К. Янгелем. Надежность этих ракет-носителей легкого класса не знает аналогов в мировой космонавтике. В этом же КБ под руководством В.Ф. Уткина была создана ракета-носитель среднего класса "Зенит" - представитель второго поколения ракет-носителей.
За четыре десятилетия существенно возросли возможности сис-тем управления ракет-носителей и космических аппаратов. Если в 1957-1958 гг. при выведении искусственных спутников на орбиту вокруг Земли доспускалась ошибка в несколько десятков километров, то к середине 1960-х гг. точность систем управления была уже столь высока, что позволила космическому аппарату, запущенному на Луну, совершить посадку на ее поверхности с отклонением от намеченной точки всего на 5 км. Системы управления конструкции Н.А. Пилюгина были одними из лучших в мире.
Большие достижения космонавтики в области космической связи, телевещания, ретрансляции и навигации, переход к высокоскоростным линиям позволили уже в 1965 г. передать на Землю фотографии планеты Марс с расстояния, превышающего 200 млн км, а в 1980 г. изображение Сатурна было передано на Землю с расстояния около 1,5 млрд км. Научно-производственное объединение прикладной механики, многие годы возглавлявшееся М.Ф. Решетневым, первоначально было создано как филиал ОКБ С.П. Королева; это НПО - один из мировых лидеров по разработке космических аппаратов такого назначения.
Создаются спутниковые системы связи, охватывающие практически все страны мира и обеспечивающие двустороннюю оперативную связь с любыми абонентами. Этот вид связи оказался самым надежным и становится все более выгодным. Системы ретрансляции позволяют осуществлять управление космическими группировками с одного пункта на Земле. Созданы и эксплуатируются спутниковые навигационные системы. Без этих систем уже не мыслится сегодня использование современных транспортных средств - торговых судов, самолетов гражданской авиации, военной техники и др.
Произошли качественные изменения и в области пилотируемых полетов. Способность успешно работать вне космического корабля впервые была доказана советскими космонавтами в 1960-1970-х гг., а в 1980-1990-х гг. была продемонстрирована способность человека жить и работать в условиях невесомости в течение года. Во время полетов было проведено также большое число экспериментов - технических, геофизических и астрономических.
Важнейшими являются исследования в области космической медицины и систем жизнеобеспечения. Необходимо глубоко изучить человека и средства жизнеобеспечения тем чтобы определить, что можно поручить человеку в космосе, особенно при продолжительном космическом полете.
Одним из первых космических экспериментов было фотографирование Земли, показавшее, как много могут дать наблюдения из космоса для открытия и разумного использования природных ресурсов. Задачи по разработке комплексов фото- и оптикоэлектронного зондирования земли, картографирования, исследования природных ресурсов, экологического мониторинга, а также по созданию ракет-носителей среднего класса на базе ракет Р-7А выполняет бывший филиал № 3 ОКБ, преобразованный сначала в ЦСКБ, а сегодня в ГРНПЦ "ЦСКБ - Прогресс" во главе с Д.И. Козловым.
В 1967 г. в ходе автоматической стыковки двух беспилотных искусственных спутников Земли "Космос-186" и "Космос-188" была решена крупнейшая научно-техническая проблема встречи и стыковки КА в космосе, позволившая в сравнительно короткие сроки создать первую орбитальную станцию (СССР) и выбрать наиболее рациональную схему полета космических кораблей к Луне с высадкой землян на ее поверхность (США). В 1981 г. был совершен первый полет многоразовой транспортной космической системы "Спейс Шаттл" (США), а в 1991 г. стартовала отечественная система "Энергия" - "Буран".
В целом решение разнообразных задач исследования космоса - от запусков искусственных спутников Земли до запусков межпланетных космических аппаратов и пилотируемых кораблей и станций - дало много бесценной научной информации о Вселенной и планетах Солнечной системы и значительно способствовало техническому прогрессу человечества. Спутники Земли совместно с зонди-рующими ракетами позволили получить детальные данные об околоземном космическом пространстве. Так, при помощи первых искусственных спутников были обнаружены радиационные пояса, в ходе их исследования было глубже изучено взаимодействие Земли с заряженными частицами, испускаемыми Солнцем. Межпланетные космические полеты помогли нам глубже понять природу многих планетарных явлений - солнечного ветра, солнечных бурь, метеоритных дождей и др.
Космические аппараты, запущенные к Луне, передали снимки ее поверхности, сфотографировал и в том числе и ее невидимую с Земли сторону с разрешающей способностью, значительно превосходящей возможности земных средств. Были взяты пробы лунного грун-та, а также доставлены на лунную поверхность автоматические самоходные аппараты "Луноход-1" и "Луноход-2".
Автоматические космические аппараты дали возможность получить дополнительную информацию о форме и гравитационном поле Земли, уточнить тонкие детали формы Земли и ее магнитного поля. Искусственные спутники помогли получить более точные данные о массе, форме и орбите Луны. Массы Венеры и Марса также были уточнены с помощью наблюдений траекторий полетов космических аппаратов.
Большой вклад в развитие передовой техники внесли проектирование, изготовление и эксплуатация очень сложных космических систем. Автоматические космические аппараты, посылаемые к планетам, являются, по сути дела, роботами, управляемыми с Земли посредством радиокоманд. Необходимость разработки надежных систем для решения задач такого рода привела к более совершенному пониманию проблемы анализа и синтеза различных сложных технических систем. Такие системы находят применение как в космических исследованиях, так и во многих других областях человеческой деятельности. Требования космонавтики обусловили необходимость конструирования комплексных автоматических устройств при жестких ограничениях, вызванных грузоподъемностью ракет-носителей и условиями космического пространства, что явилось дополнительным стимулом для быстрого совершенствования автома-тики и микроэлектроники.
В выполнение этих программ большой вклад внесли КБ, руководимые Г.Н. Бабакиным, Г.Я. Гуськовым, В.М. Ковтуненко, Д.И. Козловым, Н.Н. Шереметьевским и др. Космонавтика вызвала к жизни новое направление в технике и строительстве - космодромостроение. Родоначальниками этого направления у нас в стране стали коллективы под руководством круп-ных ученых В.П. Бармина и В.Н. Соловьева. В настоящее время в мире функционирует более десятка космодромов с уникальными наземными автоматизированными комплексами, испытательными станциями и другими сложными средствами подготовки космических аппаратов и ракетносителей к пуску. Россия интенсивно осуществляет запуски с известных всему миру космодромов Байконур и Плесецк, а также проводит экспериментальные пуски с создаваемого на востоке страны космодрома Свободный.
Современные потребности в связи и дистанционном управлении на больших расстояниях привели к развитию высококачественных систем управления и контроля, которые способствовали развитию технических методов слежения за космическими аппаратами и измерения параметров их движения на межпланетных расстояниях, открыв новые области применения спутников. В современной космонавтике это одно из приоритетных направлений. Наземный авто-матизированный комплекс управления, разработанный М.С. Рязанским и Л.И. Гусевым, и сегодня обеспечивает функционирование орбитальной группировки России.
Развитие работ в области космической техники привело к созданию систем космического метеообеспечения, которые с требуемой периодичностью получают снимки облачного покрова Земли и ведут наблюдения в различных диапазонах спектра. Данные метеоспутников являются основой для составления оперативных прогнозов погоды, в первую очередь по большим регионам. В настоящее время практически все страны мира используют космические метеоданные.
Результаты, получаемые в области спутниковой геодезии, особен-но важны для решения военных задач, картирования природных ресурсов, повышения точности траекторных измерений, а также для изучения Земли. С использованием космических средств появляется уникальная возможность решения задач экологического мониторинга Земли и глобального контроля природных ресурсов. Результаты космических съемок оказались эффективным средством наблюдения за развитием посевов сельскохозяйственных культур, выявления заболеваний растительности, измерения некоторых почвенных факторов, состояния водной среды и т.д. Совокупность различных методов космической съемки обеспечивает практически достоверную, полную и детальную информацию о природных ресурсах и состоянии окружающей среды.
Помимо уже определившихся направлений, очевидно, будут развиваться и новые направления использования космической техники, например организация технологических производств, невозможных в земных условиях. Так, невесомость можно использовать для получения кристаллов полупроводниковых соединений. Такие кристаллы найдут применение в электронной промышленности для создания нового класса полупроводниковых приборов. В условиях не-весомости свободно парящий жидкий металл и другие материалы легко деформировать слабыми магнитными полями. Это открывает путь для получения слитков любой наперед заданной формы без их кристаллизации в изложницах, как это делается на Земле. Особенность таких слитков - почти полное отсутствие внутренних напряжений и высокая чистота.
