«Федерация»: российский пилотируемый космический корабль. Космонавтика в россии
Интересно посмотреть, как разные люди решают одну и ту же задачу. У каждого есть свой опыт, свои начальные условия, но, когда цель и требования схожие, решения этой задачи функционально похожи друг на друга, хотя могут различаться в конкретной реализации. В конце 50-х годов и СССР и США стали разрабатывать пилотируемые корабли для первых шагов в космос. Требования были схожими - экипаж один человек, время нахождения в космосе - до нескольких суток. Но вот аппараты получились разные, и, как мне кажется, было бы интересно их сравнить.
Введение
Ни СССР, ни США не знали, что ждет человека в космосе. Да, в полётах на самолёте можно воспроизвести невесомость, но длительностью всего ~30 секунд. Что будет с человеком при длительной невесомости? Врачи пугали невозможностью дышать, пить, видеть (якобы глаз должен потерять свою форму из-за неверной работы глазных мышц), соображать (пугали сумасшествием или потерей сознания). Знание о космических частицах высокой энергии приводило к мыслям о радиационных поражениях (и даже после полётов регулярно в газетах всплывали жуткие версии о лучевой болезни летавших космонавтов). Поэтому первые корабли были рассчитаны на небольшое время нахождения в космосе. Длительность первых полётов измерялась минутами, последующих - часами, или витками вокруг Земли (один виток - примерно 90 минут).Средства выведения
Главным фактором, влияющим на дизайн корабля была грузоподъемность ракеты-носителя. И двухступенчатая Р-7, и «Атлас» могли вывести на низкую околоземную орбиту примерно 1300 кг. Но для «семерки» успели отработать в лунных пусках 1959 года третью ступень - блок «Е», повысив грузоподъемность трехступенчатой ракеты до 4,5 тонн. А США всё никак не могли отработать базовый двухступенчатый «Атлас», и первый теоретически возможный вариант «Атлас-Аджена» полетел только в начале 1960 года. В результате получился анекдот - советские «Востоки» весили 4,5 тонны, а масса «Меркурия» была сравнима с массой «Спутника-3» - 1300 кг.Внешние элементы конструкции
Рассмотрим сначала наружную часть кораблей:
«Восток»
«Меркурий»
Форма корпуса
«Восток» на участке выведения находился под сбрасываемым обтекателем. Поэтому конструкторов не волновала аэродинамичность форм корабля, а также можно было спокойно размещать антенны, баллоны, жалюзи терморегуляции и прочие хрупкие элементы на поверхности аппарата. А особенности конструкции блока «Е» определили характерный конический «хвост» корабля.
«Меркурий» же не мог позволить себе тащить на орбиту тяжелый обтекатель. Поэтому корабль имел аэродинамическую коническую форму, и все чувствительные элементы типа перископа были убираемыми.
Теплозащита
При создании «Востока» конструкторы исходили из решений, дающих максимальную надежность. Поэтому форму спускаемого аппарата выбрали в виде шара. Неравномерность распределения веса обеспечивала эффект «ваньки-встаньки», когда спускаемый аппарат самостоятельно, без какого-либо управления, устанавливался в правильное положение. А теплозащита наносилась на всю поверхность спускаемого аппарата. При торможении о плотные слои атмосферы воздействие на поверхность шара было неравномерным, поэтому слой теплозащиты имел различную толщину.
Слева: обтекание сферы на гиперзвуковой скорости (в аэродинамической трубе), справа: неравномерно обгоревший спускаемый аппарат «Восток-1».
Коническая форма «Меркурия» означала, что теплозащита потребуется только снизу. С одной стороны, это экономило вес, с другой стороны, неверная ориентация корабля при входе в плотные слои атмосферы означала высокую вероятность его разрушения. На верхней части корабля стоял специальный аэродинамический спойлер, который должен был перевернуть «Меркурий» кормой вперед.
Слева: конус на гиперзвуковой скорости в аэродинамической трубе, справа: теплозащита «Меркурия» после посадки.
Что любопытно, материал теплозащиты был схожим - на «Востоке» пропитанная смолой асбестовая ткань, на «Меркурии» - стекловолокно и резина. В обоих случаях тканеподнобный материал с наполнителем сгорал послойно, а наполнитель испарялся, создавая дополнительный слой теплозащиты.
Тормозная система
Тормозной двигатель «Востока» был недублированным. С точки зрения безопасности это было не очень хорошим решением. Да, «Востоки» запускались так, чтобы в течение недели затормозиться естественным образом об атмосферу, но, во-первых, уже в полёте Гагарина орбита была выше расчетной, что фактически «выключало» эту резервную систему, а во-вторых, естественное торможение означало посадку где угодно от 65 градуса северной широты до 65 градуса южной широты. Причина этого конструктивная - два ЖРД в корабль не влезали, а твердотопливные двигатели тогда не были освоены. Надежность ТДУ повышала максимальная простота конструкции. Бывали случаи, когда ТДУ давала чуть меньший импульс, чем нужно, но полного отказа не было ни разу.
ТДУ «Востока»
На «Меркурии» за теплозащитным щитом стоял блок двигателей разделения и торможения. Оба типа двигателей были установлены в трех экземплярах для большей надежности. Двигатели разделения включались сразу после выключения двигателей ракеты-носителя для того, чтобы корабль отошёл от ракеты-носителя на безопасное расстояние. Тормозные двигатели включались для схода с орбиты. Для того, чтобы вернуться с орбиты, было достаточно одного сработавшего тормозного двигателя. Блок двигателей крепился на стальных лентах и сбрасывался после торможения.
ТДУ «Меркурия»
Система посадки
На «Востоках» пилот садился отдельно от корабля. На высоте 7 км космонавт катапультировался и садился самостоятельно на парашюте. Для большей надежности, парашютная система была дублирована.
На «Меркуриях» использовалась идея посадки на воду. Вода смягчала удар, а большой флот США не испытывал трудностей с поиском капсулы в океане. Для смягчения удара о воду раскрывался специальный воздушный мешок-амортизатор.
