Космонавтика: вчера, сегодня, завтра

 На широко  раскинувшемся космодроме располагаются  многочисленные здания и сооружения, в каждом из которых производят различные операции по подготовке ракет к старту. На так называемой технической позиции в огромных монтажно-испытательных корпусах проводятся сборка ракет и космических аппаратов, испытания их отдельных систем и комплексные испытания. Здесь же на технической позиции в заправочной и компрессорной станциях космические аппараты заправляются топливом и сжатыми газами, а в зарядно-аккумуляторной станции заряжаются бортовые химические источники тока.

 Из монтажно-испытательных корпусов ракеты с установленными на них аппаратами перевозятся на одну из стартовых позиций. Читатель, видимо, не один раз видел это по телевидению или на киноэкранах.

 Медленно  движется железнодорожный транспортер-установщик. Ракета лежит на подъемной стреле, шарнирно закрепленной на платформе транспортера. Поезд приближается к массивной железобетонной громаде — стартовой позиции космодрома.

 Платформа  останавливается, и стрела вместе  с лежащей на ней ракетой  неторопливо поднимается. Вскоре ракета оказывается в вертикальном рабочем положении. И вновь начинаются предстартовые проверки аппаратуры и бортовых систем. Убедившись, что всё работает нормально, в баки ракеты перекачивают горючее и окислитель.

 Можно перевозить  ракеты из монтажно-испытательного корпуса и в вертикальном положении. Так, например, делают на американском космодроме. Конечно, перевозка «стоя» сопряжена с определенными трудностями. Зато при такой доставке исключается довольно сложная операция подъема ракеты.

 Рядом со  стоящей ракетой поднимаются решетчатые металлические конструкции. Это кабель-заправочная мачта и башня обслуживания. Башня подходит вплотную к ракете и со всех сторон обхватывает ее площадками, на которые можно выйти из лифта. От кабель-заправочной мачты к ракете протягиваются толстые шланги и жгуты электрических кабелей: последние наземные операции проводятся с использованием энергии от электростанции космодрома.

 До старта  остаются считанные часы. Чтобы  пуск состоялся точно в назначенный  срок, график работы соблюдается очень строго. Для этого космодром оснащен точными часами, образующими систему единого времени.

 Космонавты  занимают свои места в космическом  корабле. Начинаются завершающие  проверки, теперь уже с участием  экипажа.

 На космодроме  объявляется пятиминутная готовность. Сейчас в командном пункте — подземном бункере сосредоточено все управление ракетой и кораблем. Постоянно поддерживается радиосвязь и телевизионная связь с космонавтами. Но вот от ракеты отводятся башня обслуживания и кабель-заправочная мачта. Пуск! Окрестности оглушает могучий рев двигателей. Из-под ракеты вырывается бушующее пламя. Газоотводные каналы направляют раскаленные газы подальше от пускового сооружения и ракеты. Освобожденная от поддерживающих захватов, она медленно, как бы нехотя отрывается от Земли, а потом стремительно уходит в небо. 

 ПОЛЕТЫ НА  МАРС: ВОЗМОЖНОСТИ И ПРОБЛЕМЫ

 По данным  сайта: http://www.cosmoworld.ru/spaceencyclopedia/hotnews/

 Космические  инженеры работают над новыми  методами исследования других  планет Солнечной системы. В стадии разработки находятся автоматические летательные аппараты для изучения Марса, Титана (спутника Сатурна), Венеры и Юпитера.

 Одним из  способов исследования других  планет может стать воздушный  шар. Воздушные шары, в частности,  могут опускать космические аппараты на поверхность. Кроме того, на них может размещаться научное оборудование, например, камеры. Шары способны перемещаться гораздо быстрее и на большие расстояния, нежели наземные машины. По мнению специалистов американской Лаборатории реактивного движения в Пасадене (штат Калифорния), воздушные шары идеально подходят для исследования Марса, Венеры и Титана.