Использование космических средств играет определяющую роль в создании единого информационного пространства России, обеспечении глобальности телекоммуникаций, особенно в период массового внедрения в стране сети Internet. Будущее в развитии Internet - это широкое использование высокоскоростных широкополосных космических каналов связи, ибо в XXI веке обладание и обмен информацией станет не менее важным, чем владение ядерным оружием.
Наша пилотируемая космонавтика нацелена на дальнейшее развитие науки, рациональное использование природных ресурсов Земли, решение задач экологического мониторинга суши и океана. Для этого необходимо создание пилотируемых средств как для полетов на околоземных орбитах, так и для осуществления вековой мечты человечества - полетов к другим планетам.
Возможность осуществления таких замыслов неразрывно связана с решением задач по созданию новых двигателей для полетов в космическом пространстве не требующих значительных запасов топлива, например ионных, фотонных, а также использующих природные силы - силу гравитации,торсионные поля и др.
Создание новых уникальных образцов ракетно-космической техники, а также методов космических исследований, проведение космических экспериментов на автоматических и пилотируемых кораблях и станциях в околоземном космосе, а также на орбитах планет Солнечной системы - благодатная почва объединения усилий ученых и конструкторов разных стран.
В начале XXI века в космическом полете находятся десятки тысяч объектов искусственного происхождения. В их число входят космические аппараты и фрагменты (последние ступени ракет-носителей, обтекатели, переходники и отделяющиеся детали).
Поэтому наряду с остро стоящей проблемой борьбы с загрязнени-ем нашей планеты встанет вопрос борьбы с засорением околоземного космического пространства. Уже в настоящее время одной из проблем является распределение частотного ресурса геостационарной орбиты вследствие ее насыщения К А различного назначения.
Задачи по освоению космического пространства решали и решают в СССР и России ряд организаций и предприятий, возглавляемых плеядой наследников первого Совета главных конструкторов Ю.П. Семеновым, Н.А. Анфимовым, И.В. Барминым, Г.П. Бирюковым, Б.И. Губановым, Г.А. Ефремовым, А.Г. Козловым, Б.И. Каторгиным, Г.Е. Лозино-Лозинским и др.
Вместе с проведением опытно-конструкторских работ развивалось в СССР и серийное производство космической техники. Для создания комплекса "Энергия" - "Буран" в кооперацию по этой работе входило более 1000 предприятий. Директора заводов-изготовителей С.С. Бовкун, А.И. Киселев, И.И. Клебанов, Л.Д. Кучма, А.А. Макаров, В.Д. Вачнадзе, А.А. Чижов и многие другие в короткие сроки отлаживали производство и обеспечивали выпуск продукции. Особо необходимо отметить роль ряда руководителей космической отрасли. Это Д.Ф. Устинов, К.Н. Руднев, В.М. Рябиков, Л.В. Смирнов, С.А. Афанасьев, О.Д. Бакланов, В.Х. Догужиев, О.Н. Шишкин, Ю.Н. Коптев, А.Г. Карась, А.А. Максимов, В.Л. Иванов.
Успешным запуском в 1962 г. "Космоса-4" началось использование космоса в интересах обороны нашей страны. Эта задача решалась сначала НИИ-4 МО, а затем из его состава был выделен ЦНИИ-50 МО. Здесь обосновывалось создание космических систем военного и двойного назначения, в развитие которых определяющий вклад внесли известные военные ученые Т.И. Левин, Г.П. Мельников, И.В. Мещеряков, Ю.А. Мозжорин, П.Е. Эльясберг, И.И. Яцунский и др.
Общепризнано, что применение космических средств позволяет в 1,5-2 раза повысить эффективность действий вооруженных сил. Особенности ведения войн и вооруженных конфликтов кон-ца XX века показали,что роль космоса при решении задач воен-ного противостояния постоянно возрастает. Только космические средства разведки, навигации, связи обеспечивают возможность видения противника на всю глубину его обороны, глобальную связь, высокоточное оперативное определение координат любых объектов,что позволяет вести боевые действия практически "с ходу" на необорудованных в военном отношении территориях и удаленных театрах военных действий. Только использование космических средств позволит обеспечить защиту территорий от ракетно-ядерного нападения любого агрессора. Космос становится основой военного могущества каждого государства - это яркая тенденция нового тысячелетия.
В этих условиях необходимы новые подходы к разработке перспективных образцов ракетно-космической техники, коренным образом отличающихся от существующего поколения космических средств. Так, нынешнее поколение орбитальных средств - это в основном специализированное применение на базе герметичных конструкций, с привязкой к конкретным типам средств выведения. В новом тысячелетии необходимо создание многофункциональных космических аппаратов на базе негерметичных платформ модульной конструкции, разработка унифицированного ряда средств выведения с малозатратной высокоэффективной системой их эксплуатации. Только в этом случае, опираясь на созданный в ракетно-космической отрасли потенциал, Россия в XXI веке сможет значительно ускорить процесс развития своей экономики, обеспечить качественно новый уровень научных исследований, международного сотрудничества, решения социально-экономических проблем и задач укрепления обороноспособности страны, что в конечном счете укрепит ее позиции в мировом сообществе.
Решающую роль в создании российской ракетно-космической науки и техники играли и играют ведущие предприятия ракетно-космической отрасли: ГКНПЦ им. М.В. Хруничева, РКК "Энергия", ЦСКБ, КБОМ, КБТМ и др. Руководство этой работой осуществляется Росавиакосмосом.
В настоящее время российская космонавтика переживает не лучшие дни. Резко снижено финансирование космических программ, ряд предприятий находятся в крайне тяжелом положении. Но российская космическая наука не стоит на месте. Даже в этих сложных условиях российские ученые проектируют космические системы XXI века.
За рубежом начало освоения космического пространства было положено запуском 1 февраля 1958 г. американского КА "Эксплорер-1". Возглавлял американскую космическую программу Вернер фон Браун, являвшийся до 1945 г. одним из ведущих специалистов в области ракетной техники в Германии, а затем работавший в США. Он создал на базе баллистической ракеты "Редстоун" ракету-носитель "Юпитер-С", с помощью которой и был запущен "Эксплорер-1".
20 февраля 1962 г. ракетой-носителем "Атлас", разработанной под руководством К. Боссарта, на орбиту был выведен космический корабль "Меркурий", пилотируемый первым астронавтом США Дж. Тленном. Однако все эти достижения не были полноценными, так как повторяли шаги, уже пройденные советской космонавтикой. Исходя из этого правительство США предприняло усилия, направленные на завоевание лидирующего положения в космической гонке. И в отдельных областях космической деятельности, на отдельных участках космического марафона им это удалось.
Так, США первыми в 1964 г. вывели КА на геостационарную орбиту. Но наибольшим успехом явилась доставка американских астронавтов к Луне на космическом корабле "Аполлон-11" и выход первых людей - Н. Армстронга и Э. Олдрина - на ее поверхность. Это достижение стало возможным благодаря разработке под руководством фон Брауна ракет-носителей типа "Сатурн", созданных в 1964-1967 гг. по программе "Аполлон".
РН "Сатурн" представляли собой семейство двух- и трехступенчатых носителей тяжелого и сверхтяжелого класса, базирующихся на использовании унифицированных блоков. Двухступенчатый вариант "Сатурн-1" позволял выводить на низкую околоземную орбиту полезную нагрузку массой 10,2 т, а трехступенчатый "Сатурн-5" - 139 т (47 т на траекторию полета к Луне).
Крупным достижением в развитии американской космической техники стало создание многоразовой космической системы "Спейс Шаттл" с орбитальной ступенью, обладающей аэродинамическим качеством, первый запуск которой состоялся в апреле 1981 г. И, несмотря на то что все возможности, обеспечиваемые многоразовостью, так и не были полностью использованы, безусловно, это был крупный (хотя и очень дорогостоящий) шаг вперед на пути освоения космоса.
Первые успехи СССР и США побудили некоторые страны к активизации своих усилий в космической деятельности. Американскими носителями были запущены первый английский КА "Ариэль-1" (1962 г.), первый канадский КА "Алуэт-1" (1962 г.), первый итальянский КА "Сан-Марко" (1964 г.). Однако запуски КА чужими носителями ставили страны - владельцы КА в зависимость от США. Поэтому начались работы по созданию собственных носителей. Наибольших успехов на этом поприще достигла Франция, уже в 1965 г. запустившая КА "А-1" собственным носителем "Диаман-А". В дальнейшем, развивая этот успех, Франция разработала семейство носителей "Ариан", являющееся одним из самых рентабельных.
