Космічні апарати, Детальна інформація

Реферат на тему:

„Космічні апарати”

КОСМІЧНА РАКЕТА — багатоступінчаста ракета для виведення космічних апаратів (штучних супутників Землі, АС, космічних кораблів) на орбіту супутника Землі чи міжпланетну трасу. Вона — єдиний засіб проникнення в космічний простір, найдосконаліший витвір рук людини, що тримає сьогодні рекорд швидкості й дальності польоту. Принцип реактивного руху, відомий ще з давніх-давен, людина Землі використала для проникнення в космічний простір лише в XX ст. саме завдяки створенню космічної ракети. Ідею використання космічної ракети як засобу космічного польоту подав і науково обґрунтував наш геніальний співвітчизник K. Е. Ціолковський.

Космічна ракета, або «ракетний поїзд», як називалась вона у Ціолковського, являє собою сукупність ракет-ступенів, що в міру витрати палива автоматично чи за командою з Землі відокремлюються від ракети, звільняючи її від зайвого вантажу. В польоті ракети-ступені працюють послідовно. Гігантську ракету-стрілу відриває від землі стартовий перший ступінь. Він найпотужніший, адже на нього припадає найбільше навантаження — подолати якомога швидше найгустіші шари земної атмосфери. На висоті кількох десятків кілометрів його паливні баки пустіють, двигуни стихають, і він відокремлюється від ракети, виконавши свою частку праці. Вступає в дію другий ступінь, і після закінчення роботи він теж відокремлюється, передаючи космічну естафету на включення двигунів наступного ступеня. I так, поки не буде досягнуто швидкості, потрібної для виведення космічного апарата на трасу польоту.

Саме за допомогою космічних ракет людина вступила у двобій з силами земного тяжіння і перемогла. А наскільки надійний її помічник у цьому, свідчать такі цифри. Потужність ракети, що вивела на орбіту космічний корабель «Восток-1» вагою 4725 кг, становила близько 15 млн. квт. Це майже у 25 раз більше, ніж потужність Дніпровської ГЕС. Загальна довжина ракети-носія «Восток» становила 38 м, а діаметр її біля основи — понад 10 м.

На початку польоту космічна ракета рухається строго вертикально, потім її траєкторія викривлюється за наперед наміченою програмою. Та частина траєкторії, на якій ще працюють ракетні двигуни, називається активною ділянкою (ділянкою розгону), після неї починається пасивна ділянка, де рух в основному визначається лише гравітаційними силами.

— А навіщо взагалі робити ракету багатоступінчастою? — спитаєте ви. — Хіба не можна створити таку одну велику потужну ракету, яка б розігнала космічний апарат хоча б до першої космічної швидкості? Виявляється, що ні. Можливості одноступінчастої ракети строго обмежені. I перший це зрозумів Ціолковський. Він навіть вивів формулу для швидкості v, яку розвиває ракета:



= 45, тобто, щоб стартова вага ракети перевищувала кінцеву в 45 раз. I це без урахування атмосфери та сил тяжіння, які аж ніяк не можна нехтувати. Та й швидкості витікання у сучасних реактивних двигунів становлять лише 2,5—3,5 км/сек, чого явно не досить. Отже, єдино правильним лишається будувати складені ракети, які поступово розганятимуть апарат до першої чи другої космічної швидкості. Швидкості реактивного струменя сьогоднішніх ракетних двигунів досить, щоб трьома або чотирма ступенями здійснити запуск штучного супутника Землі чи міжпланетного корабля [41]. Ми є свідками стартів космічних ракет, що несуть у безодню космосу корисні вантажі (кораблі, станції тощо) вагою в кілька десятків тонн [40, 54].

КОСМІЧНА СТАНЦІЯ — штучний супутник Землі або іншого небесного тіла, пристосований для проведення різноманітних наукових досліджень. По суті космічні станції c науково-дослідними лабораторіями багатоцільового призначення, форпостами науки в безмежних просторах космосу. Станції-супутники дають змогу вивчати процеси і явища в земній атмосфері, вони, зокрема, відкрили радіаційний пояс та геокорону Землі; їх використовують для розв'язання завдань навігації, метеорології, астрономії, геофізики, далекого радіо- та телезв'язку тощо. А важкі станції-супутники вже сьогодні стали стартовими площадками для запуску космічних ракет з АС до інших планет та Місяця, являючи собою прообраз майбутніх проміжних баз міжпланетних сполучень.

