История развития космоса и космонавтики. История российской космонавтики
Изучение космоса началось еще с самых древних времен, когда человек только учился считать по звездам, выделяя созвездия. И только всего четыреста лет назад, после изобретения телескопа, астрономия начала стремительно развиваться принося в науку все новые открытия.
XVII век стал переходным веком для астрономии, тогда начали применять научный метод в исследовании космоса, благодаря которому был открыт Млечный путь, другие звездные скопления и туманности. А с созданием спектроскопа, который способен разложить через призму свет, излучаемый небесным объектом, ученые научились измерять данные небесных тел, такие, как температура, химический состав, масса и другие измерения.
Начиная с конца XIX века астрономия вступила в фазу многочисленных открытий и достижений, главным прорывом науки в XX веке стало запуск первого спутника в космос, первый полет человека в космос, выход в открытое космическое пространство, высадка на луне и космические миссии к планетам Солнечной системы. Изобретения сверхмощных квантовых компьютеров в XIX веке также обещают многие новые изучения, как уже известных планет и звезд, так и открытия новых далеких уголков вселенной.
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 освоения космоса - самый яркий пример торжества человеческого разума над непокорной материей в кратчайший срок. С того момента, как созданный руками человека объект впервые преодолел земное притяжение и развил достаточную скорость, чтобы выйти на орбиту Земли, прошло всего лишь чуть более пятидесяти лет - ничто по меркам истории! Большая часть населения планеты живо помнит времена, когда полёт на Луну считался чем-то из области фантастики, а мечтающих пронзить небесную высь признавали, в лучшем случае, неопасными для общества сумасшедшими. Сегодня же космические корабли не только «бороздят просторы», успешно маневрируя в условиях минимальной гравитации, но и доставляют на земную орбиту грузы, космонавтов и космических туристов. Более того - продолжительность полёта в космос ныне может составлять сколь угодно длительное время: вахта российских космонавтов на МКС, к примеру, длится по 6-7 месяцев. А ещё за прошедшие полвека человек успел походить по Луне и сфотографировать её тёмную сторону, осчастливил искусственными спутниками Марс, Юпитер, Сатурн и Меркурий, «узнал в лицо» отдалённые туманности с помощью телескопа «Хаббл» и всерьёз задумывается о колонизации Марса. И хотя вступить в контакт с инопланетянами и ангелами пока не удалось (во всяком случае, официально), не будем отчаиваться - ведь всё ещё только начинается!
Мечты о космосе и пробы пера
Впервые в реальность полёта к дальним мирам прогрессивное человечество поверило в конце 19 века. Именно тогда стало понятно, что если летательному аппарату придать нужную для преодоления гравитации скорость и сохранять её достаточное время, он сможет выйти за пределы земной атмосферы и закрепиться на орбите, подобно Луне, вращаясь вокруг Земли. Загвоздка была в двигателях. Существующие на тот момент экземпляры либо чрезвычайно мощно, но кратко «плевались» выбросами энергии, либо работали по принципу «ахнет, хряснет и пойдёт себе помаленьку». Первое больше подходило для бомб, второе - для телег. Вдобавок регулировать вектор тяги и тем самым влиять на траекторию движения аппарата было невозможно: вертикальный старт неизбежно вёл к её закруглению, и тело в результате валилось на землю, так и не достигнув космоса; горизонтальный же при таком выделении энергии грозил уничтожить вокруг всё живое (как если бы нынешнюю баллистическую ракету запустили плашмя). Наконец, в начале 20 века исследователи обратили внимание на ракетный двигатель, принцип действия которого был известен человечеству ещё с рубежа нашей эры: топливо сгорает в корпусе ракеты, одновременно облегчая её массу, а выделяемая энергия двигает ракету вперёд. Первую ракету, способную вывести объект за пределы земного притяжения, спроектировал Циолковский в 1903 году.
Вид на Землю с МКС
Первый искусственный спутник
Время шло, и хотя две мировые войны сильно замедлили процесс создания ракет для мирного использования, космический прогресс всё же не стоял на месте. Ключевой момент послевоенного времени - принятие так называемой пакетной схемы расположения ракет, применяемой в космонавтике и поныне. Её суть - в одновременном использовании нескольких ракет, размещённых симметрично по отношению к центру массы тела, которое требуется вывести на орбиту Земли. Таким образом обеспечивается мощная, устойчивая и равномерная тяга, достаточная, чтобы объект двигался с постоянной скоростью 7,9 км/с, необходимой для преодоления земного тяготения. И вот 4 октября 1957 года началась новая, а точнее первая, эра в освоении космоса - запуск первого искусственного спутника Земли, как всё гениальное названного просто «Спутник-1», с помощью ракеты Р-7, спроектированной под руководством Сергея Королёва. Силуэт Р-7, прародительницы всех последующих космических ракет, и сегодня узнаваем в суперсовременной ракете-носителе «Союз», успешно отправляющей на орбиту «грузовики» и «легковушки» с космонавтами и туристами на борту - те же четыре «ноги» пакетной схемы и красные сопла. Первый спутник был микроскопическим, чуть более полуметра в диаметре и весил всего 83 кг. Полный виток вокруг Земли он совершал за 96 минут. «Звёздная жизнь» железного пионера космонавтики продлилась три месяца, но за этот период он прошёл фантастический путь в 60 миллионов км!