Несомненным успехом мировой космонавтики было осуществление программы ЭПАС, заключительный этап которой - запуск и стыковка на орбите космических кораблей "Союз" и "Аполлон" - был осуществлен в июле 1975 г. Этот полет ознаменовал собой начало международных программ, которые успешно развивались в последнюю четверть XX века и несомненным успехом которых явились изготовление, запуск и сборка на орбите Международной космической станции. Особое значение приобрела международная кооперация в сфере космических услуг, где лидирующее место принадлежит ГКНПЦ им. М.В. Хруничева.
В этой книге авторы на основе своего многолетнего опыта работы в области проектирования и практического создания ракетно-космических систем, анализа и обобщения известных им разработок по космонавтике в России и за рубежом изложили свою точку зрения на развитие космонавтики в XXI веке. Ближайшее будущее определит, правы мы были или нет. Хотелось бы выразить благодарность за ценные советы по содержанию книги академикам РАН Н.А. Анфимову и А.А. Галееву, докторам технических наук Г.М. Тамковичу и В.В. Остроухову.
Авторы благодарят за помощь по сбору материалов и обсуждению рукописи книги доктора технических наук, профессора Б.Н. Родионова, кандидатов технических наук А.Ф. Акимова, Н.В. Васильева, И.Н. Голованева, С.Б. Кабанова, В.Т. Коновалова, М.И. Макарова, A.M. Максимова, Л.С. Медушевского, Е.Г. Трофимова, И.Л. Черкасова, кандидата военных наук С.В. Павлова, ведущих специалистов НИИ КС А.А. Качекана, Ю.Г. Пичурина, В.Л. Светличного, а также Ю.А. Пешнина и Н.Г. Макарову за техническую помощь в подготовке книги. Авторы выражают глубокую признательность за ценные советы по содержанию рукописи кандидатам технических наук Е.И. Моторному, В.Ф. Нагавкину, O.K. Роскину, С.В. Сорокину, С.К. Шаевичу, В.Ю. Юрьеву и директору программы И.А. Глазковой.
Авторы с благодарностью воспримут все замечания, предложения и критические статьи, которые, мы полагаем, последуют после издания книги и еще раз подтвердят, что проблемы космонавтики действительно актуальны и требуют пристального внимания ученых и практиков, а также всех тех, кто живет будущим.
Мысли о проникновении человека в космическое пространство совсем недавно считались нереальными. И все же полет в космос стал реальностью потому, что ему предшествовал и, по-видимому, сопровождал его полет фантазии.
Прошло всего 50 лет с тех пор, как человек «шагнул в космос», а кажется, что это случилось давным-давно. Стали привычными космические полеты, а ведь каждый полет – это героический поступок.
Время меняет темп жизни, каждая эпоха характеризуется конкретными научными открытиями и их практическим использованием. Современное состояние космонавтики, когда на орбитальных станциях в длительных космических полетах работают космонавты, когда по маршруту Земля – орбитальная станция курсируют пилотируемые и автоматические и грузовые транспортные корабли, содержание работ, которые выполняют космонавты, позволяет говорить об исключительно народно-хозяйственном и научном значении практического освоения космоса
Объективный и тщательный контроль за состоянием земной атмосферы возможен только из космоса. Искусственные спутники связи, космическая метеослужба, космическая геологоразведка и многое другое решают важные государственные вопросы и задачи. Из космоса впервые получены сведения о загрязнении озера Байкал, о величине нефтяных пятен в океане, об интенсивном наступлении пустынь на леса и степи.
Главные имена
Люди издавна мечтали о полетах к звездам, они предлагали сотни разнообразных летательных машин, способных преодолеть земное притяжение и выйти в космос. И лишь в 20 веке мечта землян осуществилась…
И огромный вклад в осуществление этой мечты внесли наши соотечественники.
Николай Иванович Кибальчич (1897-1942), уроженец Черниговской губернии – гениальный изобретатель, приговоренный к смертной казни за изготовление бомб, которыми был убит император Александр II. В ожидании исполнения приговора, в казематах Петропавловской крепости, он создал проект ракеты, управляемой человеком, но о его идеях ученые узнали лишь спустя 37 лет, в 1916 году. Некоторые элементы этого проекта настолько хорошо продуманы, что используются и до сих пор.
Константин Эдуардович Циолковский (1857-1935) не был знаком с Н. И. Кибальчичем, однако их можно считать родными братьями хотя бы потому, что оба они были верными сынами России, и потому, что оба были одержимы и проникнуты идеей освоения космического пространства. Великий труженик русской науки и техники К. Э. Циолковский - создатель теории реактивного движения в межпланетном пространстве. Разработал теорию многоступенчатых ракет, орбитальных спутников Земли, подробно рассмотрел возможность путешествия к иным планетам. Величайшая заслуга Циолковского перед человечеством состоит в том, что он открыл людям глаза на реальные пути осуществления космических полетов. В его работе «Исследование мировых пространств реактивными приборами» (1903 г.) дана стройная теория ракетного движения и доказано, что именно ракета явится средством грядущих межпланетных полетов.
Иван Всеволодович Мещерский (1859-1935) родился на два года позже К. Э. Циолковского. Теоретические исследования по механике тел переменной массы (вывел уравнение, которое до сих пор является исходным для определения тяги ракетного двигателя), сыгравшие столь значительную роль в развитии ракетостроения, поставили его имя в одном почетном ряду имен покорителей космоса.
А вот Фридрих Артурович Цандер (1887-1933)), урожененц Латвии, всю свою жизнь посвятил практической реализации идеи осуществления космических полетов. Он создал школу теории и конструирования реактивных двигателей, воспитал много талантливых последователей этого важного дела. Ф. А. Цандера сжигала страсть к космическим полетам. Он не дожил до дня запуска ракеты с его реактивным двигателем ДР-2, проложившей первую космическую трассу.
Сергей Павлович Королев (1907-1966) – главный конструктор ракет, первых искусственных спутников земли и пилотируемых летательных аппаратов. Его таланту, его энергии мы обязаны тем, что первый космический корабль был создан и успешно запущен именно в нашей стране.
С особой гордостью я называю имя своего земляка, Юрия Васильевича Кондратюка. Космическая биография Новосибирска началась с имени этого ученого-самоучки, который в 1929 г. издал результаты своих расчетов в книге «Завоевания межпланетных пространств». Именно на основе его трудов американские астронавты и советские автоматические станции достигали Луны. Война, оборвавшая его жизнь, не дала осуществиться всем его замыслам.
Неоценимый по значимости вклад в развитие космонавтики в нашей стране внес академик Мстислав Всеволодович Келдыш (1911-1978) . Он возглавил решающий участок работ по изучению и освоению космоса. Выявление новых научных и технических задач, новых горизонтов в исследовании космического пространства, вопросы организации и управления полетом - это далеко не полный круг деятельности М. В. Келдыша.
Юрий Алексеевич Гагарин – первый космонавт Земли. Вся страна восхищалась его подвигом. Он стал героем космоса благодаря своей воле, настойчивости и верности мечте, которая зародилась еще в детстве. Трагическая гибель оборвала его жизнь, но след от этой жизни остался навсегда – и на Земле и в космосе.
К сожалению, не могу назвать всех по именам и подробно рассказать обо всех тех ученых, инженерах, летчиках-испытателях и космонавтах, чей вклад в дело освоения космоса огромен. Но без названных имен космонавтика немыслима.(Приложение1)
Хронология событий
4 октября 1957 г. был запущен первый ИСЗ . Масса «Спутника-1» была 83,6 кг. Восемнадцатый Международный конгресс по астронавтике утвердил этот день началом космической эры . Первый спутник «говорил по-русски». «Нью-Йорк таймс» писала: «Этот конкретный символ будущего освобождения человека из-под власти сил, приковывающих его к Земле, создан и запущен советскими учеными и техническими специалистами. Все на Земле должны быть благодарны им. Это подвиг, которым может гордиться все человечество».
1957 и 1958 г.г . стали годами штурма первой космической скорости, годами искусственных спутников Земли. Появилась новая область науки – спутниковая геодезия.
4 января 1959 г . впервые было «преодолено» земное тяготение. Первая лунная ракета «Мечта» сообщила летательному аппарату «Луна-1» массой 361,3 кг вторую космическую скорость (11,2 км/с, стала первым искусственным спутником Солнца. Были решены сложные технические задачи, получены новые данные о радиационном поле Земли и космического пространства. С этого времени началось исследование Луны.