Особливо цінні позаземні орбітальні станції, траси яких проходять за межами густих шарів атмосфери. Такі станції-обсерваторії, оснащені звичайною наземною астрономічною апаратурою (телескопами, спектрометрами, коронографами тощо), вже значно розширили можливості наук, що вивчають космос. Широкий комплекс досліджень проведено такими космічними станціями-супутниками, як «Електрон», «Протон», «Космос». Багато космічних трас освоїли автоматичні міжпланетні станції «Венера», «Марс», «Зонд», «Луна», «Марінер» та ін.

Великого значення тепер набуває створення заселеної позаземної станції-супутника. Такими станціями в мініатюрі е вже сьогодні пілотовані космічні кораблі-супутники. Висунуто багато проектів великих заселених станцій— свого роду острівців життя у безмежних просторах космосу, — монтаж яких здійснюватиметься на орбіті частинами. I шлях до цього вже прокладено. Стикування космічних апаратів на орбіті є початком будівництва у космосі. Першу таку діючу «споруду» у космосі було створено 16 січня 1969 p. під час спільного польоту радянських космічних кораблів «Союз-4» і «Союз-5». В результаті їх стикування на орбіті була складена і почала функціонувати перша в світі експериментальна космічна станція з чотирма відсіками для екіпажу.

А 7 червня 1971 p. внаслідок стикування транспортного космічного корабля «Союз-11» з орбітальною науковою станцією «Салют» була створена і почала функціонувати перша пілотована орбітальна наукова станція. Вперше було розв'язано завдання доставки екіпажу транспортним кораблем на борт наукової станції — супутника Землі. Загальна вага космічної системи «Салют—Союз-11» становила понад 25 т, об'єм приміщень — більше 100 куб. м. Екіпаж станції в складі космонавтів Г. Т. Добровольського, В. М. Волкова та В. I. Пацаєва виконав важливі науково-технічні дослідження й експерименти [36, 41, 58].

КОСМІЧНИЙ ЛІТАЛЬНИЙ АПАРАТ (КЛА) - загальна назва апаратів для польотів у космосі. Космічними літальними апаратами c штучні супутники Землі та Місяця, космічні кораблі, автоматичні станції, космічні ракети та ракети-носії [32, 53].

КОСМІЧНИЙ КОРАБЕЛЬ (KK) - літальний апарат для польотів у космос людини. Від інших типів космічних літальних апаратів KK відрізняється наявністю герметичної кабіни з життєзабезпечення системою. Космічними кораблями є апарати «Восток», «Восход», «Союз», «Меркурій», «Джеміні», «Аполлон». Ось, наприклад, яким був перший радянський космічний корабель «Восток-1», що на ньому перший космонавт планети Ю. 0. Гагарін здійснив космічний політ навколо Землі [41].

«Восток-1» складався з двох основних частіш — спускного апарата, яким була кабіна космонавта з системами життєзабезпечення і приземлення, та приладового відсіку з гальмовою установкою та бортовою апаратурою. Керування кораблем здійснювалось автоматично, проте в разі потреби керувати ним міг би і сам космонавт. Зовнішня поверхня кабіни вкрита теплозахисним шаром, а три ілюмінатори її мають жароміцні стекла. Кабіна мала також три люки. Вона досить простора. В центрі її містилося крісло космонавта — його робоче місце в польоті; в ньому він сидів, лежав, спав.