История показала, что посадочные системы оказались самыми опасными в проектах. Гагарин чуть не сел в Волгу, Титов приземлился рядом с поездом, Попович чуть не поломался на камнях. Гриссом чуть не утонул вместе с кораблем, а Карпентера искали больше часа и уже начали считать погибшим. В последующих кораблях не было ни катапультирования пилота, ни подушки-амортизатора.
Системы аварийного спасения
Штатная система катапультирования космонавта на «Востоке» могла работать как система спасения на начальном участке траектории. В обтекателе было отверстие для посадки космонавта и аварийного катапультирования. Парашют мог не успеть раскрыться в случае аварии на первых секундах полёта, поэтому справа от стартового стола была натянута сетка, которая должна была смягчить падение.
Сетка внизу на переднем плане
На большой высоте корабль должен был отделиться от ракеты, используя штатные средства разделения.
На «Меркуриях» стояла система аварийного спасения, которая должна была увести капсулу от разрушающейся ракеты начиная от старта и до конца плотных слоёв атмосферы.
В случае аварии на большой высоте использовалась штатная система разделения.
Катапультируемые кресла в качестве системы спасения использовались на «Джемини», а также испытательных полётах «Спейс Шаттла». САС в стиле «Меркурия» стояла на «Аполлонах» и до сих пор ставится на «Союзы».
Двигатели ориентации
В качестве рабочего тела для ориентации на корабле «Восток» использовался сжатый азот. Главным достоинством системы была простота - газ содержался в шар-баллонах и выпускался с помощью простой системы.На корабле «Меркурий» использовалось каталитическое разложение концентрированной перекиси водорода. С точки зрения удельного импульса это выгоднее сжатого газа, но запасы рабочего тела на «Меркуриях» были крайне малы. Активно маневрируя, можно было потратить весь запас перекиси меньше чем за один виток. А ведь её запас нужно было сохранить для операций по ориентации при посадке… Астронавты негласно соревновались между собой, кто потратит меньше перекиси, а увлекшийся фотографией Карпентер попал в серьезную переделку - он неэкономно тратил рабочее тело на ориентацию и перекись закончилась в процессе посадки. К счастью, высота была ~20 км и катастрофы не случилось.
В дальнейшем перекись как рабочее тело использовалась на первых «Союзах», а затем все перешли на высококипящие компоненты НДМГ/АТ.
Система терморегуляции
На «Востоках» использовались жалюзи, которые то открывались, увеличивая излучающую площадь корабля, то закрывались.На «Меркуриях» стояла система, использующая испарение воды в вакууме. Она была компактней и легче, но проблем с ней было больше, например, в полёте Купера она знала только два состояния - «жарко» и «холодно».
Внутренние элементы конструкции
Внутренняя компоновка корабля «Восток»:
Внутренняя компоновка корабля «Меркурий»:
Панель инструментов
Панели инструментов нагляднее всего показывают разницу подходов в проектировании. «Восток» делали проектировщики ракет, поэтому его панель инструментов отличается минимумом элементов управления:
Фотография
Левая панель.
Основная панель.
«Меркурий» же делали бывшие конструкторы самолётов, да и астронавты прилагали усилия к тому, чтобы кабина была для них привычной. Поэтому элементов управления гораздо больше:
Фотография.
Схема.
В то же время схожесть задач породила одинаковые приборы. И на «Востоке» и на «Меркурии» был глобус с часовым механизмом, показывающий текущее положение аппарата и расчетное место посадки. И на «Востоках» и на «Меркуриях» были индикаторы этапов полёта - на «Меркуриях» это «Управление полётными операциями» на левой панели, на «Востоках» - индикаторы «Спуск-1», «Спуск-2», «Спуск-3» и «Приготовиться к катапультированию» на центральной панели. На обоих кораблях была система ручной ориентации:
«Взор» на «Востоках». Если на периферийной части со всех сторон горизонт, а Земля в центре движется снизу вверх, то ориентация на торможение правильная.
Перископ на «Меркуриях». Отметки показывают правильную ориентацию на торможение.
Система жизнеобеспечения
На обоих кораблях полет производился в скафандрах. В «Востоке» поддерживалась атмосфера близкая к земной - давление 1 атм, в воздухе кислород и азот. На «Меркуриях» для экономии веса атмосфера была чисто кислородная при пониженном давлении. Это добавляло неудобств - астронавту нужно было около двух часов перед пуском дышать в корабле кислородом, при выведении нужно было стравливать атмосферу из капсулы, затем перекрывать вентиляционный клапан, а при посадке снова открывать его для повышения давления вместе с атмосферным.Санитарно-гигиеническая система была более продвинутая на «Востоках» - летая несколько суток была возможность удовлетворения большой и малой потребностей. На «Меркурии» стояли только мочеприемники, от больших гигиенических проблем спасала специальная диета.
Электросистема
Оба корабля использовали энергию аккумуляторов. «Востоки» были повыносливее, на «Меркуриях» суточный полёт Купера завершался в условиях отказа доброй половины приборов.Заключение
Оба типа кораблей были вершиной техники своих стран. Будучи первыми, оба типа имели как удачные решения, так и неудачные. Идеи, заложенные в «Меркурий» живут в системах спасения и конических капсулах, а внуки «Востока» до сих пор летают - «Фотоны» и «Бионы» используют такие же сферические спускаемые аппараты:
В целом, «Востоки» и «Меркурии» оказались хорошими кораблями, позволившими сделать первые шаги в космос, и избежавшими фатальных происшествий.
Первым пилотируемым космическим кораблём стал советский корабль Восток-1 , на котором Юрий Гагарин совершил первый полноценный космический полёт, облетев Землю с первой космической скоростью .
Одной из основных проблем при конструировании данного класса космических аппаратов является создание безопасной, надёжной и точной системы возвращения экипажа на земную поверхность в виде бескрылого спускаемого аппарата (СА) или космоплана . Кроме того, важной особенностью является наличие системы аварийного спасения (САС) на начальном этапе выведения ракетой-носителем (РН) . Проекты космических кораблей первого поколения не имели полноценной ракетной САС - вместо неё, как правило, использовалось катапультирование кресел экипажа, крылатые космопланы также не оснащены специальной САС. Также космический корабль обязательно должен быть оснащён системой жизнеобеспечения (СЖО) экипажа.