Одновременно продолжалась упорная и кропотливая подготовка к первому в истории Земли полету человека. 12 апреля 1961 г. в кабину космического корабля «Восток» поднялся тот, кому первому в мире предстояло шагнуть в неизведанную бездну космического пространства, гражданин СССР, летчик Военно-Воздушных Сил Юрий Алексеевич Гагарин. Потом были другие «Востоки». А 12 октября 1964 г. началась эпоха «Восходов», которые по сравнению с «Востоками» имели новые кабины, позволяющие космонавтам впервые осуществлять полеты без скафандров, новое приборное оборудование, улучшенные условия обзора, улучшенные системы мягкой посадки: скорость приземления практически доводилась до нуля.
В марте 1965 г . впервые человек вышел в открытый космос. Алексей Леонов летал в космосе рядом с космическим кораблем «Восход-2» со скоростью 28 000 км/ч.
Потом талантливыми головами и золотыми руками было вызвано к жизни новое поколение космических кораблей - «Союзы». На «Союзах» осуществлялось широкое маневрирование, ручная стыковка, была создана первая в мире экспериментальная космическая станция, впервые осуществлен переход из корабля в корабль. На орбитах начали функционировать и нести свою научную вахту орбитальные научные станции типа «Салют». Стыковку с ними осуществляют космические корабли семейства «Союз», технические возможности которых позволяют изменять высоту орбиты, осуществлять поиск другого корабля, сближаться с ним и причаливать. «Союзы» обрели полную свободу в космосе, так как могут осуществить автономный полет без участия наземного командно-измерительного комплекса.
Следует отметить, что в 1969 г. в исследовании космоса произошло событие, сопоставимое по значимости с первым полетом в космос Ю. А. Гагарина. Американский космический корабль «Аполлон-11» достиг Луны, и двое американских астронавтов 21 июля 1969 г. высадились на ее поверхность.
Спутники типа «Молния» проложили радиомост Земля - космос - Земля. Дальний Восток стал близким, так как радиосигналы по маршруту Москва- спутник - Владивосток пробегают за 0,03 с.
1975 год в истории космических исследований был отмечен выдающимся свершением - совместным полетом в космосе советского корабля «Союз» и корабля США «Аполлон».
С 1975 г . функционирует новый вид космического ретранслятора для цветных телепередач - спутник «Радуга».
2 ноября 1978 г. успешно завершен очень длительный в истории космонавтики (140 сут) пилотируемый полет. Космонавты Владимир Коваленок и Александр Иванченков успешно приземлились в 180 км юго-восточнее г. Джезказгана. За время работы их на борту орбитального комплекса «Салют-6» - «Союз» - «Прогресс» выполнена широкая программа научно-технических и медико-биологических экспериментов, проведены исследования природных ресурсов и изучение природной среды.
Отмечу еще одно выдающееся событие в исследовании космоса. 15 ноября 1988г . орбитальный корабль многоразового использования «Буран», выведенный в космос уникальной ракетной системой «Энергия», выполнил двухвитковый полет по орбите вокруг Земли и приземлился на посадочную полосу космодрома Байконур. Впервые в мире посадка корабля многоразового использования осуществлена в автоматическом режиме
В активе нашей космонавтики годичное пребывание на орбите и плодотворная научно-исследовательская деятельность. Длительная космическая командировка на станцию «Мир» закончилась для Владимира Титова и Мусы Макарова успешно. Они благополучно вернулись на родную Землю.
Космонавтика как наука, а затем и как практическая отрасль, сформировалась в середине XX века. Но этому предшествовала увлекательная история рождения и развития идеи полета в космос, начало которой положила фантазия, и только затем появились первые теоретические работы и эксперименты. Так, первоначально в мечтах человека полет в космические просторы осуществлялся с помощью сказочных средств или сил природы (смерчей, ураганов). Ближе к XX веку для этих целей в описаниях фантастов уже присутствовали технические средства - воздушные шары, сверхмощные пушки и, наконец, ракетные двигатели и собственно ракеты. Не одно поколение молодых романтиков выросло на произведениях Ж. Верна, Г. Уэллса, А. Толстого, А. Казанцева, основой которых было описание космических путешествий.
Все изложенное фантастами будоражило умы ученых. Так, К.Э. Циолковский говорил: "Сначала неизбежно идут: мысль, фантазия, сказка, а за ними шествует точный расчет". Публикация в начале XX века теоретических работ пионеров космонавтики К.Э. Циолковского, Ф.А. Цандера, Ю.В. Кондратюка, Р.Х. Годдарда, Г. Гансвиндта, Р. Эно-Пельтри, Г. Оберта, В. Гомана в какой-то мере ограничивала полет фантазии, но в то же время вызвала к жизни новые направления в науке - появились попытки определить,что может дать космонавтика обществу и как она на него влияет.
Надо сказать,что идея соединить космическое и земное направления человеческой деятельности принадлежит основателю теоретической космонавтики К.Э. Циолковскому. Когда ученый говорил: "Планета есть колыбель разума, но нельзя вечно жить в колыбели", он не выдвигал альтернативы - либо Земля, либо космос. Циолковский никогда не считал выход в космос следствием какой-то безысходности жизни на Земле. Напротив, он говорил о рациональном преобразовании природы нашей планеты силой разума. Люди, утверждал ученый, "изменят поверхность Земли, ее океаны, атмосферу, растения и самих себя. Будут управлять климатом и будут распоряжаться в пределах Солнечной системы, как на самой Земле, которая еще неопределенно долгое время будет оставаться жилищем человечества".
В СССР начало практических работ по космическим программам связано с именами С.П. Королева и М.К. Тихонравова. В начале 1945 г. М.К. Тихонравов организовал группу специалистов РНИИ по разработке проекта пилотируемого высотного ракетного аппарата (кабины с двумя космонавтами) для исследова-ния верхних слоев атмосферы. В группу вошли Н.Г. Чернышев, П.И. Иванов, В.Н. Галковский, Г.М. Москаленко и др. Проект было решено создавать на базе одноступенчатой жидкостной ракеты, рассчитанной для вертикального полета на высоту до 200 км.
Этот проект (он получил название ВР-190) предусматривал решение следующих задач:
- исследование условий невесомости в кратковременном свободном полете человека в герметичной кабине;
- изучение движения центра масс кабины и ее движения около центра масс после отделения от ракеты-носителя;
- получение данных о верхних слоях атмосферы; проверка работоспособности систем (разделения, спуска, стабилизации, приземления и др.),входящих в конструкцию высотной кабины.
В проекте ВР-190 впервые были предложены следующие решения, нашедшие применение в современных КА:
- парашютная система спуска, тормозной ракетный двигатель мягкой посадки, система разделения с применением пироболтов;
- электроконтактная штанга для упредительного зажигания двигателя мягкой посадки, бескатапультная герметичная кабина с системой обеспечения жизнедеятельности;
- система стабилизации кабины за пределами плотных слоев атмосферы с применением сопел малой тяги.
В целом проект ВР-190 представлял собой комплекс новых технических решений и концепций, подтвержденных теперь ходом развития отечественной и зарубежной ракетно-космической техники. В 1946 г. материалы проекта ВР-190 были доложены М.К. Ти-хонравовым И.В. Сталину. С 1947 г. Тихонравов со своей группой работает над идеей ракетного пакета и в конце 1940-х - начале 1950-х гг. показывает возможность получения первой космической скорости и запуска искусственного спутника Земли (ИСЗ) при помощи разрабатывавшейся в то время в стране ракетной базы. В 1950-1953 гг. усилия сотрудников группы М.К. Тихонравова были направлены на изучение проблем создания составных ракет-носителей и искусственных спутников.
В докладе Правительству в 1954 г. о возможности разработки ИСЗ С.П. Королев писал: "По вашему указанию представляю докладную записку тов. Тихонравова М.К. "Об искусственном спутнике Земли...". В отчете о научной деятельности за 1954 г. С.П. Королев отмечал: "Мы полагали бы возможным провести эскизную разработку проекта самого ИСЗ с учетом ведущихся работ (особенно заслуживают внимания работы М.К. Тихонравова...)".
Развернулись работы по подготовке запуска первого ИСЗ ПС-1. Был создан первый Совет главных конструкторов во главе с С.П. Ко-ролевым, который в дальнейшем и осуществлял руководство кос-мической программой СССР, ставшего мировым лидером в освое-нии космоса. Созданное под руководством С.П. Королева ОКБ-1 -ЦКБЭМ - НПО "Энергия" стало с начала 1950-х гг. центром косми-ческой науки и промышленности в СССР.
Космонавтика уникальна тем, что многое предсказанное сначала фантастами, а затем учеными свершилось воистину с космической скоростью. Всего сорок с небольшим лет прошло со дня запуска пер-вого искусственного спутника Земли, 4 октября 1957 г., а история космонавтики уже содержит серии замечательных достижений, полученных первоначально СССР и США, а затем и другими кос-мическими державами.