Крісло — складний пристрій, пристосований для багатьох цілей. У кріслі містились аварійні запаси їжі, радіоапаратура, запас кисню, вентиляція, за допомогою якої повітря проштовхувалося через скафандр і виносило виділене організмом тепло тощо. Його встановлено так, що перевантаження як правило діяли на космонавта в напрямі «груди—спина». Прямо перед космонавтом — глобус, що довільно обертався, вказуючи, в якому місці над земною кулею перебуває космонавт. Одягнено космонавта в скафандр, який мав захистити його в разі розгерметизації кабіни. Температура в кабіні корабля, тиск, газовий склад («атмосфера» корабля) такі самі, як і на землі. Корабель — це маленький світ, острівець життя, який пливе по орбіті навколо Землі. Телеметрична апаратура уважно прислухається до пульсу й дихання космонавта, вимірює тиск його крові і по радіоканалах передає на землю лікарям.

V

X

|

~

~

иземлення, орієнтації, джерела енергоживлення, парашутні системи, пристрій для катапультування тощо. А телевізійна система давала змогу спостерігати за космонавтом з Землі. Особливу увагу приділено гарантуванню безпеки польоту і повернення. Якби вийшли з ладу автоматичні пристрої, що керують спуском, космонавт міг би перейти на ручне керування системою орієнтації та гальмовими двигунами. Для більшої надійності передбачалась також можливість природного гальмування в атмосфері під час спуску. Тому запаси їжі, води та ін. були розраховані на 10 днів.

Більш досконалим є корабель «Союз». Він складається з таких основних відсіків: орбітального відсіку, кабіни космонавта і приладо-агрегатного відсіку. Орбітальний відсік є науковою лабораторією, де космонавт провадить наукові дослідження і відпочиває. Зокрема тут він виконує необхідний комплекс фізичних вправ, приймає їжу, спить. Відсік має чотири ілюмінатори.

Кабіна космонавта, або спускний апарат, призначена для розміщення екіпажу під час виведення корабля на орбіту, маневрування на орбіті та під час спуску. Вона сполучається з орбітальним відсіком, розміщеним у передній частині корабля, за допомогою люка. Завдяки зовнішньому теплозахисному шару і внутрішньому теплоізоляційному температура в кабіні на момент посадки не перевищує 25—30°С. В кабіні розміщено крісло космонавта, радіоапаратуру зв'язку, прилади керування, в спеціальних контейнерах — основну й запасну парашутну системи. На корпусі встановлено двигуни системи керування спуском і двигуни м'якої посадки. Безпосередньо перед пілотом встановлено пульт керування кораблем. Обладнання корабля забезпечує можливість пілотувати корабель без участі наземного командного комплексу. Під час польоту в кораблі можна перебувати у звичайному легкому одязі, без скафандрів. Порівняно з кабінами попередніх кораблів кабіна «Союза» має ряд переваг. Зокрема, її форма забезпечує при польоті в земній атмосфері аеродинамічну підйомну силу, що робить спуск корабля керованим.

Приладо-агрегатний відсік призначений для розміщення апаратури та обладнання основних систем корабля і рушійних установок (агрегати систем терморегулювання, енергоживлення, орієнтації і керування рухом тощо). Саме тут міститься рушійна реактивна установка, яка використовується для виконання маневрів на орбіті (до висоти 1300 км) та для спуску корабля на землю. Два двигуни її (основний і дублюючий) мають силу тяги по 400 кг кожний.

На приладо-агрегатному відсіку встановлено сонячні батареї з корисною площею 14 м2 і основні антенно-фідер-ні пристрої, які забезпечують надійний зв'язок з наземними службами. Загальний об'єм робочих відсіків корабля досить значний — близько 9 м3.

Корабель «Союз» оснащено системою автоматичного стикування, яку двічі успішно перевірено під час парних польотів супутників «Космос». Конструкція корабля надійно захищає екіпаж від дії космічної радіації.

«Союз» — комфортабельний корабель, з широкими маневреними можливостями, обладнаний надійними системами та раціональний своєю конструкцією [36, 54].

КОСМІЧНІ КОРАБЛІ-СУПУТНИКИ – назва п'яти важких автоматичних штучних супутників Землі, запущених у Радянському Союзі в 1960—1961 pp. з метою відпрацювання й перевірки всіх систем корабля, що забезпечують політ людини в космос та повернення її на Землю. Останнє досягається тим, що на цих супутниках встановлено ще гальмову рушійну установку, яка забезпечує їх спуск і успішне приземлення в заданому районі.