Ввиду высочайшей сложности создания ПКК, их имеют только три страны - СССР /Россия , США , Китай . При этом китайские космические корабли во многом повторяют советский космический корабль «Союз».
В том числе только в США и СССР были созданы многоразовые системы с ПКК-космопланами (в данный момент выведены из эксплуатации). Также Индия , Япония , Европа /ЕКА , Иран , КНДР имеют планы создания ПКК.
Космические корабли и проекты
- Космические корабли 1-го поколения:
- Восток (6 полётов , проект завершен)
- Восход (2 полёта , проект завершен)
- Меркурий (6 полётов , проект завершен)
- Джемини (12 полётов , проект завершен)
- Шугуан и пилотируемый FSW (проекты остановлены)
- Космические корабли 2-го поколения:
- Союз (108 полётов , 2 катастрофы, 2 аварии без жертв (в том числе 1 суборбитальный полёт), (продолжает полёты)
- Л1 /Зонд (проект остановлен на стадии беспилотных летных испытаний)
- Л3 (проект остановлен на стадии беспилотных лётных испытаний)
- Аполлон (21 полёт , проект завершен)
- ТКС - Транспортный корабль снабжения (проект остановлен на стадии беспилотных летных испытаний с посещениями корабля людьми на орбите после стыковки)
- Шэньчжоу (5 полётов , совершает полёты )
- Фудзи (проект приостановлен)
- (проект в стадии разработки)
- CRV (пилотируемый ATV) (проект в стадии разработки)
- пилотируемый HTV (проект в стадии разработки)
- Многоразовые транспортные космические корабли
- X-20 Dyna Soar (проект не реализован)
- Спираль (проект остановлен)
- ЛКС (проект не реализован)
- Спейс шаттл (135 полётов , 2 катастрофы (в том числе 1 на старте), проект завершен)
- X-30 NASP (проект приостановлен)
- VentureStar (проект приостановлен)
- ROTON (проект приостановлен)
- Delta Clipper (проект)
- Kistler K-1 (проект приостановлен)
- Dream Chaser (проект)
- Silver Dart (проект)
- Заря (проект остановлен)
- Буран (1 беспилотный полёт, проект остановлен)
- Гермес (проект остановлен)
- Зенгер-2 (проект остановлен)
- HOTOL (проект остановлен)
- HOPE (проект остановлен)
- ASSTS (проект остановлен)
- Канко-мару (проект)
- Шэньлонг (проект в стадии разработки)
- МАКС (проект остановлен)
- Клипер (проект остановлен)
- Частично-многоразовые космические корабли:
- Dragon SpaceX (проект в стадии беспилотных летных испытаний)
- Федерация (проект в стадии разработки)
- CST-100 (проект в стадии разработки)
- ACTS (проект в стадии разработки)
- Орион (проект в стадии разработки)
Напишите отзыв о статье "Пилотируемый космический корабль"
Примечания
Ссылки
- Космические корабли - статья в фантастической энциклопедии «Кольца дракона ».
- / под ред. О. Н. Остапенко. - Издательский дом "Столичная энциклопедия", 2015. - Т. 2. - 752 с. - ISBN 978-5-903989-27-0 .
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||
 |
Это заготовка статьи о ракетной , ракетно-космической технике или космическом аппарате . Вы можете помочь проекту, дополнив её. |
Отрывок, характеризующий Пилотируемый космический корабль
Андрей молчал: ему и приятно и неприятно было, что отец понял его. Старик встал и подал письмо сыну.– Слушай, – сказал он, – о жене не заботься: что возможно сделать, то будет сделано. Теперь слушай: письмо Михайлу Иларионовичу отдай. Я пишу, чтоб он тебя в хорошие места употреблял и долго адъютантом не держал: скверная должность! Скажи ты ему, что я его помню и люблю. Да напиши, как он тебя примет. Коли хорош будет, служи. Николая Андреича Болконского сын из милости служить ни у кого не будет. Ну, теперь поди сюда.
Он говорил такою скороговоркой, что не доканчивал половины слов, но сын привык понимать его. Он подвел сына к бюро, откинул крышку, выдвинул ящик и вынул исписанную его крупным, длинным и сжатым почерком тетрадь.
– Должно быть, мне прежде тебя умереть. Знай, тут мои записки, их государю передать после моей смерти. Теперь здесь – вот ломбардный билет и письмо: это премия тому, кто напишет историю суворовских войн. Переслать в академию. Здесь мои ремарки, после меня читай для себя, найдешь пользу.
Андрей не сказал отцу, что, верно, он проживет еще долго. Он понимал, что этого говорить не нужно.
– Всё исполню, батюшка, – сказал он.
– Ну, теперь прощай! – Он дал поцеловать сыну свою руку и обнял его. – Помни одно, князь Андрей: коли тебя убьют, мне старику больно будет… – Он неожиданно замолчал и вдруг крикливым голосом продолжал: – а коли узнаю, что ты повел себя не как сын Николая Болконского, мне будет… стыдно! – взвизгнул он.
– Этого вы могли бы не говорить мне, батюшка, – улыбаясь, сказал сын.
Старик замолчал.
– Еще я хотел просить вас, – продолжал князь Андрей, – ежели меня убьют и ежели у меня будет сын, не отпускайте его от себя, как я вам вчера говорил, чтоб он вырос у вас… пожалуйста.
– Жене не отдавать? – сказал старик и засмеялся.
Они молча стояли друг против друга. Быстрые глаза старика прямо были устремлены в глаза сына. Что то дрогнуло в нижней части лица старого князя.
– Простились… ступай! – вдруг сказал он. – Ступай! – закричал он сердитым и громким голосом, отворяя дверь кабинета.
– Что такое, что? – спрашивали княгиня и княжна, увидев князя Андрея и на минуту высунувшуюся фигуру кричавшего сердитым голосом старика в белом халате, без парика и в стариковских очках.
Князь Андрей вздохнул и ничего не ответил.
– Ну, – сказал он, обратившись к жене.
И это «ну» звучало холодною насмешкой, как будто он говорил: «теперь проделывайте вы ваши штуки».