 Воздушные  суда и летательные аппараты, по мнению инженера NASA Энтони  Колоцца, должны использоваться  в комплексе с наземными и орбитальными аппаратами, дополняя результаты их наблюдений. Одним из преимуществ воздушных аппаратов является возможность непосредственного получения образцов планетарной атмосферы на разных высотах и в разных районах, в частности, для обнаружения биогенных газов.

 Специалисты  NASA уже провели первые испытания  воздушного аппарата, который планируется  использовать в программе изучения  Марса. Уменьшенная модель аппарата Aerial Regional-scale Environmental Survey (ARES) была сброшена  с воздушного шара над поверхностью Земли для отработки развертывания и управляемого полета исследовательского аппарата.

 Колоцца в  настоящее время работает над  футуристическим насекомообразным  аппаратом Entomopter, который предназначен  для исследования Марса. Марсианские  условия - низкая плотность атмосферы и малая гравитация - позволяют создать аппарат, способный летать при помощи машущих крыльев, подобно насекомому. Такой аппарат сможет перемещаться на малой скорости, приземляться, взлетать и заправляться от наземных аппаратов. Об этом сообщает Compulenta.ru 

 На другом  сайте ставиться под вопрос  сама возможность полета человека  на Марс http://www.rambler.ru/db/news/msg.html?mid=3036838&s=12:

 Основная  проблема для полета на Марс - это не двигательные технологии (их уже опробовали на том же Deep Space 1), не деньги (предположительно они есть), а биологическая защита. Лететь придется вне естественного защитного кокона Земли - магнитного поля. Без него частицы 'солнечного ветра' - протоны и ядра гелия, вместо того чтобы 'накрутиться' на магнитную линию и по ней соскользнуть к полюсу образовав полярное сияние, беспрепятственно прошивают пространство... на космическом же корабле просто нет защитного поля такой протяженности как земное! Знаете, какой толщины стенка наших модулей "Заря" и "Звезда"? ДВА МИЛЛИМЕТРА. Конечно, с внешней стороны она прикрыта теплоизоляцией из многослойного лавсана и дополнительно - тонкими противометеоритными экранами, тем не менее никакой защиты от радиации она не дает. Американцы экспериментируют на своих модулях с дополнительной полиэтиленовой защитой... но результат оказался значительно хуже ожидаемого - такой экран толщиной в 10 сантиметров ослабляет радиационный поток всего на 20%. МКС, надо сказать, летает еще внутри внутреннего радиационного пояса (который как раз представляет собой 'пойманный' солнечный ветер, еще не 'скатившийся' к тому или другому полюсу), который начинается примерно с 500-600 километров над поверхностью планеты.

 Но это  еще цветочки. При полете на  Марс вес конструкции будут  экономить значительно сильнее чем на МКС - на лунном модуле "Аполлона" толщина обшивки была такой, что ее можно было ПРОТКНУТЬ ПАЛЬЦЕМ. Ну, естественно, она была подкреплена силовым каркасом и надута изнутри давлением чистого кислорода в треть атмосферы... но от вакуума астронавтов отделяли десятые миллиметра - толщина бритвенного лезвия.

 В то в  время как для создания традиционными  способами защиты эквивалентной  земному магнитному полю плюс  земная атмосфера пришлось бы  применить чередующиеся слои  свинца (для поглощения гамма и бета) и полиэтилена (альфа и протонов) толщиной в 10-15 метров. То есть долететь до Марса можно. Это даже обойдется дешевле программы "Аполлон" - мы сейчас значительно лучше знаем, как уменьшить затраты на самом дорогом этапе - выводе на околоземную орбиту, но это будет дорога в один конец. Даже если лететь при 'спокойном Солнце', все равно за полет космонавты получат смертельную дозу радиации. И защититься мы от нее пока не умеем.