Первые живые существа на орбите
Успех первого запуска окрылял конструкторов, и перспектива отправить в космос живое существо и вернуть его целым и невредимым уже не казалась неосуществимой. Всего через месяц после запуска «Спутника-1» на борту второго искусственного спутника Земли на орбиту отправилось первое животное - собака Лайка. Цель у неё была почётная, но грустная - проверить выживаемость живых существ в условиях космического полёта. Более того, возвращение собаки не планировалось… Запуск и вывод спутника на орбиту прошли успешно, но после четырёх витков вокруг Земли из-за ошибки в расчётах температура внутри аппарата чрезмерно поднялась, и Лайка погибла. Сам же спутник вращался в космосе ещё 5 месяцев, а затем потерял скорость и сгорел в плотных слоях атмосферы. Первыми лохматыми космонавтами, по возвращении приветствовавшими своих «отправителей» радостным лаем, стали хрестоматийные Белка и Стрелка, отправившиеся покорять небесные просторы на пятом спутнике в августе 1960 г. Их полёт длился чуть более суток, и за это время собаки успели облететь планету 17 раз. Всё это время за ними наблюдали с экранов мониторов в Центре управления полётами - кстати, именно по причине контрастности были выбраны белые собаки - ведь изображение тогда было чёрно-белым. По итогам запуска также был доработан и окончательно утверждён сам космический корабль - всего через 8 месяцев в аналогичном аппарате в космос отправится первый человек.
Помимо собак и до, и после 1961 г в космосе побывали обезьяны (макаки, беличьи обезьяны и шимпанзе), кошки, черепахи, а также всякая мелочь – мухи, жуки и т. д.
В этот же период СССР запустил первый искусственный спутник Солнца, станция «Луна-2» сумела мягко прилуниться на поверхность планеты, а также были получены первые фотографии невидимой с Земли стороны Луны.
День 12 апреля 1961 г. разделил историю освоения космических далей на два периода - «когда человек мечтал о звёздах» и «с тех пор, как человек покорил космос».
Человек в космосе
День 12 апреля 1961 г. разделил историю освоения космических далей на два периода - «когда человек мечтал о звёздах» и «с тех пор, как человек покорил космос». В 9:07 по московскому времени со стартовой площадки № 1 космодрома Байконур был запущен космический корабль «Восток-1» с первым в мире космонавтом на борту - Юрием Гагариным. Совершив один виток вокруг Земли и проделав путь в 41 тыс. км, спустя 90 минут после старта, Гагарин приземлился под Саратовом, став на долгие годы самым знаменитым, почитаемым и любимым человеком планеты. Его «поехали!» и «всё видно очень ясно - космос чёрный - земля голубая» вошли в список наиболее известных фраз человечества, его открытая улыбка, непринуждённость и радушие растопили сердца людей по всему миру. Первый полёт человека в космос управлялся с Земли, сам Гагарин являлся скорее пассажиром, хотя и великолепно подготовленным. Нужно отметить, что условия полёта были далеки от тех, что предлагаются ныне космическим туристам: Гагарин испытывал восьми-десятикратные перегрузки, был период, когда корабль буквально кувыркался, а за иллюминаторами горела обшивка и плавился металл. В течение полёта произошло несколько сбоев в различных системах корабля, но к счастью, космонавт не пострадал.
Вслед за полётом Гагарина знаменательные вехи в истории освоения космоса посыпались одна за другой: был совершён первый в мире групповой космический полёт, затем в космос отправилась первая женщина-космонавт Валентина Терешкова (1963 г), состоялся полёт первого многоместного космического корабля, Алексей Леонов стал первым человеком, совершившим выход в открытый космос (1965 г) - и все эти грандиозные события - целиком заслуга отечественной космонавтики. Наконец, 21 июля 1969 г состоялась первая высадка человека на Луну: американец Нил Армстронг сделал тот самый «маленький-большой шаг».