Уже многие тысячи спутников летают на орбитах вокруг Земли, аппараты достигли поверхности Луны, Венеры, Марса; научная аппаратура посылалась к Юпитеру, Меркурию, Сатурну для получения знаний об этих удаленных планетах Солнечной системы.
Триумфом космонавтики стал запуск 12 апреля 1961 г. первого человека в космос - Ю.А. Гагарина. Затем - групповой полет, выход человека в космос, создание орбитальных станций "Салют", "Мир"... СССР на долгое время стал ведущей страной в мире по пи-лотируемым программам.
Показательной является тенденция перехода от запуска одиночных КА для решения в первую очередь военных задач к созданию крупномасштабных космических систем в интересах решения широкого спектра задач (в том числе социально-экономических и научных) и к интеграции космических отраслей различных стран.
Чего же достигла космическая наука в XX веке? Для сообщения ракетам-носителям космических скоростей разработаны мощные жидкостные ракетные двигатели. В этой области особенно велика заслуга В.П. Глушко. Создание таких двигателей стало возможным благодаря реализации новых научных идей и схем, практически исключающих потери на привод турбонасосных агрегатов. Разработка ракет-носителей и жидкостных ракетных двигателей способствовала развитию термо-, гидро- и газодинамики, теории теплопередачи и прочности, металлургии высокопрочных и жаростойких материалов, химии топлив, измерительной техники, вакуумной и плазменной технологии. Дальнейшее развитие получили твердотопливные и другие типы ракетных двигателей.
В начале 1950-х гг. советские ученые М.В. Келдыш, В.А. Котельников, А.Ю. Ишлинский, Л.И. Седов, Б.В. Раушенбах и др. разработали математические закономерности и навигационно-баллистическое обеспечение космических полетов.
Задачи, которые возникали при подготовке и реализации космических полетов, послужили толчком для интенсивного развития и таких общенаучных дисциплин, как небесная и теоретическая механика. Широкое использование новых математических методов и создание совершенных вычислительных машин позволило решать самые сложные задачи проектирования орбит космических аппаратов и управления ими в процессе полета, и в результате возникла новая научная дисциплина - динамика космического полета.
Конструкторские бюро, возглавлявшиеся Н.А. Пилюгиным и В.И. Кузнецовым, создали уникальные системы управления ракетно-космической техникой,обладающие высокой надежностью.
В это же время В.П. Глушко, A.M. Исаев создали передовую в мире школу практического ракетного двигателестроения. А теоретические основы этой школы были заложены еще в 1930-е гг.,на заре отечественного ракетостроения. И сейчас передовые позиции России в этой области сохраняются.
Благодаря напряженному творческому труду конструкторских бюро под руководством В.М. Мясищева, В.Н. Челомея, Д.А. Полухина были выполнены работы по созданию крупногабаритных особо прочных оболочек. Это стало основой создания мощных межконтинентальных ракет УР-200, УР-500, УР-700,а затем и пилотируемых станций "Салют", "Алмаз", "Мир", моду лей двадцатитонно-го класса "Квант", "Кристалл", "Природа", "Спектр", современных модулей для Международной космической станции (МКС) "Заря" и "Звезда", ракет-носителей семейства "Протон". Творческое со-трудничество конструкторов этих конструкторских бюро и машиностроительного завода им. М.В. Хруничева позволило к началу XXI века создать семейство носителей "Ангара", комплекс малых космических аппаратов и изготовить модули МКС. Объединение КБ и завода и реструктуризация этих подразделений дали возможность создать крупнейшую в России корпорацию - Государственный космический научно-производственный центр им. М.В. Хруничева.
Большая работа по созданию ракет-носителей на базе баллистических ракет была выполнена в КБ "Южное", возглавлявшимся М.К. Янгелем. Надежность этих ракет-носителей легкого класса не знает аналогов в мировой космонавтике. В этом же КБ под руководством В.Ф. Уткина была создана ракета-носитель среднего класса "Зенит" - представитель второго поколения ракет-носителей.
За четыре десятилетия существенно возросли возможности сис-тем управления ракет-носителей и космических аппаратов. Если в 1957-1958 гг. при выведении искусственных спутников на орбиту вокруг Земли доспускалась ошибка в несколько десятков километров, то к середине 1960-х гг. точность систем управления была уже столь высока, что позволила космическому аппарату, запущенному на Луну, совершить посадку на ее поверхности с отклонением от намеченной точки всего на 5 км. Системы управления конструкции Н.А. Пилюгина были одними из лучших в мире.
Большие достижения космонавтики в области космической связи, телевещания, ретрансляции и навигации, переход к высокоскоростным линиям позволили уже в 1965 г. передать на Землю фотографии планеты Марс с расстояния, превышающего 200 млн км, а в 1980 г. изображение Сатурна было передано на Землю с расстояния около 1,5 млрд км. Научно-производственное объединение прикладной механики, многие годы возглавлявшееся М.Ф. Решетневым, первоначально было создано как филиал ОКБ С.П. Королева; это НПО - один из мировых лидеров по разработке космических аппаратов такого назначения.
Создаются спутниковые системы связи, охватывающие практически все страны мира и обеспечивающие двустороннюю оперативную связь с любыми абонентами. Этот вид связи оказался самым надежным и становится все более выгодным. Системы ретрансляции позволяют осуществлять управление космическими группировками с одного пункта на Земле. Созданы и эксплуатируются спутниковые навигационные системы. Без этих систем уже не мыслится сегодня использование современных транспортных средств - торговых судов, самолетов гражданской авиации, военной техники и др.
Произошли качественные изменения и в области пилотируемых полетов. Способность успешно работать вне космического корабля впервые была доказана советскими космонавтами в 1960-1970-х гг., а в 1980-1990-х гг. была продемонстрирована способность человека жить и работать в условиях невесомости в течение года. Во время полетов было проведено также большое число экспериментов - технических, геофизических и астрономических.
Важнейшими являются исследования в области космической медицины и систем жизнеобеспечения. Необходимо глубоко изучить человека и средства жизнеобеспечения тем чтобы определить, что можно поручить человеку в космосе, особенно при продолжительном космическом полете.
Одним из первых космических экспериментов было фотографирование Земли, показавшее, как много могут дать наблюдения из космоса для открытия и разумного использования природных ресурсов. Задачи по разработке комплексов фото- и оптикоэлектронного зондирования земли, картографирования, исследования природных ресурсов, экологического мониторинга, а также по созданию ракет-носителей среднего класса на базе ракет Р-7А выполняет бывший филиал № 3 ОКБ, преобразованный сначала в ЦСКБ, а сегодня в ГРНПЦ "ЦСКБ - Прогресс" во главе с Д.И. Козловым.
В 1967 г. в ходе автоматической стыковки двух беспилотных искусственных спутников Земли "Космос-186" и "Космос-188" была решена крупнейшая научно-техническая проблема встречи и стыковки КА в космосе, позволившая в сравнительно короткие сроки создать первую орбитальную станцию (СССР) и выбрать наиболее рациональную схему полета космических кораблей к Луне с высадкой землян на ее поверхность (США). В 1981 г. был совершен первый полет многоразовой транспортной космической системы "Спейс Шаттл" (США), а в 1991 г. стартовала отечественная система "Энергия" - "Буран".
В целом решение разнообразных задач исследования космоса - от запусков искусственных спутников Земли до запусков межпланетных космических аппаратов и пилотируемых кораблей и станций - дало много бесценной научной информации о Вселенной и планетах Солнечной системы и значительно способствовало техническому прогрессу человечества. Спутники Земли совместно с зонди-рующими ракетами позволили получить детальные данные об околоземном космическом пространстве. Так, при помощи первых искусственных спутников были обнаружены радиационные пояса, в ходе их исследования было глубже изучено взаимодействие Земли с заряженными частицами, испускаемыми Солнцем. Межпланетные космические полеты помогли нам глубже понять природу многих планетарных явлений - солнечного ветра, солнечных бурь, метеоритных дождей и др.
Космические аппараты, запущенные к Луне, передали снимки ее поверхности, сфотографировал и в том числе и ее невидимую с Земли сторону с разрешающей способностью, значительно превосходящей возможности земных средств. Были взяты пробы лунного грун-та, а также доставлены на лунную поверхность автоматические самоходные аппараты "Луноход-1" и "Луноход-2".
Автоматические космические аппараты дали возможность получить дополнительную информацию о форме и гравитационном поле Земли, уточнить тонкие детали формы Земли и ее магнитного поля. Искусственные спутники помогли получить более точные данные о массе, форме и орбите Луны. Массы Венеры и Марса также были уточнены с помощью наблюдений траекторий полетов космических аппаратов.