– Andre, deja! [Андрей, уже!] – сказала маленькая княгиня, бледнея и со страхом глядя на мужа.
Он обнял ее. Она вскрикнула и без чувств упала на его плечо.
Он осторожно отвел плечо, на котором она лежала, заглянул в ее лицо и бережно посадил ее на кресло.
– Adieu, Marieie, [Прощай, Маша,] – сказал он тихо сестре, поцеловался с нею рука в руку и скорыми шагами вышел из комнаты.
Княгиня лежала в кресле, m lle Бурьен терла ей виски. Княжна Марья, поддерживая невестку, с заплаканными прекрасными глазами, всё еще смотрела в дверь, в которую вышел князь Андрей, и крестила его. Из кабинета слышны были, как выстрелы, часто повторяемые сердитые звуки стариковского сморкания. Только что князь Андрей вышел, дверь кабинета быстро отворилась и выглянула строгая фигура старика в белом халате.
– Уехал? Ну и хорошо! – сказал он, сердито посмотрев на бесчувственную маленькую княгиню, укоризненно покачал головою и захлопнул дверь.
В октябре 1805 года русские войска занимали села и города эрцгерцогства Австрийского, и еще новые полки приходили из России и, отягощая постоем жителей, располагались у крепости Браунау. В Браунау была главная квартира главнокомандующего Кутузова.
11 го октября 1805 года один из только что пришедших к Браунау пехотных полков, ожидая смотра главнокомандующего, стоял в полумиле от города. Несмотря на нерусскую местность и обстановку (фруктовые сады, каменные ограды, черепичные крыши, горы, видневшиеся вдали), на нерусский народ, c любопытством смотревший на солдат, полк имел точно такой же вид, какой имел всякий русский полк, готовившийся к смотру где нибудь в середине России.
С вечера, на последнем переходе, был получен приказ, что главнокомандующий будет смотреть полк на походе. Хотя слова приказа и показались неясны полковому командиру, и возник вопрос, как разуметь слова приказа: в походной форме или нет? в совете батальонных командиров было решено представить полк в парадной форме на том основании, что всегда лучше перекланяться, чем не докланяться. И солдаты, после тридцативерстного перехода, не смыкали глаз, всю ночь чинились, чистились; адъютанты и ротные рассчитывали, отчисляли; и к утру полк, вместо растянутой беспорядочной толпы, какою он был накануне на последнем переходе, представлял стройную массу 2 000 людей, из которых каждый знал свое место, свое дело и из которых на каждом каждая пуговка и ремешок были на своем месте и блестели чистотой. Не только наружное было исправно, но ежели бы угодно было главнокомандующему заглянуть под мундиры, то на каждом он увидел бы одинаково чистую рубаху и в каждом ранце нашел бы узаконенное число вещей, «шильце и мыльце», как говорят солдаты. Было только одно обстоятельство, насчет которого никто не мог быть спокоен. Это была обувь. Больше чем у половины людей сапоги были разбиты. Но недостаток этот происходил не от вины полкового командира, так как, несмотря на неоднократные требования, ему не был отпущен товар от австрийского ведомства, а полк прошел тысячу верст.
Полковой командир был пожилой, сангвинический, с седеющими бровями и бакенбардами генерал, плотный и широкий больше от груди к спине, чем от одного плеча к другому. На нем был новый, с иголочки, со слежавшимися складками мундир и густые золотые эполеты, которые как будто не книзу, а кверху поднимали его тучные плечи. Полковой командир имел вид человека, счастливо совершающего одно из самых торжественных дел жизни. Он похаживал перед фронтом и, похаживая, подрагивал на каждом шагу, слегка изгибаясь спиною. Видно, было, что полковой командир любуется своим полком, счастлив им, что все его силы душевные заняты только полком; но, несмотря на то, его подрагивающая походка как будто говорила, что, кроме военных интересов, в душе его немалое место занимают и интересы общественного быта и женский пол.
В 2011 году США прекратили эксплуатацию комплекса Space Transportation System с многоразовым кораблем Space Shuttle, в результате чего единственным средством доставки космонавтов на Международную космическую станцию стали российские корабли семейства «Союз». В течение нескольких следующих лет такая ситуация будет сохраняться, а после ожидается появление новых кораблей, способных конкурировать с «Союзами». Новые разработки в области пилотируемой космонавтики создаются как в нашей стране, так и за рубежом.
Российская «Федерация»
За последние десятилетия российская космическая отрасль несколько раз предпринимала попытки создания перспективного пилотируемого корабля, пригодного для замены «Союзов». Однако эти проекты до сих пор не привели к ожидаемым результатам. Самой новой и многообещающей попыткой заменить «Союз» является проект «Федерация», предлагающий строительство многоразовой системы в пилотируемом и грузовом исполнении.
Макеты корабля "Федерация". Фото Wikimedia Commons
В 2009 году ракетно-космическая корпорация «Энергия» получила заказ на проектирование космического аппарата, обозначенного как «Перспективная пилотируемая транспортная система». Название «Федерация» появилось только через несколько лет. До недавнего времени РКК «Энергия» занималось разработкой требуемой документации. Строительство первого корабля нового типа началось в марте прошлого года. Вскоре готовый образец приступит к испытаниям на стендах и полигонах.
В соответствии с последними оглашенными планами, первый космический полет «Федерации» состоится в 2022 году, и корабль отправит на орбиту груз. На 2024-й запланирован первый полет с экипажем на борту. Уже после проведения требуемых проверок корабль сможет выполнить более смелые миссии. Так, во второй половине следующего десятилетия могут состояться беспилотный и пилотируемый облеты Луны.
Корабль, состоящий из многоразовой возвращаемой грузопассажирской кабины и одноразового агрегатно-двигательного отсека, сможет иметь массу до 17-19 т. В зависимости от поставленных целей и полезной нагрузки, он сможет брать на борт до шести космонавтов или 2 т груза. При возвращении в спускаемом аппарате может находиться до 500 кг груза. Известно о проработке нескольких версий корабля для решения разных задач. Имея соответствующую конфигурацию, «Федерация» сможет отправлять на МКС людей или грузы, либо работать на орбите самостоятельно. Также корабль предполагается использовать в будущих полетах к Луне.