Лучший вид в Солнечной системе
Космонавтика - сегодня, завтра и всегда
Сегодня путешествия в космос воспринимаются как нечто само собой разумеющееся. Над нами летают сотни спутников и тысячи прочих нужных и бесполезных объектов, за секунды до восхода солнца из окна спальни можно увидеть вспыхнувшие в ещё невидимых с земли лучах плоскости солнечных батарей Международной космической станции, космические туристы с завидной регулярностью отправляются «бороздить просторы» (тем самым воплощая в реальность ерническую фразу «если очень захотеть, можно в космос полететь») и вот-вот начнётся эра коммерческих суборбитальных полётов с чуть ли не двумя отправлениями ежедневно. Освоение космоса управляемыми аппаратами и вовсе поражает всякое воображение: тут и снимки давно взорвавшихся звёзд, и HD-изображения дальних галактик, и веские доказательства возможности существования жизни на других планетах. Корпорации-миллиардеры уже согласовывают планы по строительству на орбите Земли космических отелей, да и проекты колонизации соседних нам планет давно не кажутся отрывком из романов Азимова или Кларка. Очевидно одно: однажды преодолев земное тяготение, человечество будет вновь и вновь стремиться ввысь, к бесконечным мирам звёзд, галактик и вселенных. Хочется пожелать только, чтобы нас никогда не покидала красота ночного неба и мириадов мерцающих звёзд, по-прежнему манящих, таинственных и прекрасных, как в первые дни творения.
Космос раскрывает свои тайны
Академик Благонравов остановился на некоторых новых достижениях советской науки: в области физики космоса.
Начиная со 2 января 1959 года, при каждом полете советских космических ракет проводилось исследование излучений на больших расстояниях от Земли. Детальному изучению подвергся открытый советскими учеными так называемый внешний радиационный пояс Земли. Изучение состава частиц радиационных поясов с помощью различных сцинтилляционных и газоразрядных счетчиков, находившихся на спутниках и космических ракетах, позволило установить, что во внешнем поясе присутствуют электроны значительных энергий до миллиона электронвольт и даже выше. При торможении в оболочках космических кораблей они создают интенсивное пронизывающее рентгеновское излучение. При полете автоматической межпланетной станции в сторону Венеры была определена средняя энергия этого рентгеновского излучения на расстояниях от 30 до 40 тысяч километров от центра Земли, составляющая около 130 килоэлектронвольт. Эта величина мало изменялась с изменением расстояния, что позволяет судить о постоянном энергетическом спектре электронов в этой области.
Уже первые исследования показали нестабильность внешнего пояса радиации, перемещения максимума интенсивности, связанные с магнитными бурями, вызываемыми солнечными корпускулярными потоками. Последние измерения с автоматической межпланетной станции, запущенной в сторону Венеры, показали, что хотя ближе к Земле происходят изменения интенсивности, но наружная граница внешнего пояса при спокойном состоянии магнитного поля практически на протяжении двух лет оставалась постоянной как по интенсивности, так и по пространственному расположению. Исследования последних лет позволили также построить модель ионизованной газовой оболочки Земли на основе экспериментальных данных для периода, близкого к максимуму солнечной деятельности. Наши исследования показали, что на высотах меньше тысячи километров основную роль играют ионы атомарного кислорода, а начиная с высот, лежащих между одной и двумя тысячами километров, в ионосфере превалируют ионы водорода. Протяженность самой внешней области ионизованной газовой оболочки Земли, так называемой водородной «короны», весьма велика.
Обработка результатов измерений, проведенных на первых советских космических ракетах, показала, что на высотах примерно от 50 до 75 тысяч километров за пределами внешнего радиационного пояса обнаружены потоки электронов с энергиями, превышающими 200 электронвольт. Это позволило предположить существование третьего самого внешнего пояса заряженных частиц с большой интенсивностью потоков, но меньшей энергией. После пуска в марте 1960 года американской космической ракеты «Пионер V» были получены данные, которые подтвердили наши предположения о существовании третьего пояса заряженных частиц. Этот пояс, по-видимому, образуется в результате проникновения солнечных корпускулярных потоков в периферийные области магнитного поля Земли.
Были получены новые данные в отношении пространственного расположения радиационных поясов Земли, обнаружена область повышенной радиации в южной части Атлантического океана, что связано с соответствующей магнитной земной аномалией. В этом районе нижняя граница внутреннего радиационного пояса Земли опускается до 250 – 300 километров от поверхности Земли.
Полеты второго и третьего кораблей-спутников дали новые сведения, которые позволили составить карту распределения радиации по интенсивности ионов над поверхностью земного шара. (Докладчик демонстрирует эту карту перед слушателями).