 Для программы  "Аполлон" это не имело  значения - экипаж находился вне защиты магнитного поля Земли всего несколько суток. Но самый 'быстрый' маршрут полета на Марс предусматривает почти два года полета для экипажа. Для корабля - все три. Человек способен столько прожить в невесомости, как доказал Поляков, проведя 600 с лишним дней на станции "Мир". Но это на низкой орбите, под защитой земного магнитного поля. По дороге к Марсу его не будет. В принципе, если используется электрореактивный двигатель (а питается он от двух солнечных батарей размером 400x400 метров и мощностью в сотни мегаватт или аналогичного по мощности ядерного реактора) -электроэнергии на борту есть сколько угодно. Можно ее использовать для создания собственного магнитного поля, напоминающего земное. Но такое поле должно быть значительно более напряженным, чем земное - настолько же более напряженным, насколько оно меньше. Диаметр Земли - 12000 километров. Диаметр обитаемого отсека, который должен быть защищен полем - 12 метров. Разница в миллион раз. Реализуемо... но может быть более опасным для экипажа, чем радиационное поражение. Да, такое магнитное поле притянет все железоникелевые микрометеориты в радиусе нескольких километров от корабля - создаст так называемую 'сферу захвата' - название для пучка траекторий, который приводит к столкновению с кораблем. Без поля она соответствовала бы размеру корабля. С - увеличивает его в несколько раз. Еще вариант - можно создать внутри поля для экипажа 'клетку Фарадея', но только для магнитного поля - замкнутую емкость из сверхпроводника. Или систему создания локального противополя, что, в принципе, то же самое. Как известно, сверхпроводник 'выталкивает' из своей массы линии (ну, это образное выражение, на самом дел физических 'линий' нет, есть направление - 'вдоль линии' и напряженность - 'густота линий') магнитного поля, так что внутри замкнутой коробки из сверхпроводника никакого поля, ни магнитного, ни электрического не будет. То есть от солнечного ветра (от ионной его составляющей, с гамма - излучением - увы) нас защитит магнитный щит, а от вредного воздействия магнитного щита - сверхпроводник. Но от магнитного поля такой интенсивности, какая нужна чтобы блокировать солнечный ветер так же эффективно как земное магнитное поле на сегодня нельзя защититься. Сверхпроводник удерживает магнитное поле от проникновения внутрь себя создавая в себе противоток. Есть определенная плотность тока, превышение которой разрушает состояние сверхпроводимости. А тогда вся энергия, которая нормально 'проскакивает' сверхпроводник будет выделена на нем (точнее на его подложке -высокотемпературный сверхпроводник в нормальном состоянии проводит ток значительно хуже меди или серебра, поэтому в промышленном использовании волокна сверхпроводника заключают в медную матрицу) в виде тепла. Поскольку поле велико - то и противотоки в сверхпроводнике, а значит и тепловыделение при разрушении сверхпроводимости будут огромны - эквивалентны взрыву сверхпроводника с массовой эффективностью тротиловой шашки. То есть пока - тупик. Долететь можно... но никому не нужно, дорого, и наверняка убьет экипаж по дороге. 

 КОСМОНАВТИКА

 В своих  мечтах, отраженных в сказках,  легендах, фантастических романах,  человечество издавна стремилось  в космос; об этом свидетельствуют  и многочисленные (как правило,  неосуществимые) изобретения прошлого. И только с развитием научно-технического прогресса и успехами научно-технической революции в XX в. возникла возможность воплощения этих мечтаний в действительность. В 1903 г. в одном из русских журналов появилась статья «Исследование мировых пространств реактивными приборами». Ее автором был учитель из Калуги К. Э. Циолковский. В своей работе Циолковский впервые обосновал возможности межпланетных полетов с помощью ракеты. После этого у великого ученого было еще много удивительных прозрений, сделано много расчетов, дерзких проектов, давших их автору право называться основоположником теоретической космонавтики.