Американская космическая отрасль, несколько лет назад оставшаяся без «Шаттлов», возлагает большие надежды на перспективный проект Orion, представляющий собой развитие идей закрытой программы Constellation. К разработке этого проекта привлечены несколько ведущих организаций, как американских, так и зарубежных. Так, за создание агрегатного отсека отвечает Европейское космическое агентство, а строить такие изделия будет компания Airbus. Американская наука и промышленность представлены агентством NASA и компанией Lockheed Martin.
Макет корабля Orion. Фото NASA
Проект «Орион» в его нынешнем виде был запущен в 2011 году. К этому времени НАСА успело выполнить часть работ по программе Constellation, но от нее пришлось отказаться. Определенные наработки перешли из этого проекта в новый. Уже 5 декабря 2014 года американским специалистам удалось провести первый испытательный запуск перспективного корабля в беспилотной конфигурации. Новые запуски пока не проводились. В соответствии с установленными планами, авторы проекта должны завершить необходимые работы, и только после этого можно будет начать новый этап испытаний.
Согласно актуальным планам, новый полет корабля Orion в конфигурации космического грузовика состоится только в 2019 году, после появления ракеты-носителя Space Launch System. Беспилотная версия корабля должна будет работать с МКС, а также выполнить облет Луны. С 2023 года на борту «Орионов» будут присутствовать астронавты. На вторую половину следующего десятилетия запланированы пилотируемые полеты большой продолжительности, в том числе с облетом Луны. В дальнейшем не исключается возможность использования системы Orion в марсианской программе.
Корабль с максимальной стартовой массой 25,85 т получит герметичный отсек объемом чуть менее 9 куб.м, что позволит ему перевозить достаточно крупные грузы или людей. На орбиту Земли можно будет доставлять до шести человек. «Лунный» экипаж будет ограничен четырьмя астронавтами. Грузовая модификация корабля будет поднимать до 2-2,5 т с возможностью безопасного возвращения меньшей массы.
CST-100 Starliner
В качестве альтернативы для корабля Orion может рассматриваться аппарат CST-100 Starliner, разрабатываемый компанией Boeing в рамках программы NASA Commercial Crew Transportation Capability. Проект предусматривает создание пилотируемого корабля, способного доставлять на орбиту и возвращать на землю несколько человек. За счет ряда особенностей конструкции, в том числе связанных с одноразовым применением техники, предполагается оснастить корабль сразу семью местами для астронавтов.
CST-100 на орбите, пока лишь в представлении художника. Рисунок NASA
«Старлайнер» создается с 2010 года компаниями Boeing и Bigelow Aerospace. Проектирование заняло несколько лет, и в середине текущего десятилетия предполагалось осуществить первый запуск нового корабля. Тем не менее, в связи с некоторыми затруднениями, испытательный старт несколько раз переносили. Согласно недавнему решению NASA, первый старт корабля CST-100 с грузом на борту должен состояться в августе текущего года. Кроме того, «Боинг» получил разрешение на выполнение пилотируемого полета в ноябре. По всей видимости, перспективный корабль в самое ближайшее время будет готов к испытаниям, и новые изменения графика уже не понадобятся.
От других проектов перспективных пилотируемых космических кораблей американской и зарубежной разработки «Старлайнер» отличается более скромными целями. По задумке создателей, этот корабль должен будет доставлять людей на МКС или на другие перспективные станции, разрабатываемые в настоящее время. Полеты за пределы земной орбиты не планируются. Все это снижает требования к кораблю и, как следствие, позволяет добиться заметной экономии. Меньшая стоимость проекта и сокращенные расходы на доставку астронавтов могут быть неплохим конкурентным преимуществом.
Характерной чертой корабля CST-100 являются достаточно большие размеры. Обитаемая капсула будет иметь диаметр чуть более 4,5 м, а полная длина корабля превысит 5 м. Полная масса – 13 т. Следует отметить, что крупные габариты будут использоваться для получения максимального внутреннего объема. Для размещения аппаратуры и людей разработан герметичный отсек объемом 11 куб.м. В нем можно будет установить семь кресел для астронавтов. В этом отношении корабль Starliner – если ему удастся дойти до эксплуатации – может стать одним из лидеров.
Dragon V2
Несколько дней назад агентство НАСА также определило сроки новых испытательных полетов космических кораблей от компании SpaceX. Так, на декабрь 2018 года назначен первый тестовый запуск пилотируемого корабля типа Dragon V2. Это изделие представляет собой переработанный вариант уже используемого «грузовика» Dragon, способный перевозить людей. Разработка проекта началась достаточно давно, но только сейчас он приближается к испытаниям.
Макет корабля Dragon V2 dj время презентации. Фото NASA
Проект Dragon V2 предусматривает использование переработанного грузового отсека, адаптированного для перевозки людей. В зависимости от требований заказчика, как утверждается, такой корабль сможет поднимать на орбиту до семи человек. Подобно своему предшественнику, новый «Дракон» будет многоразовым, и сможет совершать новые полеты после небольшого ремонта. Разработка проекта ведется в течение нескольких последних лет, но испытания еще не начались. Только в августе 2018 года SpaceX впервые запустит Dragon V2 в космос; этот полет пройдет без астронавтов на борту. Полноценный пилотируемый полет, в соответствии с указаниями NASA, запланирован на декабрь.
Компания SpaceX известна своими смелыми планами в отношении любых перспективных проектов, и пилотируемый космический корабль не является исключением. Сначала Dragon V2 предполагается использовать только для отправки людей на МКС. Также возможно использование такого корабля в самостоятельных орбитальных миссиях продолжительностью до нескольких суток. В отдаленном будущем планируется отправить корабль к Луне. Более того, с его помощью хотят организовать новый «маршрут» космического туризма: аппараты с пассажирами на коммерческой основе будут совершать облет Луны. Впрочем, это все пока является делом отдаленного будущего, а сам корабль еще даже не успел пройти все необходимые испытания.