Впервые токи, создаваемые положительными ионами, входящими в состав солнечного корпускулярного излучения, были зарегистрированы вне магнитного поля Земли на расстояниях порядка сотен тысяч километров от Земли, при помощи трехэлектродных ловушек заряженных частиц, установленных на советских космических ракетах. В частности, на автоматической межпланетной станции, запущенной по направлению к Венере, были установлены ловушки, ориентированные на Солнце, одна из которых предназначалась для регистрации солнечного корпускулярного излучения. 17 февраля, во время сеанса связи с автоматической межпланетной станцией, было зарегистрировано прохождение ее через значительный поток корпускул (с плотностью порядка 10 9 частиц на квадратный сантиметр в секунду). Это наблюдение совпало с наблюдением магнитной бури. Такие опыты открывают пути к установлению количественных соотношений между геомагнитными возмущениями и интенсивностью солнечных корпускулярных потоков. На втором и третьем кораблях-спутниках была изучена в количественном выражении радиационная опасность, вызываемая космическими излучениями за пределами земной атмосферы. Эти же спутники были использованы для исследования химического состава первичного космического излучения. Новая аппаратура, установленная на кораблях-спутниках, включала фотоэмульсионный прибор, предназначенный для экспонирования и проявления непосредственно на борту корабля стопки толстослойных эмульсий. Полученные результаты имеют большую научную ценность для выяснения биологического влияния космических излучений.
Технические проблемы полета
Далее докладчик остановился на ряде существенных проблем, обеспечивших организацию полета человека в космос. Прежде всего надо было решить вопрос о методах выведения на орбиту тяжелого корабля, для чего нужно было иметь мощную ракетную технику. Такая техника у нас создана. Однако недостаточно было сообщить кораблю скорость, превышающую первую космическую. Необходима была еще и высокая точность выведения корабля на заранее рассчитанную орбиту.
Следует иметь в виду, что требования к точности движения по орбите в дальнейшем будут повышаться. Это потребует проведения коррекции движения с помощью специальных двигательных установок. К проблеме коррекции траекторий примыкает проблема маневра направленного изменения траектории полета космического аппарата. Маневры могут осуществляться с помощью импульсов, сообщаемых реактивным двигателем на отдельных специально выбранных участках траекторий, либо с помощью тяги, действующей длительное время, для создания которой применены двигатели электрореактивного типа (ионные, плазменные).
В качестве примеров маневра можно указать переход на более высоко лежащую орбиту, переход на орбиту, входящую в плотные слои атмосферы для торможения и посадки в заданном районе. Маневр последнего типа применялся при посадке советских кораблей-спутников с собаками на борту и при посадке корабля-спутника «Восток».
Для осуществления маневра, выполнения ряда измерений и для других целей необходимо обеспечить стабилизацию корабля-спутника и его ориентацию в пространстве, сохраняемую в течение определенного промежутка времени или изменяемую по заданной программе.
Переходя к проблеме возвращения на Землю, докладчик остановился на следующих вопросах: торможение скорости, защита от нагрева при движении в плотных слоях атмосферы, обеспечение приземления в заданном районе.
Торможение космического аппарата, необходимое для гашения космической скорости, может быть осуществлено либо с помощью специальной мощной двигательной установки, либо посредством торможения аппарата в атмосфере. Первый из этих способов требует весьма больших запасов веса. Использование сопротивления атмосферы для торможения позволяет обойтись сравнительно небольшими дополнительными весами.
Комплекс проблем, связанных с разработкой защитных покрытий при торможении аппарата в атмосфере и организацией процесса входа с приемлемыми для организма человека перегрузками, представляет собой сложную научно-техническую задачу.
Бурное развитие космической медицины поставило на повестку дня вопрос о биологической телеметрии как об основном средстве врачебного контроля и научного медицинского исследования во время космического полета. Использование радиотелеметрии накладывает специфический отпечаток на методику и технику медико-биологических исследований, поскольку к аппаратуре, размещаемой на борту космических кораблей, предъявляется ряд специальных требований. Эта аппаратура должна иметь очень небольшой вес, малые габариты. Она должна быть рассчитана на минимальное энергопотребление. Кроме того, бортовая аппаратура должна устойчиво работать на активном участке и при спуске, когда действуют вибрации и перегрузки.
Датчики, предназначенные для преобразования физиологических параметров в электрические сигналы, должны быть миниатюрными, рассчитанными на длительную работу. Они не должны создавать неудобств космонавту.
Широкое применение радиотелеметрии в космической медицине заставляет исследователей обратить серьезное внимание на конструирование такой аппаратуры, а также на согласование объема необходимой для передачи информации с емкостью радиоканалов. Поскольку новые задачи, стоящие перед космической медициной, приведут к дальнейшему углублению исследований, к необходимости значительного увеличения количества регистрируемых параметров, потребуется внедрение систем, запоминающих информации, и методов кодирования.