Большой вклад в развитие передовой техники внесли проектирование, изготовление и эксплуатация очень сложных космических систем. Автоматические космические аппараты, посылаемые к планетам, являются, по сути дела, роботами, управляемыми с Земли посредством радиокоманд. Необходимость разработки надежных систем для решения задач такого рода привела к более совершенному пониманию проблемы анализа и синтеза различных сложных технических систем. Такие системы находят применение как в космических исследованиях, так и во многих других областях человеческой деятельности. Требования космонавтики обусловили необходимость конструирования комплексных автоматических устройств при жестких ограничениях, вызванных грузоподъемностью ракет-носителей и условиями космического пространства, что явилось дополнительным стимулом для быстрого совершенствования автома-тики и микроэлектроники.
В выполнение этих программ большой вклад внесли КБ, руководимые Г.Н. Бабакиным, Г.Я. Гуськовым, В.М. Ковтуненко, Д.И. Козловым, Н.Н. Шереметьевским и др. Космонавтика вызвала к жизни новое направление в технике и строительстве - космодромостроение. Родоначальниками этого направления у нас в стране стали коллективы под руководством круп-ных ученых В.П. Бармина и В.Н. Соловьева. В настоящее время в мире функционирует более десятка космодромов с уникальными наземными автоматизированными комплексами, испытательными станциями и другими сложными средствами подготовки космических аппаратов и ракетносителей к пуску. Россия интенсивно осуществляет запуски с известных всему миру космодромов Байконур и Плесецк, а также проводит экспериментальные пуски с создаваемого на востоке страны космодрома Свободный.
Современные потребности в связи и дистанционном управлении на больших расстояниях привели к развитию высококачественных систем управления и контроля, которые способствовали развитию технических методов слежения за космическими аппаратами и измерения параметров их движения на межпланетных расстояниях, открыв новые области применения спутников. В современной космонавтике это одно из приоритетных направлений. Наземный авто-матизированный комплекс управления, разработанный М.С. Рязанским и Л.И. Гусевым, и сегодня обеспечивает функционирование орбитальной группировки России.
Развитие работ в области космической техники привело к созданию систем космического метеообеспечения, которые с требуемой периодичностью получают снимки облачного покрова Земли и ведут наблюдения в различных диапазонах спектра. Данные метеоспутников являются основой для составления оперативных прогнозов погоды, в первую очередь по большим регионам. В настоящее время практически все страны мира используют космические метеоданные.
Результаты, получаемые в области спутниковой геодезии, особен-но важны для решения военных задач, картирования природных ресурсов, повышения точности траекторных измерений, а также для изучения Земли. С использованием космических средств появляется уникальная возможность решения задач экологического мониторинга Земли и глобального контроля природных ресурсов. Результаты космических съемок оказались эффективным средством наблюдения за развитием посевов сельскохозяйственных культур, выявления заболеваний растительности, измерения некоторых почвенных факторов, состояния водной среды и т.д. Совокупность различных методов космической съемки обеспечивает практически достоверную, полную и детальную информацию о природных ресурсах и состоянии окружающей среды.
Помимо уже определившихся направлений, очевидно, будут развиваться и новые направления использования космической техники, например организация технологических производств, невозможных в земных условиях. Так, невесомость можно использовать для получения кристаллов полупроводниковых соединений. Такие кристаллы найдут применение в электронной промышленности для создания нового класса полупроводниковых приборов. В условиях не-весомости свободно парящий жидкий металл и другие материалы легко деформировать слабыми магнитными полями. Это открывает путь для получения слитков любой наперед заданной формы без их кристаллизации в изложницах, как это делается на Земле. Особенность таких слитков - почти полное отсутствие внутренних напряжений и высокая чистота.
Использование космических средств играет определяющую роль в создании единого информационного пространства России, обеспечении глобальности телекоммуникаций, особенно в период массового внедрения в стране сети Internet. Будущее в развитии Internet - это широкое использование высокоскоростных широкополосных космических каналов связи, ибо в XXI веке обладание и обмен информацией станет не менее важным, чем владение ядерным оружием.
Наша пилотируемая космонавтика нацелена на дальнейшее развитие науки, рациональное использование природных ресурсов Земли, решение задач экологического мониторинга суши и океана. Для этого необходимо создание пилотируемых средств как для полетов на околоземных орбитах, так и для осуществления вековой мечты человечества - полетов к другим планетам.
Возможность осуществления таких замыслов неразрывно связана с решением задач по созданию новых двигателей для полетов в космическом пространстве не требующих значительных запасов топлива, например ионных, фотонных, а также использующих природные силы - силу гравитации,торсионные поля и др.
Создание новых уникальных образцов ракетно-космической техники, а также методов космических исследований, проведение космических экспериментов на автоматических и пилотируемых кораблях и станциях в околоземном космосе, а также на орбитах планет Солнечной системы - благодатная почва объединения усилий ученых и конструкторов разных стран.
В начале XXI века в космическом полете находятся десятки тысяч объектов искусственного происхождения. В их число входят космические аппараты и фрагменты (последние ступени ракет-носителей, обтекатели, переходники и отделяющиеся детали).
Поэтому наряду с остро стоящей проблемой борьбы с загрязнени-ем нашей планеты встанет вопрос борьбы с засорением околоземного космического пространства. Уже в настоящее время одной из проблем является распределение частотного ресурса геостационарной орбиты вследствие ее насыщения К А различного назначения.
Задачи по освоению космического пространства решали и решают в СССР и России ряд организаций и предприятий, возглавляемых плеядой наследников первого Совета главных конструкторов Ю.П. Семеновым, Н.А. Анфимовым, И.В. Барминым, Г.П. Бирюковым, Б.И. Губановым, Г.А. Ефремовым, А.Г. Козловым, Б.И. Каторгиным, Г.Е. Лозино-Лозинским и др.
Вместе с проведением опытно-конструкторских работ развивалось в СССР и серийное производство космической техники. Для создания комплекса "Энергия" - "Буран" в кооперацию по этой работе входило более 1000 предприятий. Директора заводов-изготовителей С.С. Бовкун, А.И. Киселев, И.И. Клебанов, Л.Д. Кучма, А.А. Макаров, В.Д. Вачнадзе, А.А. Чижов и многие другие в короткие сроки отлаживали производство и обеспечивали выпуск продукции. Особо необходимо отметить роль ряда руководителей космической отрасли. Это Д.Ф. Устинов, К.Н. Руднев, В.М. Рябиков, Л.В. Смирнов, С.А. Афанасьев, О.Д. Бакланов, В.Х. Догужиев, О.Н. Шишкин, Ю.Н. Коптев, А.Г. Карась, А.А. Максимов, В.Л. Иванов.
Успешным запуском в 1962 г. "Космоса-4" началось использование космоса в интересах обороны нашей страны. Эта задача решалась сначала НИИ-4 МО, а затем из его состава был выделен ЦНИИ-50 МО. Здесь обосновывалось создание космических систем военного и двойного назначения, в развитие которых определяющий вклад внесли известные военные ученые Т.И. Левин, Г.П. Мельников, И.В. Мещеряков, Ю.А. Мозжорин, П.Е. Эльясберг, И.И. Яцунский и др.
Общепризнано, что применение космических средств позволяет в 1,5-2 раза повысить эффективность действий вооруженных сил. Особенности ведения войн и вооруженных конфликтов кон-ца XX века показали,что роль космоса при решении задач воен-ного противостояния постоянно возрастает. Только космические средства разведки, навигации, связи обеспечивают возможность видения противника на всю глубину его обороны, глобальную связь, высокоточное оперативное определение координат любых объектов,что позволяет вести боевые действия практически "с ходу" на необорудованных в военном отношении территориях и удаленных театрах военных действий. Только использование космических средств позволит обеспечить защиту территорий от ракетно-ядерного нападения любого агрессора. Космос становится основой военного могущества каждого государства - это яркая тенденция нового тысячелетия.
В этих условиях необходимы новые подходы к разработке перспективных образцов ракетно-космической техники, коренным образом отличающихся от существующего поколения космических средств. Так, нынешнее поколение орбитальных средств - это в основном специализированное применение на базе герметичных конструкций, с привязкой к конкретным типам средств выведения. В новом тысячелетии необходимо создание многофункциональных космических аппаратов на базе негерметичных платформ модульной конструкции, разработка унифицированного ряда средств выведения с малозатратной высокоэффективной системой их эксплуатации. Только в этом случае, опираясь на созданный в ракетно-космической отрасли потенциал, Россия в XXI веке сможет значительно ускорить процесс развития своей экономики, обеспечить качественно новый уровень научных исследований, международного сотрудничества, решения социально-экономических проблем и задач укрепления обороноспособности страны, что в конечном счете укрепит ее позиции в мировом сообществе.