При средних размерах корабль Dragon V2 имеет герметичный отсек объемом 10 куб.м и 14-кубовый отсек без герметизации. По данным компании-разработчика, он сможет доставлять на МКС чуть более 3,3 т груза и возвращать на Землю 2,5 т. В пилотируемой конфигурации в кабине предлагается устанавливать семь кресел-ложементов. Таким образом, новы «Дракон» сможет, как минимум, не уступать конкурентам по характеристикам грузоподъемности. Преимущества экономического характера предлагается получить за счет многоразового использования.
Космический корабль Индии
Вместе со странами-лидерами космической отрасли свои варианты пилотируемых космических кораблей пытаются создать и другие государства. Так, в ближайшем будущем может состояться первый полет перспективного индийского корабля с космонавтами на борту. Индийская организация космических исследований (ISRO) с 2006 года работает над собственным проектом корабля, и уже выполнила часть требуемых работ. По неким причинам, этот проект еще не получил полноценного обозначения и пока известен как «космический аппарат от ISRO».
Перспективный индийский корабль и его носитель. Рисунок Timesofindia.indiatimes.com
Согласно известным данным, новый проект ISRO предусматривает строительство сравнительно простого, компактного и легкого пилотируемого аппарата, похожего на первые корабли зарубежных стран. В частности, имеется определенное сходство с американской техникой семейства Mercury. Часть проектных работ была завершена еще несколько лет назад, и 18 декабря 2014 года состоялся первый запуск корабля с балластным грузом. Когда новый корабль доставит на орбиту первых космонавтов – неизвестно. Сроки этого события несколько раз смещались, и пока данные на этот счет отсутствуют.
Проект ISRO предлагает строительство капсулы массой не более 3,7 т с внутренним объемом в несколько кубических метров. С ее помощью планируется доставлять на орбиту трех космонавтов. Заявлена автономность на уровне недели. Первые миссии корабля будут связаны с нахождением на орбите, маневрированием и т.д. В дальнейшем индийские ученые планируют парные запуски со встречей и стыковкой кораблей. Впрочем, до этого пока еще далеко.
После освоения полетов на околоземную орбиту Индийская организация космических исследований предполагает создать несколько новых проектов. В планах создание многоразового корабля нового поколения, а также пилотируемые полеты к Луне, которые, вероятно, будут выполняться при сотрудничестве с зарубежными коллегами.
Проекты и перспективы
Перспективные пилотируемые космические корабли сейчас создаются в нескольких странах. При этом речь идет о разных предпосылках к появлению новых кораблей. Так, Индия намерена разработать первый собственный проект, Россия собирается заменить имеющиеся «Союзы», а Соединенные Штаты нуждаются в отечественных кораблях с возможностью перевозки людей. В последнем случае проблема проявляется так ярко, что NASA вынуждено разрабатывать или сопровождать сразу несколько проектов перспективной космической техники.
Несмотря на разные предпосылки к созданию, перспективные проекты почти всегда имеют схожие цели. Все космические державы собираются поставить в эксплуатацию новые собственные пилотируемые корабли, пригодные, как минимум, для орбитальных полетов. Одновременно с этим большая часть нынешних проектов создается с учетом достижения новых целей. После тех или иных доработок некоторые из новых кораблей должны будут выйти за пределы орбиты и отправиться, как минимум, к Луне.
Любопытно, что большая часть первых запусков новой техники запланирована на один и тот же период. С конца текущего десятилетия и до середины двадцатых годов сразу несколько стран намерены проверить на практике свои новейшие разработки. В случае получения желаемых результатов космическая отрасль заметно изменится к концу следующего десятилетия. Кроме того, благодаря предусмотрительности разработчиков новой техники, космонавтика получит возможность не только работать на орбите Земли, но и совершать полеты к Луне или даже готовиться к более смелым миссиям.
Перспективные проекты пилотируемых космических кораблей, создаваемых в разных странах, еще не успели дойти до стадии полноценных испытаний и полетов с экипажем на борту. Тем не менее, уже в этом году состоится несколько таких запусков, и в будущем такие полеты продолжатся. Развитие космической отрасли продолжается и дает желаемые результаты.
По материалам сайтов:
http://tass.ru/
http://ria.ru/
https://energia.ru/
http://space.com/
https://roscosmos.ru/
https://nasa.gov/
http://boeing.com/
http://spacex.com/
http://hindustantimes.com/
Так сложилось, что в области космонавтики современной России мало что найдется предъявить мировому сообществу, помимо своей пилотируемой программы. Однако основу этой программы до сих пор составляет техника, разработанная еще на заре космической эры. Эксплуатация кораблей и ракет-носителей семейства «Союз» и «Протон», пусть даже в многократно модернизированных версиях, продолжается много десятилетий, питая разговоры о том, что Россия удерживает статус научно-технической державы за счет наследия прошлых поколений.
Выбьет ли работа над «Федерацией» главный аргумент из рук таких критиков? Ведь случай это не первый: схожая попытка сделать мощный скачок вперед была предпринята более десяти лет назад, когда в РКК «Энергия» проектировали крылатый корабль «Клипер», который, увы, так и остался в виде массогабаритного макета. Повторит ли «Федерация» его печальную судьбу — или все же отправится на орбиту и дальше, дальше?..
Наследуя «Союзу»
В сравнении со старыми добрыми «Союзами» новый пилотируемый транспортный корабль (ПТК) «Федерация» должен заметно вырасти в размерах. Он сможет брать экипаж до четырех человек, доставлять на орбитальную станцию и забирать с нее до 500 кг грузов. Для посадки всей этой массы будут применяться новые технологии и решения. Кроме того, ПТК станет многоразовым. В эксклюзивном интервью «Популярной механике» Николай Брюханов — генеральный конструктор перспективных космических комплексов и систем РКК «Энергия» — назвал несколько принципиальных нововведений, необходимых для приземления «Федерации».
Интерьер и панель управления «Федерации» напоминают «Союзы» меньше, чем кокпит современного электромобиля — приборную панель классических автомобилей 1950-х.