В заключение докладчик остановился на вопросе о том, почему для первого космического путешествия был выбран именно вариант облета Земли по орбите. Этот вариант представлял собою решительный шаг к завоеванию космического пространства. Им обеспечивалось исследование вопроса о влиянии длительности полета на человека, решалась задача управляемого полета, задача управления спуском, вхождения в плотные слои атмосферы и благополучного возвращения на Землю. По сравнению с этим полет, осуществленный недавно в США, представляется малоценным. Он мог иметь значение как промежуточный вариант для проверки состояния человека при этапе набора скорости, при перегрузках во время спуска; но после полета Ю. Гагарина в такой проверке уже не было надобности. В этом варианте эксперимента безусловно преобладал элемент сенсации. Единственную ценность этого полета можно видеть в проверке действия разработанных систем, обеспечивающих вхождение в атмосферу и приземление, но, как мы видели, проверка подобных систем, разработанных у нас в Советском Союзе для более сложных условий, была надежно осуществлена еще ранее первого космического полета человека. Таким образом, ни в какое сравнение не могут быть поставлены достижения, полученные у нас 12 апреля 1961 г., с тем, что до настоящего времени оказалось достигнуто в США.
И как бы ни старались, говорит академик, враждебно настроенные по отношению к Советскому Союзу люди за рубежом своими измышлениями умалить успехи нашей науки и техники, весь мир оценивает эти успехи должным образом и видит, насколько вырвалась наша страна вперед по пути технического прогресса. Я лично был свидетелем того восторга и восхищения, которые были вызваны известием об историческом полете нашего первого космонавта среди широких масс итальянского народа.
Полет прошел исключительно успешно
Доклад о биологических проблемах космических полетов сделал академик Н. М. Сисакян. Он охарактеризовал основные этапы развития космической биологии и подвел некоторые итоги научных биологических исследований, связанных с космическими полетами.
Докладчик привел медико-биологические характеристики полета Ю. А. Гагарина. В кабине поддерживалось барометрическое давление в пределах 750 – 770 миллиметров ртутного столба, температура воздуха – 19 – 22 градуса Цельсия, относительная влажность – 62 – 71 процент.
В предстартовом периоде, примерно за 30 минут до старта космического корабля, частота сердечных сокращений составила 66 в минуту, частота дыхания – 24. За три минуты до старта некоторое эмоциональное напряжение проявилось в увеличении частоты пульса до 109 ударов в минуту, дыхание продолжало оставаться ровным и спокойным.
В момент старта корабля и постепенного набора скорости частота сердцебиения возросла до 140 – 158 в минуту, частота дыхания составляла 20 – 26. Изменения физиологических показателей на активном участке полета, по данным телеметрической записи электрокардиограмм и пнеймограмм, были в допустимых пределах. К концу активного участка частота сердечных сокращений составила уже 109, а дыхания – 18 в минуту. Иными словами, эти показатели достигли значений, характерных для ближайшего к старту момента.
При переходе к невесомости и полете в этом состоянии показатели сердечно-сосудистой и дыхательной систем последовательно приближались к исходным значениям. Так, уже на десятой минуте невесомости частота пульса достигла 97 ударов в минуту, дыхания – 22. Работоспособность не нарушилась, движения сохранили координацию и необходимую точность.
На участке спуска, при торможении аппарата, когда вновь возникали перегрузки, были отмечены кратковременные, быстро преходящие периоды учащения дыхания. Однако уже при подходе к Земле дыхание стало ровным, спокойным, с частотой около 16 в минуту.
Через три часа после приземления частота сердечных сокращений составляла 68, дыхание – 20 в минуту, т. е. величины, характерные для спокойного, нормального состояния Ю. А. Гагарина.
Все это свидетельствует о том, что полет прошел исключительно успешно, самочувствие и общее состояние космонавта на всех участках полета было удовлетворительным. Системы жизнеобеспечения работали нормально.
В заключение докладчик остановился на важнейших очередных проблемах космической биологии.