Решающую роль в создании российской ракетно-космической науки и техники играли и играют ведущие предприятия ракетно-космической отрасли: ГКНПЦ им. М.В. Хруничева, РКК "Энергия", ЦСКБ, КБОМ, КБТМ и др. Руководство этой работой осуществляется Росавиакосмосом.
В настоящее время российская космонавтика переживает не лучшие дни. Резко снижено финансирование космических программ, ряд предприятий находятся в крайне тяжелом положении. Но российская космическая наука не стоит на месте. Даже в этих сложных условиях российские ученые проектируют космические системы XXI века.
За рубежом начало освоения космического пространства было положено запуском 1 февраля 1958 г. американского КА "Эксплорер-1". Возглавлял американскую космическую программу Вернер фон Браун, являвшийся до 1945 г. одним из ведущих специалистов в области ракетной техники в Германии, а затем работавший в США. Он создал на базе баллистической ракеты "Редстоун" ракету-носитель "Юпитер-С", с помощью которой и был запущен "Эксплорер-1".
20 февраля 1962 г. ракетой-носителем "Атлас", разработанной под руководством К. Боссарта, на орбиту был выведен космический корабль "Меркурий", пилотируемый первым астронавтом США Дж. Тленном. Однако все эти достижения не были полноценными, так как повторяли шаги, уже пройденные советской космонавтикой. Исходя из этого правительство США предприняло усилия, направленные на завоевание лидирующего положения в космической гонке. И в отдельных областях космической деятельности, на отдельных участках космического марафона им это удалось.
Так, США первыми в 1964 г. вывели КА на геостационарную орбиту. Но наибольшим успехом явилась доставка американских астронавтов к Луне на космическом корабле "Аполлон-11" и выход первых людей - Н. Армстронга и Э. Олдрина - на ее поверхность. Это достижение стало возможным благодаря разработке под руководством фон Брауна ракет-носителей типа "Сатурн", созданных в 1964-1967 гг. по программе "Аполлон".
РН "Сатурн" представляли собой семейство двух- и трехступенчатых носителей тяжелого и сверхтяжелого класса, базирующихся на использовании унифицированных блоков. Двухступенчатый вариант "Сатурн-1" позволял выводить на низкую околоземную орбиту полезную нагрузку массой 10,2 т, а трехступенчатый "Сатурн-5" - 139 т (47 т на траекторию полета к Луне).
Крупным достижением в развитии американской космической техники стало создание многоразовой космической системы "Спейс Шаттл" с орбитальной ступенью, обладающей аэродинамическим качеством, первый запуск которой состоялся в апреле 1981 г. И, несмотря на то что все возможности, обеспечиваемые многоразовостью, так и не были полностью использованы, безусловно, это был крупный (хотя и очень дорогостоящий) шаг вперед на пути освоения космоса.
Первые успехи СССР и США побудили некоторые страны к активизации своих усилий в космической деятельности. Американскими носителями были запущены первый английский КА "Ариэль-1" (1962 г.), первый канадский КА "Алуэт-1" (1962 г.), первый итальянский КА "Сан-Марко" (1964 г.). Однако запуски КА чужими носителями ставили страны - владельцы КА в зависимость от США. Поэтому начались работы по созданию собственных носителей. Наибольших успехов на этом поприще достигла Франция, уже в 1965 г. запустившая КА "А-1" собственным носителем "Диаман-А". В дальнейшем, развивая этот успех, Франция разработала семейство носителей "Ариан", являющееся одним из самых рентабельных.
Несомненным успехом мировой космонавтики было осуществление программы ЭПАС, заключительный этап которой - запуск и стыковка на орбите космических кораблей "Союз" и "Аполлон" - был осуществлен в июле 1975 г. Этот полет ознаменовал собой начало международных программ, которые успешно развивались в последнюю четверть XX века и несомненным успехом которых явились изготовление, запуск и сборка на орбите Международной космической станции. Особое значение приобрела международная кооперация в сфере космических услуг, где лидирующее место принадлежит ГКНПЦ им. М.В. Хруничева.
В этой книге авторы на основе своего многолетнего опыта работы в области проектирования и практического создания ракетно-космических систем, анализа и обобщения известных им разработок по космонавтике в России и за рубежом изложили свою точку зрения на развитие космонавтики в XXI веке. Ближайшее будущее определит, правы мы были или нет. Хотелось бы выразить благодарность за ценные советы по содержанию книги академикам РАН Н.А. Анфимову и А.А. Галееву, докторам технических наук Г.М. Тамковичу и В.В. Остроухову.
Авторы благодарят за помощь по сбору материалов и обсуждению рукописи книги доктора технических наук, профессора Б.Н. Родионова, кандидатов технических наук А.Ф. Акимова, Н.В. Васильева, И.Н. Голованева, С.Б. Кабанова, В.Т. Коновалова, М.И. Макарова, A.M. Максимова, Л.С. Медушевского, Е.Г. Трофимова, И.Л. Черкасова, кандидата военных наук С.В. Павлова, ведущих специалистов НИИ КС А.А. Качекана, Ю.Г. Пичурина, В.Л. Светличного, а также Ю.А. Пешнина и Н.Г. Макарову за техническую помощь в подготовке книги. Авторы выражают глубокую признательность за ценные советы по содержанию рукописи кандидатам технических наук Е.И. Моторному, В.Ф. Нагавкину, O.K. Роскину, С.В. Сорокину, С.К. Шаевичу, В.Ю. Юрьеву и директору программы И.А. Глазковой.
Авторы с благодарностью воспримут все замечания, предложения и критические статьи, которые, мы полагаем, последуют после издания книги и еще раз подтвердят, что проблемы космонавтики действительно актуальны и требуют пристального внимания ученых и практиков, а также всех тех, кто живет будущим.
История развития отечественной космонавтики
Космонавтика стала делом жизни нескольких поколений наших соотечественников. Российские исследователи были первооткрывателями в этой сфере.
Огромнейший вклад в дело развития космонавтики внес российский ученый, простой учитель уездного училища Калужской губернии Константин Эдуардович Циолковский. Размышляя о жизни в космическом пространстве, Циолковский начал писать научную работу под названием «Свободное пространство». О том, как выйти в космос, ученый пока не знал. В 1902 г. прислал в журнал «Новое обозрение» труд, сопроводив его записью: «Я разработал некоторые стороны вопроса о поднятии в пространство с помощью реактивного прибора, подобного ракете. Математические выводы, основанные на научных данных и много раз проверенные, указывают на возможность с помощью таких приборов подниматься в небесное пространство и, может быть, обосновывать поселения за пределами земной атмосферы».
В 1903 г. этот труд - «Исследование мировых пространств реактивными приборами» - был опубликован. В нем ученый разработал теоретические основы возможности полетов в космос. Эта работа и последующие труды, написанные Константином Эдуардовичем, дают основание нашим соотечественникам считать его отцом российской космонавтики.
Глубокие исследования возможности полетов человека в космос связаны с именами других российских ученых - инженера и самоучки. Каждый из них внес свой вклад в развитие космонавтики. Фридрих Артурович много работ посвятил проблеме создания условий для жизни человека в космосе. Юрий Васильевич разработал многоступенчатый вариант ракеты, предложил оптимальную траекторию вывода ракеты на орбиту. Эти идеи наших соотечественников используются в настоящее время всеми космическими державами, имеют общемировое значение.
Целенаправленное развитие теоретических основ космонавтики как науки и проведение работ по созданию реактивных аппаратов в нашей стране связано с деятельностью в 20–30-х годах Газодинамической лаборатории (ГДЛ) и Групп изучения реактивного движения (ГИРД), а в дальнейшем Реактивного научно-исследовательского института (РНИИ), сформированного на основе ГДЛ и московской ГИРД. В этих организациях активно работали, и другие, а также будущий Главный конструктор ракетно-космических систем, внесший основной вклад в создание первых ракет-носителей (РН), искусственных спутников Земли, пилотируемых космических кораблей (КК). Усилиями специалистов в этих организациях были разработаны первые реактивные аппараты с двигателями на твердом и жидком топливе, проведены их огневые и летные испытания. Было положено начало отечественной реактивной технике.