На ПТК будут использоваться трехкупольная парашютная система с горячим резервированием куполов и амортизационные кресла космонавтов с универсальным ложементом. Кроме того, «Федерацию» планируется оснастить твердотопливной посадочной двигательной установкой с регулированием тяги, способной гасить и вертикальную, и горизонтальную составляющие скорости. У тех же «Союзов» двигатели мягкой посадки включаются лишь за пару секунд до касания, смягчая удар, — но и только. На «Федерации» они будут срабатывать на высоте более 50 м над землей, вместе с парашютами обеспечивая плавное торможение корабля.
Николай Брюханов подчеркивает, что посадочная система «Федерации» способна обеспечить приземление возвращаемого аппарата в заданном районе с погрешностью не более 7 км. На земле корабль встанет на три опоры, удерживающие его вертикально даже при сильном ветре, тогда как «Союзы» в таких обстоятельствах нередко заваливаются набок. Но все-таки изюминкой проекта остается многоразовость.
«Оптимальные характеристики корабля обеспечивает сочетание многоразового возвращаемого модуля (ВА) с одноразовым двигательным отсеком (ДО), — объясняет Николай Брюханов. — При выполнении околоземных полетов длительностью до года, а также полетов к Луне продолжительностью до 30 суток ВА можно использовать десятикратно. При длительных полетах по окололунным орбитам — три раза. Это связано с долгим неблагоприятным воздействием на него факторов дальнего космоса, в первую очередь — радиации».
Из тени «Клипера»
И все же при разговоре о «Федерации» возникает ощущение дежавю. Ведь российские разработчики уже однажды брались за создание «Клипера», корабля беспрецедентного по конструкции, который должен был совершать посадки и с помощью крыльев, и на парашютной системе. Однако именно работы над «Клипером» показали: то, что выглядит серьезным шагом вперед, может оказаться движением в ложном направлении.
«Крылатая форма ВА у «Клипера» обеспечивала минимальный уровень перегрузок при спуске в атмосфере, — отмечает генеральный конструктор, — однако дополнительный анализ выявил ряд ограничений по ее практической реализации. Например, крылатый аппарат мог совершать посадку только на аэродромы классом не ниже первого. При этом требование возможности спасти экипаж на любом витке полета приводило к необходимости заблаговременно подобрать достаточное число таких аэродромов не только на территории России, но и в других странах. Однако оснащение зарубежных аэродромов аппаратурой для обеспечения автоматической посадки не представлялось возможным. Кроме того, само наличие крыльев создавало ограничение на максимальную скорость входа ВА в атмосферу. При возвращении с Луны кромки крыла, имеющие малый радиус закругления, могли нагреваться до недопустимых температур».
«Таким образом, было установлено, что в настоящее время оптимальными остаются ВА сегментно-конической формы, — подчеркивает Николай Брюханов. — Реализация такой конструкции — магистральная тенденция развития пилотируемых космических кораблей. Эти выводы были зафиксированы в 2008 году решением Научно-технического совета Федерального космического агентства».
Догоняя Shenzhou
Поскольку Китай в международном партнерстве по МКС не участвует, китайские пилотируемые Shenzhou можно не считать, и «Союзы» остаются единственным доступным средством доставлять людей и грузы на станцию. Это придает им абсолютную ценность для современной космонавтики. Однако в ближайшем будущем она перейдет в разряд относительных: в скором времени легко прогнозировать потерю «Союзами» монополии на обслуживание МКС.
После 2018 года конкурентами действующих «Союзов» и перспективной «Федерации» могут стать американские корабли: Orion (компания Lockheed Martin), Crew Dragon (SpaceX), CST-100 (Boeing) и мини-шаттл Dream Chaser (Sierra Nevada). А с учетом того, что США все активнее присматриваются к Китаю в качестве потенциального партнера в космосе, к ним можно добавить и Shenzhou. Но появление конкурентов — это не самая большая проблема, которую предстоит решить «Федерации» в борьбе за рынок космических транспортных услуг и обслуживание международных орбитальных проектов. Новый корабль априори будет лишен важнейшего преимущества, которым так славен «Союз», — длительного срока успешной эксплуатации. Более того, в этом смысле «Федерации» придется выступать в роли догоняющего: по плану к 2021 году как минимум три американских корабля (Orion, Crew Dragon и CST-100) должны совершить свои первые пилотируемые полеты. Ну а Shenzhou уже сейчас может похвастаться десятью полетами, пять из которых были пилотируемыми.
В 2021 году «Федерация» должна совершить лишь первые беспилотные полеты (на новой ракете «Ангара-5П»), выход на пилотируемый режим ожидается около 2023-го. Таким образом, создателям корабля придется делать ставку на другие достоинства, которые могут выгодно выделить его на фоне зарубежных конкурентов. По словам Николая Брюханова, главным из этих отличий можно назвать универсальность и способность решать значительно более широкий круг практических задач. Американские разработчики пошли по пути создания нескольких специализированных кораблей: CST-100 и Dragon предназначены только для обслуживания орбитальных станций на низкой околоземной орбите; Orion — для полетов к Луне и, возможно, околоземным астероидам. «Федерация» будет способна на всё.
В поисках себя
«"Федерация» будет осуществлять полеты и на околоземную орбиту, и за ее пределы", — подчеркивает генеральный конструктор. Корабль должен стать одним из ключевых элементов российской космической инфраструктуры. Он обеспечит доставку экипажей как на околоземные орбитальные станции, так и на перспективные пилотируемые объекты в окололунном пространстве — включая, например, лунный взлетно-посадочный комплекс и будущую международную посещаемую платформу в окрестности точки либрации L2 системы Земля-Луна, в 61 500 км от спутника.
Впрочем, самым опасным для будущего «Федерации» оказывается стратегически новая ситуация в космонавтике. Уже на нынешнем этапе собственно корабли уже не играют самостоятельной роли, используясь лишь для доставки людей и грузов на какой-либо пилотируемый комплекс — либо околоземный, либо предназначенный для полетов в дальний космос. До окончания работы МКС в 2024 году полноценная эксплуатация «Федерации», видимо, не начнется. А после этого срока в российских космических планах — по крайней мере, в их пилотируемом разделе — царит неопределенность. В дальней перспективе не видно никаких конкретных проектов ни по созданию национальной орбитальной станции, ни по исследованию и освоению Луны. Да, около полутора лет назад звучали идеи о проведении пилотируемых лунных миссий. При этом рассматривались два взаимоисключающих (в том числе и по финансовым соображениям) варианта: строительство окололунной станции и создание лунной базы. Однако в утвержденной в 2016 году Федеральной космической программе до 2025 года никаких полетов на Луну не предусматривается. По словам источников в «Роскосмосе», ждать этого можно не раньше 2035 года. Проект сооружения международной окололунной станции обсуждается рядом стран, включая Россию, но никакого конкретного соглашения по ней пока нет.