Первый в мире искусственный спутник Земли был запущен в СССР 4 октября 1957 г. В этот день наша Родина подняла флаг новой эры в научно-техническом прогрессе человечества. В тот же год мы отмечали 40-летие Великой Октябрьской социалистической революции. Эти события и даты связаны с логикой истории. За короткий срок аграрная, отсталая в промышленном отношении страна превратилась в индустриальную державу, способную воплотить в жизнь самые дерзновенные мечты человечества. С тех пор в нашей стране создано большое число космических аппаратов различных типов - искусственные спутники Земли (ИСЗ), пилотируемые космические корабли (ПКК), орбитальные станции (ОС), межпланетные автоматические станции (MAC). Развернут широкий фронт научных исследований в околоземном пространстве. Для непосредственного изучения стали доступны Луна, Марс, Венера. В зависимости от решаемых задач искусственные спутники Земли подразделяются на научные, метеорологические, навигационные, связи, океанографические, исследующие природные ресурсы, и др. Вслед за СССР в космос вышли США (1 февраля 1958 г.), запустив спутник "Эксплорер-1". Третьей космической державой стала Франция (26 ноября 1965 г., спутник "Астерикс-1"); четвертой - Япония (11 февраля 1970 г., спутник "Осуми"); пятой - КНР (24 апреля 1970 г., спутник "Дунфанхун"); шестой - Великобритания (28 октября 1971 г., спутник "Просперо"); седьмой - Индия (18 июля 1980 г., спутник "Рохини"). Каждый из упомянутых ИСЗ был выведен на орбиту отечественной ракетой-носителем.
Первый искусственный спутник представлял собой шар диаметром 58 см и весом 83,6 кг. Он имел вытянутую эллиптическую орбиту высотой 228 км в перигее и 947 км в апогее и просуществовал как космические тело около трех месяцев. Помимо проверки правильности основных расчетов и технических решений с его помощью впервые удалось измерить плотность верхней атмосферы и получить данные по распространению радиосигналов в ионосфере.
Второй советский ИСЗ был запущен 3 ноября 1957 г. На нем находилась собака Лайка, были проведены биологические и астрофизические исследования. Третий советский ИСЗ (первая в мире научная геофизическая лаборатория) выведен на орбиту 15 мая 1958 г., проведена широкая программа научных исследований, открыта внешняя зона радиационных поясов. В дальнейшем в нашей стране были разработаны и запускались ИСЗ различного назначения. Запускаются ИСЗ серии "Космос" (научные исследования в области астрофизики, геофизики, медицины и биологии, изучения природных ресурсов и др.), метеорологические ИС^ серии "Метеор", ИСЗ связи, научные станции и по изучению солнечной активности (ИСЗ "Прогноз") и др.
Всего через три с половиной года после запуска первого спутника состоялся полет в космическое пространство человека - гражданина СССР Юрия Алексеевича Гагарина. 12 апреля 1961 г. в СССР был выведен на околоземную орбиту космический корабль "Восток", пилотируемый летчиком-космонавтом Ю. Гагариным. Его полет продолжался 108 мин. Ю. Гагарин был первым человеком, осуществившим из космоса визуальные наблюдения земной поверхности. Программа пилотируемых полетов на кораблях "Восток" стала фундаментом, на котором базировалось развитие отечественной пилотируемой космонавтики. 6 августа 1961 г. летчик-космонавт Г. Титов впервые сфотографировал Землю из космоса. Эту дату можно считать началом планомерной космической фотосъемки Земли. В СССР первое телевизионное изображение Земли было получено со спутника "Молния-1" в 1966 г. с расстояния 40 тыс. км.
Логикой развития космонавтики диктовались последующие шаги освоения космоса. Был создан новый пилотируемый космический корабль "Союз". Долговременные пилотируемые орбитальные станции (ОС) дали возможность планомерно и целенаправленно осваивать околоземное пространство. Долговременная орбитальная станция "Салют" - это космический аппарат нового типа. Высокая степень автоматизации его бортового оборудования и всех систем дает возможность вести разнообразную программу исследований природных ресурсов Земли. Первая ОС "Салют" была запущена в апреле 1971 г. В июне 1971 г. летчики-космонавты Г. Добровольский, В. Волков и В. Пацаев несли первую многодневную вахту на станции "Салют". В 1975 г. на борту станции "Салют-4" космонавты П. Климук и В. Севастьянов совершили 63-суточный полет, они доставили на Землю обширные материалы по исследованию природных ресурсов. Комплексной съемкой была охвачена территория СССР в средних и южных широтах.
На космическом корабле "Союз-22" (1976 г., космонавты В. Быковский и В. Аксенов) проводилась съемка земной поверхности фотокамерой МКФ-6, разработанной в ГДР и СССР и изготовленной в ГДР. Фотокамера позволила осуществить съемку в 6 диапазонах спектра электромагнитных колебаний. Космонавты доставили на Землю свыше 2000 снимков, каждый из которых охватывает участок 165 х 115 км. Основная особенность фотографий, сделанных с помощью камеры МКФ-6, состоит в возможности получать комбинации изображений, сделанных в различных участках спектра. На таких изображениях светопередача не соответствует реальным цветам природных объектов, а используется для увеличения контрастности между объектами различной яркости, т. е. комбинация фильтров позволяет оттенять в нужной гамме цветов изучаемые объекты.