 В 1929 г.  издает свою книгу «Завоевание  межпланетных пространств» еще  один замечательный самоучка  — Ю. В. Кондратюк. В этой  работе было много оригинального.  В ней изобретатель разрабатывал теорию межпланетного полета с заправкой кораблей на искусственных спутниках планет, предлагал интересную схему полета на Луну и многое другое. С работами Циолковского Кондратюк познакомился после того, как сделал свои изобретения. Это было как откровение. «Я каждый раз удивляюсь сходству нашего образа мыслей», — пишет Кондратюк в Калугу.

 Но, как известно, теория без практики мертва. Это  понимали энтузиасты во многих  странах. Несколько десятков патентов  на изобретения в области ракетной  техники получает в 20—30-х гг. XX в. американский ученый Р. Годдард, в это же время опыты с жидкостными ракетными двигателями проводит в Германии профессор Г. Оберт. Напряженно работают над воплощением теории в жизнь и на родине Циолковского.

12 декабря 1930 г. в газете «Вечерняя Москва» появилось объявление: «Ко всем, кто интересуется проблемой межпланетных сообщений...» Это объявление ознаменовало создание Группы изучения реактивного движения (ГИРД). Ее руководителями стали энтузиасты ракетной техники Ф. А. Цандер и С. /7. Королев. Результаты их подвижнической работы не заставили себя долго ждать. В 1933 г. была запущена первая советская жидкостная ракета. В этом же году в стране создается Реактивный научно-исследовательский институт (РНИИ). 

 В конце  50-х гг. С. П. Королев возглавляет уже большой коллектив, создающий мощные ракеты. И вот наступило 4 октября 1957 г. — день начала космической эры. «Он был мал, этот самый первый искусственный спутник нашей старой планеты, но его земные позывные разнеслись по всем материкам...» — вспоминал потом Главный конструктор С. П. Королев.

 За первыми  спутниками в космос вышли  космические корабли «Восток», также  созданные под руководством Королева. Приближался великий день первого  космического полета человека. 12 апреля 1961 г. Главный конструк-

 тор проводил  в полет Юрия Гагарина. Мир  ликовал, а помыслы Королева  устремились еще дальше — к  Луне и планетам.

 Первые полеты  в космическое пространство потребовали  для своего осуществления огромной  работы многочисленных научных  институтов, конструкторских бюро, заводских коллективов. Совокупность самых современных отраслей науки и техники, обеспечивающих освоение космоса с помощью разного рода космических аппаратов, и называют сейчас космонавтикой. Прежде чем отправить космический аппарат на околоземную орбиту или к какому-нибудь небесному телу, необходимо провести баллистические расчеты; определить оптимальную траекторию полета, данные для ее коррекции, выбрать удобные моменты для старта и посадки. Эти теоретические проблемы решают различные научные организации.

 У конструкторов  — свои сложности. Они создают  новые искусственные спутники  Земли, орбитальные станции и  автоматические межпланетные станции,  причем многие работы выполняют  впервые в истории. Поэтому  конструкторской деятельности обязательно предшествует большой объем исследований и испытаний. И это тоже космонавтика.

 Каждый новый  полет — это и новая программа  научных исследований. Для них  создаются уникальные установки  и приборы, разрабатываются невиданные  до сих пор методики экспериментов. И это космонавтика,

 В полет  отправляется человек. Перед этим  он долго тренируется на Земле,  потом ежедневно выполняет упражнения  на орбите; вернувшись домой, должен  быстрее освоиться с земной  тяжестью. О здоровье космонавтов  заботятся врачи. И это тоже космонавтика.

 Космонавтика  незаметно входит в нашу повседневную  жизнь. Вы говорите по телефону  с другом из далекого города. Его голос доносится к вам  из космоса — спутник транслирует  телефонные переговоры. Вы смотрите  телевизор в Средней Азии или на Дальнем Востоке, читаете центральные газеты — все это транслируют спутники через космос.

 Спутники  помогают предсказывать погоду, из них составляются рукотворные  созвездия, по которым в любое  время дня и ночи могут ориентироваться  штурманы самолетов и океанских лайнеров, космические аппараты передают спасателям сигналы, посылаемые потерпевшими бедствие путешественниками.