Таким образом, не исключено, что в 2020-х и, возможно, в первой половине 2030-х «Федерации» придется идти по стопам «Союзов» 1960-х, когда корабли этого типа отправлялись в космос для совершения автономных полетов и решения конкретных задач. К слову, универсальность, которую разработчики закладывают в конструкцию, позволяет и это.
По словам Николая Брюханова, максимальная продолжительность автономного полета «Федерации» с экипажем из четырех человек составит 14 суток, а с экипажем из двух человек — возможно, и до 30. С учетом того, что управлять новым автоматизированным кораблем сможет и один пилот, «Федерация» будет активно использоваться для полетов космических туристов, хотя к основным областям применения нового корабля это не относится.
Способность российских инженеров, конструкторов и технических специалистов создавать космические корабли на уровне лучших мировых стандартов не вызывает сомнений. И если «Федерация» не найдет дорогу в далекий космос, то это проблема целеполагания, а не технологий, знаний и научных школ, которых мы еще не утратили.
Космонавтика в России во многом наследует космические программы Советского Союза. Главным органом управления космической отрасли в России является государственная корпорация «Роскосмос».
Данная организация контролирует ряд предприятий, а также научных объединений, подавляющее большинство которых было создано во времена СССР. Среди них:
- Центр управления полетами. Научно-исследовательское подразделение института машиностроения (ФГУП ЦНИИмаш). Основано в 1960-м году и базируется в наукограде под названием Королев. В задачи ЦУПа входит контроль и управления полетами космических аппаратов, которые могут обслуживаться одновременно в количестве до двадцати аппаратов. Кроме того, в ЦУПе проводятся расчеты и исследования, направленные на повышение качества управления аппаратами и решения некоторых задач в сфере управления.
- Звездный городок — закрытый поселок городского типа, который основан в 1961-м году на территории Щелковского района. Однако в 2009-м году был выделен в отдельный округ и выведен из состава Щелково. На территории в 317,8 га расположены жилые дома для всего персонала, работников Роскосмоса и их семей, а также всех космонавтов, которые здесь же проходят космическую подготовку в ЦПК. На 2016-й год число жителей городка составляет более 5600.
- Центр подготовки космонавтов, названный именем Юрия Гагарина. Основан в 1960-м году и располагается в Звездном городке. Подготовка космонавтов обеспечена рядом тренажеров, двумя центрифугами, самолетом-лабораторией и трехэтажной гидролабораторией. Последняя позволяет создать условия невесомости, аналогичные условиям на МКС. При этом используется полноразмерный макет космической станции.
- Космодром «Байконур». Основан в 1955-м году на территории в 6717 км² около города Казалы, Казахстан. На данный момент арендуется Россией (до 2050-го года) и является лидером по числу запусков – 18 ракет-носителей за 2015-й год, в то время как Мыс Канаверал отстает на один запуск, а космодром Куру (ЕКА, Франция) насчитывает 12 запусков за год. Содержание космодрома включает две суммы: аренда – 115 млн долларов, поддержание рабочего состояния — 1,5 млрд долларов.
- Космодром «Восточный» начал создаваться в 2011-м году в Амурской области, около города Циолковский. Помимо создания второго «Байконура» на территории России, «Восточный» предназначен также для проведения коммерческих полетов. Космодром расположен неподалеку от развитых железнодорожных узлов, автомагистралей, а также аэродромов. Кроме того, в связи с удачным расположением «Восточного», отделяющиеся части ракет-носителей будут падать в малонаселенных районах или вовсе в нейтральных водах. Стоимость создания космодрома будет составлять около 300 млрд рублей, на 2016-й год потрачена треть этой суммы. 28-го апреля 2016-го года произошел первый запуск ракеты, которая вывела три спутника на орбиту Земли. Запуск пилотируемого корабля запланирован на 2023-й год.
- Космодром «Плесецк». Основан в 1957-м году около города Мирный, Архангельская область. Занимает 176 200 гектаров. «Плесецк» предназначен для проведения запусков стратегических оборонных комплексов, непилотируемых космических научных и коммерческих аппаратов. Первый запуск с космодрома состоялся 17-го марта 1966-го года, когда стартовала ракета-носитель «Восток-2», со спутником «Космос-112» на борту. В 2014-м году произошел запуск новейшей ракеты-носителя под названием «Ангара».
Запуск с космодрома «Байконур»
Хронология развития отечественной космонавтики
Развитие отечественной космонавтики берет свое начало в 1946-м году, когда было основано Опытноконструкторское бюро №1, цель которого – разработка баллистических ракет, ракет-носителей, а также спутников. В 1956-1957-м годах трудами бюро была спроектирована ракета-носитель межконтинентальная баллистическая ракета Р-7, при помощи которой 4 октября 1957 года на орбиту Земли был выведен первый искусственный спутник «Спутник-1». Запуск состоялся на научно-исследовательском полигоне «Тюра-Там», который был разработан специально для этой цели, и который позже будет назван «Байконур».
3-го ноября 1957-го года произошел запуск второго спутника, на этот раз с живым существом на борту – собакой по имени Лайка.
Лайка — первое живое существо на орбите земли
С 1958-го года начались запуски межпланетных компактных станций для изучения , в рамках одноименной программы. 12-го сентября 1959-го года впервые человеческий космический аппарат («Луна-2») достиг поверхности другого космического тела – Луны. К сожалению, «Луна-2» упал на поверхность Луны со скоростью в 12000 км/ч, в результате чего конструкция мгновенно перешла в газовое состояние. В 1959-м году «Луна-3» получил снимки обратной стороны Луны, что позволило СССР дать наименования большинству ее элементов ландшафта.