Большой объем работ в области исследований Земли из космоса был проведен с орбитальной станции второго поколения "Салют-6", запущенной в сентябре 1977 г. Эта станция имела два стыковочных узла. С помощью транспортного грузового корабля "Прогресс" (созданного на базе КК "Союз") на нее доставлялись топливо, продукты питания, научная аппаратура и др. Это дало возможность увеличить продолжительность полетов. В околоземном пространстве впервые работал комплекс "Салют-6" - "Союз" - "Прогресс". На станции "Салют-6", полет которой продолжался 4 года 11 месяцев (а в пилотируемом режиме - 676 суток), было совершено 5 продолжительных полетов (96, 140, 175, 185 и 75 суток). Кроме продолжительных полетов (экспедиций), на станции "Салют-6" работали совместно с основными экипажами участники кратковременных (одна неделя) экспедиций посещения. На борту орбитальной станции "Салют-6" и кораблях "Союз", с марта 1978 г. по май 1981 г. были проведены полеты интернациональных экипажей из граждан СССР, ЧССР, ПНР, ГДР, НРБ, ВНР, СРВ, Кубы, МНР, СРР. Эти полеты были осуществлены в соответствии с программой совместных работ в области исследования и использования космического пространства, в рамках многостороннего сотрудничества стран социалистического содружества, которая получила название "Интеркосмос".
19 апреля 1982 г. на орбиту выведена долговременная орбитальная станция "Салют-7", являющаяся модернизированным вариантом станции "Салют-6". На смену ПКК "Союз" пришли новые, более современные корабли серии "Союз-Т" (первый испытательный пилотируемый полет ПКК этой серии был совершен в 1980 г.).
13 мая 1982 г. стартовал космический корабль "Союз Т-5" с космонавтами В. Лебедевым и А. Березовым. Этот полет стал самым длительным в истории космонавтики, он продолжался 211 суток. Значительное место в работе было отведено изучению природных ресурсов Земли. С этой целью космонавты регулярно вели наблюдения и фотографирование земной поверхности и акватории Мирового океана. Получено около 20 тыс. снимков земной поверхности. Во время своего полета В. Лебедев и А. Березовой дважды встречали космонавтов с Земли. 25 июля 1982 г. на орбитальный комплекс "Салют-7" - "Союз Т-5" прибыл международный экипаж в составе летчиков-космонавтов В. Джанибекова, А. Иванченкова и гражданина Франции Жан-Лу Кретьена. С 20 по 27 августа 1982 г. на станции работали космонавты Л. Попов, А. Серебров и вторая в мире женщина космонавт-исследователь С. Савицкая. Материалы, полученные во время 21 l-суточного полета, обрабатываются и уже сейчас находят широкое применение в различных областях народного хозяйства нашей страны.
Помимо изучения Земли, важным направлением советской космонавтики стало исследование планет земной группы и других небесных тел Галактики. 14 сентября 1959 г. советская автоматическая станция "Луна-2" впервые достигла поверхности Луны, в этом же году со станции "Луна-3" была впервые проведена съемка обратной стороны Луны. Поверхность Луны была впоследствии многократно сфотографирована нашими станциями. Был доставлен на Землю грунт Луны (станции "Луна-16, 20, 24"), определен его химический состав.
Автоматические межпланетные станции (АМС) исследовали Венеру и Марс.
К планете Марс было запущено 7 АМС серии "Марс". 2 декабря 1971 г. была осуществлена, первая в истории космонавтики мягкая посадка на поверхность Марса (спускаемый аппарат АМС "Марс-3"). Установленная на станциях "Марс" аппаратура передала на Землю информацию о температуре и давлении в атмосфере, о ее структуре и химическом составе. Были получены телевизионные снимки поверхности планеты.
К планете Венера было запущено 16 АМС серии "Венера". В 1967 г. впервые в истории космонавтики были проведены непосредственные прямые научные измерения в атмосфере. Венеры (давление, температура, плотность, химический состав) во время спуска на парашюте спускаемого аппарата АМС "Венера-4" и результаты измерений переданы на Землю. В 1970 г. спускаемый аппарат АМС "Венера-7" впервые в мире совершил мягкую посадку и передачу научной информации на Землю, а в 1975 г. спускаемые аппараты станции "Венера-9" и "Венера-10", опустившиеся на поверхность планеты с интервалом в 3 дня, передали на Землю панорамные изображения поверхности Венеры (места их посадки отстояли одно от другого на 2200 км). Сами станции стали первыми искусственными спутниками Венеры.