Работы и исследования по ракетной технике практически во всех возможных областях ее применения до Великой Отечественной войны и даже во время ВОВ велись в нашей стране достаточно широко. Кроме ракет с двигателями на различных видах топлива, был разработан и испытан ракетоплан РП-318-1 на основе планера СК-9 (разработки) и двигателя РДА-1-150 (разработки), показавший принципиальную возможность создания и перспективность реактивной авиации. Были разработаны также различные типы крылатых ракет (классов «земля-земля», «воздух-воздух» и другие), в том числе и с автоматической системой управления. Естественно, широкое развитие в предвоенное время получили только работы по созданию неуправляемых реактивных снарядов. Разработанная простая технология их массового производства позволила гвардейским минометным частям и соединениям внести существенный вклад в дело победы над фашизмом.
13 мая 1946 г. Советом Министров СССР было выпущено основополагающее постановление, предусматривающее создание всей инфраструктуры ракетной промышленности. Значительный упор был сделан, исходя из складывавшейся к этому времени военно-политической обстановки, на создании жидкостных баллистических ракет дальнего действия (БРДД) с перспективой достижения межконтинентальной дальности стрельбы и оснащения их ядерными боезарядами, а также на создании эффективной системы ПВО, базирующейся на зенитных управляемых ракетах и реактивных истребителях-перехватчиках.
Исторически создание ракетно-космической отрасли промышленности было связано с необходимостью разработки боевых ракет в интересах обороны страны. Таким образом, указанным постановлением были фактически созданы все необходимые условия быстрого развития отечественной космонавтики. Началась напряженная работа по становлению ракетно-космической промышленности и техники.
В историю человечества вошли два знаменательных события, связанных с развитием отечественной космонавтики и открывших эпоху практического освоения космоса: запуск на орбиту первого в мире искуственного спутника Земли (ИСЗ) (4 октября 1957 г.) и первый полет человека в космическом корабле по орбите ИСЗ (12 апреля 1961 г.). Роль головной организации в этих работах отводилась Государственному НИИ реактивного вооружения № 88 (НИИ-88), ставшему фактически «альма-матер» для всех ведущих специалистов ракетно-космической отрасли. В его недрах проводились теоретические, проектные и экспериментальные работы по перспективной ракетно-космической технике. Здесь же проектированием БРДД с жидкостным ракетным двигателем (ЖРД) занимался коллектив , возглавляемый Главным конструктором Сергеем Павловичем Королевым; в 1956 г. стал самостоятельной организацией - ОКБ-1 (сегодня это всемирно известная Ракетно-космическая корпорация (РКК) «Энергия» им.).
Выполняя задания правительства по созданию БРДД, нацеливал коллектив на одновременную разработку и выполнение программ изучения и освоения космоса, начиная с научных исследований верхних слоев атмосферы Земли. Поэтому за полетом первой отечественной баллистической ракеты Р-1 (10.10.1948 г.) последовали полеты геофизических ракет Р-1А, Р-1Б, Р-1В и других.
Летом 1957 г. было опубликовано важное правительственное сообщение о проведении в Советском Союзе успешных испытаний многоступенчатой ракеты. «Полет ракеты, - говорилось в сообщении, - проходил на очень большой, до сих пор не достигаемой высоте». Этим сообщением было отмечено создание грозного оружия межконтинентальной баллистической ракеты Р-7 - знаменитой «семерки».
Именно появление «семерки» обеспечивало благоприятную возможность выводить в космос искусственные спутники Земли. Но для этого необходимо было сделать очень много: разработать, построить и испытать двигатели общей мощностью в миллионы лошадиных сил, оснастить ракету сложнейшей системой управления, наконец, построить космодром, откуда ракете предстояло стартовать. Эту труднейшую задачу решили наши специалисты, наш народ, наша страна. Решили первыми в мире.
Все работы по созданию первого искусственного спутника Земли возглавлялись королевским ОКБ-1. Проект спутника несколько раз пересматривался, пока, наконец, не остановились на варианте аппарата, запуск которого мог быть осуществлен с помощью созданной ракеты Р-7 и в сжатые сроки. Факт вывода спутника на орбиту должен был быть зафиксирован всеми странами мира, для чего на спутнике смонтировали радиотехническую аппаратуру .
4 октября 1957 года с космодрома Байконур первый в мире ИСЗ был выведен на околоземную орбиту ракетой-носителем Р-7. Точное измерение параметров орбиты спутника осуществлялось наземными радиотехническими и оптическими станциями. Запуск и полет первого ИСЗ позволили получить данные о продолжительности его существования на орбите около Земли, прохождению радиоволн через ионосферу и влиянию условий космического полета на бортовую аппаратуру.
Развитие ракетно-космических систем шло бурными темпами. Полеты первых искусственных спутников Земли, Солнца, Луны, Венеры, Марса, достижение впервые автоматическими аппаратами поверхности Луны, Венеры, Марса и мягкая посадка на эти небесные тела, фотографирование обратной стороны Луны и передача на Землю изображения лунной поверхности, первый облет Луны и возвращение на Землю автоматического корабля с животными, доставка роботом образцов лунной породы на Землю, исследование поверхности Луны автоматическим луноходом, передача на Землю панорамы Венеры, пролет вблизи ядра кометы Галлея, полеты первых космонавтов - мужчин и женщин, одиночные и групповые в одноместных и многоместных кораблях-спутниках, первый выход космонавта-мужчины, а затем и женщины из корабля в открытый космос, создание первой пилотируемой орбитальной станции, автоматического грузового корабля снабжения, полеты международных экипажей, первые перелеты космонавтов между орбитальными станциями, создание системы «Энергия»-«Буран» с полностью автоматическим возвращением многоразового корабля на Землю, длительная работа первого многозвенного орбитального пилотируемого комплекса и многие другие приоритетные достижения России в освоении космоса вызывают у нас законное чувство гордости.
Первый полет в космос
12 апреля 1961 г. - этот день навсегда вошел в историю человечества: утром с космодрома «Бойконур» мощная ракета-носитель вывела на орбиту первый в истории космический корабль «Восток» с первым космонавтом Земли - гражданином Советского Союза Юрием Алексеевичем Гагариным на борту.
За 1 ч. 48 мин облетел земной шар и благополучно приземлился в окрестности деревни Смеловки Терновского района Саратовской области , за что был награжден Звездой Героя Советского Союза.
По решению Международной авиационной федерации (ФАИ) 12 апреля отмечается Всемирный день авиации и космонавтики. Праздник установлен указом Президиума Верховного Совета СССР от 9 апреля 1962 года.
После полёта Юрий Гагарин непрерывно совершенствовал своё мастерство как лётчик-космонавт, а также принимал непосредственное участие в обучении и тренировке экипажей космонавтов, в руководстве полётами КК «Восток», «Восход», «Союз».
Первый космонавт Юрий Гагарин окончил Военно-воздушную инженерную академию имени (1961–1968), вёл большую общественно-политическую работу , являясь депутатом Верховного Совета СССР 6-го и 7-го созывов, член ЦК ВЛКСМ (избран на 14-м и 15-м съездах ВЛКСМ), президентом Общества советско-кубинской дружбы.
С миссией мира и дружбы Юрий Алексеевич посетил многие страны, ему присуждены золотая медаль им. АН СССР, медаль де Лаво (ФАИ), золотые медали и почётные дипломы международной ассоциации (ЛИУС) «Человек в космосе» и Итальянской ассоциации космонавтики, золотая медаль «За выдающееся отличие» и почётный диплом Королевского аэроклуба Швеции, Большая золотая медаль и диплом ФАИ, золотая медаль Британского общества межпланетных сообщений, премия Галабера по астронавтике .
С 1966 г. являлся почётным членом Международной академии астронавтики. Награжден орденом Ленина и медалями СССР, а также орденами многих стран мира. Юрию Гагарину присвоены звания Герой Социалистического Труда ЧССР, Герой НРБ, Герой Труда СРВ.
Юрий Гагарин трагически погиб в авиационной катастрофе вблизи деревни Новоселове Киржачского района Владимирской области при выполнении тренировочного полёта на самолёте (вместе с летчиком Серегиным).
В целях увековечения памяти Гагарина город Гжатск и Гжатский район Смоленской области были переименованы соответственно в город Гагарин и Гагаринский район. Имя Юрия Гагарина присвоено Военно-воздушной академии в Монино, учреждена стипендия им. для курсантов военных авиационных училищ. Международной авиационной федерацией (ФАИ) была учреждена медаль им. Ю. А. Гагарина. В Москве, Гагарине, Звёздном городке, Софии - установлены памятники космонавту; существует мемориальный дом-музей в г. Гагарин, именем назван кратер на Луне.
Юрий Гагарин был избран почётным гражданином городов Калуга, Новочеркасск, Сумгаит, Смоленск, Винница, Севастополь, Саратов (СССР), София, Перник (НРБ), Афины (Греция), Фамагуста, Лимасол (Кипр), Сен-Дени (Франция), Тренчанске-Теплице (ЧССР).