В соответствии с дальнейшей программой исследований 30 октября и 4 ноября 1981 г. были запущены АМС "Венера-13" и "Венера-14", они достигли Венеры в начале марта 1983 г. За двое суток до входа в атмосферу от станции "Венера-13" отделился спускаемый аппарат, а сама станция прошла на расстоянии 36 тыс. км от поверхности планеты. Спускаемый аппарат совершил мягкую посадку, во время спуска были проведены эксперименты по исследованию атмосферы Венеры. Установленное на аппарате буровое грунтозаборное устройство в течение 2 мин. углубилось в грунт поверхности планеты, был осуществлен его анализ и данные переданы на Землю. Телефотометры передали на Землю панорамное изображение планеты (съемка велась через цветные светофильтры), было получено цветное изображение поверхности планеты. Спускаемый аппарат станции "Венера-14" совершил мягкую посадку примерно в 1000 км от предыдущего. С помощью установленной аппаратуры также была взята проба грунта и осуществлена передача изображения планеты. Станции "Венера-13" и "Венера-14" продолжают полет по гелиоцентрической орбите.
В историю космонавтики вошел советско-американский полет "Союз" - "Аполлон". В июле 1975 г. советские космонавты А. Леонов и В. Кубасов и американские астронавты Т. Стаффорд, В. Бранд и Д. Слейтон осуществили первый в истории космонавтики совместный полет советского и американского космических кораблей "Союз" и "Аполлон".
Успешно развивается (на протяжении более 15 лет) советско-французское научное сотрудничество - проводятся совместные эксперименты, научная аппаратура и программа экспериментов разрабатываются совместно советскими и французскими специалистами. В 1972 г. одной советской ракетой-носителем были выведены на орбиту ИСЗ связи "Молния-1" и французский ИСЗ "MAC", а в 1975 г.- ИСЗ "Молния-1" и ИСЗ "МАС-2". В настоящее время это сотрудничество успешно продолжается.
С территории СССР выведены на орбиту два индийских искусственных спутника Земли.
От небольшого и сравнительно простого первого спутника до современных спутников Земли, сложнейших автоматических межпланетных станций, пилотируемых кораблей и орбитальных станций - таков путь космонавтики за двадцать пять лет.
Сейчас космические исследования находятся на новой стадии. XXVI съезд КПСС выдвинул важную задачу дальнейшего познания и практического освоения космоса.
Освоение космоса – это процесс изучения и исследования космического пространства, с помощью специальных пилотируемых аппаратов, а также автоматических аппаратов.
I-этап – первый запуск космического аппарата
Датой, когда началось освоение космоса считается 4 октября 1957 года – это день, когда Советский Союз в рамках своей космической программы первым запустил в космос космический аппарат – Спутник-1. В этот день, ежегодно в СССР, а затем и в России отмечается День космонавтики.США и СССР соревновались между собой в освоении космоса и первый бой остался за Союзом.
II-этап – первый человек в космосе
Еще более важным днем в рамках освоения космоса в Советском Союзе считается первый запуск космического корабля с человеком на борту, коим стал Юрий Гагарин.Гагарин стал первым человеком, который отправился в космос и вернулся живым и невредимым на Землю.
III-этап – первая высадка на Луну
Хотя Советский Союз первым вышел в космос и даже первым запустил на орбиту Земли человека, но США стали первыми, чьи астронавты смогли совершить удачную посадку на ближайшем космическом теле от Земли – на спутнике Луна.Это судьбоносное событие произошло 21 июля 1969 в рамках космической программы NASA – «Аполлон-11». Первым человеком, кто вступил на поверхность земли стал американец Нил Армстронг. Тогда была в новостях была сказана знаменитая фраза: «Это маленький шаг для человека, но огромный скачек для всего человечества». Армстронгу не только удалось побывать на поверхности Луны, но и привезти пробы грунта на Землю.
IV-этап – человечество выходит за пределы Солнечной системы
В 1972 году был запущен космический аппарат под названием «Пионер-10», который пройдя рядом с Сатурном, отправился за пределы Солнечной системы. И хотя «Пионер-10» не сообщил ничего нового о мире за пределами нашей системы, он стал доказательством, что выйти в другие системы человечество способно.V-этап – запуск многоразового корабля «Колумбия»
В 1981 году NASA запускают многоразовый космический корабль под названием «Колумбия», которая находиться в строю на протяжении более чем двадцати лет и совершает практически тридцать путешествий в открытый космос, предоставляя невероятно полезную информацию о нем человеку. Шаттл «Колумбия» уходит на покой в 2003 году и уступает место более новым космическим кораблям.VI-этап – запуск космической орбитальной станции «Мир»
В 1986 году СССР запускает на орбиту космическую станцию «Мир», которая функционировала до 2001 года. В общей сложности на ней пребывали более 100 космонавтов и было совершенно более 2 тыс. важнейших экспериментов.