Реферат: Космонавтика: Вчера, Сегодня, Завтра

включающих радиотехнические, ТВ и телеметрические комплексы, системы

жизнеобеспечения, терморегулирования, навигации, энергоснабжения и другие,

объединены на основе ЭВМ в единый бортовой комплекс, который обеспечивает

продолжительность пребывания "Бурана" на орбите до 30 суток

Теплота, выделяемая бортовым оборудованием, с помощью теплоносителя

подводится к радиационным теплообменникам, установленным на внутренней

стороне створок грузового отсека, и излучается в окружающее пространство (в

полете на орбите створки открыты).

Геометрические и весовые характеристики. Длина "Бурана" составляет 35,4 м, высота 16,5 м (при выпущенном шасси), размах крыла около 24 м, площадь крыла 250 квадратных метров, ширина фюзеляжа 5,6 м, высота 6,2 м; диаметр грузового отсека 4,6 м, его длина 18 м. Стартовая масса ОК до 105 т, масса груза, доставляемого на орбиту, до 30 т, возвращаемого с орбиты - до 15 т. Максимальный запас топлива до 14 т.

Большие габаритные размеры "Бурана" затрудняют использование наземных средств транспортировки, поэтому на космодром он (так же, как и блоки РН) доставляется по воздуху модифицированным для этих целей самолетом ВМ-Т Экспериментального машиностроительного завода им. В.М.Мясищева (при этом с "Бурана" снимается киль, и масса доводится до 50 т) или многоцелевым транспортным самолетом Ан-225 в полностью собранном виде.

Выведение на орбиту. Запуск "Бурана" осуществляется с помощью

универсальной двухступенчатой РН "Энергия", к центральному блоку которой

крепится пирозамками ОК. Двигатели 1-й и 2-й ступеней РН запускаются

практически одновременно и развивают суммарную тягу 34840 кН при стартовой

массе РН с "Бураном" около 2400 т (из них около 90% составляет топливо). В

первом испытательном запуске беспилотного варианта ОК, состоявшемся на

космодроме Байконур 15 ноября 1988 года, РН "Энергия" вывела ОК за 476 сек. на

высоту около 150 км (блоки 1-й ступени РН отделились на 146-й сек. на высоте 52

км). После отделения ОК от 2-й ступени РН был осуществлен двукратный запуск его

двигателей, что обеспечило необходимый прирост скорости до достижения первой

космической и выход на опорную круговую орбиту. Расчетная высота опорной орбиты

"Бурана" составляет 250 км (при грузе 30 т и заправке топливом 8 т). В первом

полете "Буран" был выведен на орбиту высоту 250,7/260,2 км (наклон орбиты 51,6)

с периодом обращения 89,5 мин. При заправке топливом в количестве 14 т возможен

переход на орбиту высотой 450 км с грузом 27 т.

При отказе на этапе выведения одного из маршевых ЖРД 1-й или 2-й ступени РН

ее ЭВМ "выбирает" в зависимости от набранной высоты либо варианты выведения

ОК на низкую орбиту или на одновитковую траекторию полета с последующей

посадкой на одном из запасных аэродромов, либо вариант выведения РН с ОК на

траекторию возврата в район старта с последующим отделением ОК и посадкой его

на основной аэродром. При нормальном запуске ОК 2-я ступень РН, конечная

скорость которой меньше первой космической, продолжает полет по

баллистической траектории до падения в Тихий океан.

Возвращение с орбиты. Для схода с орбиты ОК разворачивается

двигателями газодинамического управления на 180 (хвостом вперед), после чего на

непродолжительное время включаются основные ЖРД и сообщают ему необходимый

тормозной импульс. ОК переходит на траекторию спуска, снова разворачивается на

180 (носом вперед) и выполняет планирование с большим углом атаки. До высоты 20

км осуществляется совместное газодинамическое и аэродинамическое управление, а

на заключительном этапе полета используются только аэродинамические органы

управления. Аэродинамическая схема "Бурана" обеспечивает ему достаточно высокое

аэродинамическое качество, позволяющее осуществить управляемый планирующий

спуск, выполнить на трассе спуска боковой маневр протяженностью до 2000 км для

выхода в зону аэродрома посадки, произвести необходимое предпосадочное

маневрирование и совершить посадку на аэродром. В то же время конфигурация ЛА и

принятая траектория спуска (крутизна планирования) позволяют аэродинамическим

торможением погасить скорость ОК от близкой к орбитальной до посадочной, равной

300 - 360 км/ч. Длина пробега составляет 1100 - 1900 м, на пробеге используется

тормозной парашют. Для расширения эксплуатационных возможностей "Бурана"

предусматривалось использование трех штатных аэродромов посадки (на космодроме

(ВПП посадочного комплекса длиной 5 км и шириной 84 м в 12 км от старта), а

также в восточной (Хороль Приморского края) и западной (Симферополь) частях

страны). Комплекс радиотехнических средств аэродрома создает радионавигационное

и радиолокационное поля (радиус последнего около 500 км), обеспечивающие

дальнее обнаружение ОК, его выведение к аэродрому и всепогодную высокоточную (в

том числе автоматическую) посадку на ВПП.

ЧЕЛОВЕК В КОСМОСЕ

12 апреля 1961 г. в 9 ч 07 мин по московскому времени в нескольких десятках

километров севернее поселка Тюратам в Казахстане на советском космодроме

Байконур состоялся запуск межконтинентальной баллистической ракеты Р-7, в

носовом отсеке которой размещался пилотируемый космический корабль «Восток» с

майором ВВС Юрием Алексеевичем Гагариным на борту. Запуск прошел успешно.

Космический корабль был выведен на орбиту с наклонением 65 гр., высотой

перигея 181 км и высотой апогея 327 км и совершил один виток вокруг Земли за

89 мин. На 108-ой мин после запуска он вернулся на Землю, приземлившись в

районе деревни Смеловка Саратовской области. Таким образом, спустя 4 года

после выведения первого искусственного спутника Земли Советский Союз впервые

в мире осуществил полет человека в космическое пространство.

Космический корабль состоял из двух отсеков. Спускаемый аппарат, являющийся

одновременно кабиной космонавта, представлял собой сферу диаметром 2,3 м,

покрытую специальным материалом для тепловой защиты при входе в атмосферу.

Управление кораблем осуществлялось автоматически, а также космонавтом. В

полете непрерывно поддерживалась с Землей. Атмосфера корабля - смесь

кислорода с азотом под давлением 1 атм. (760 мм рт. ст.). «Восток-1» имел

массу 4730 кг, а с последней ступенью ракеты-носителя 6170 кг. Космический

корабль «Восток» выводился в космос 5 раз, после чего было объявлено о его

безопасности для полета человека.

Через четыре недели после полета Гагарина 5 мая 1961 г. капитан 3-го ранга

Алан Шепард стал первым американским астронавтом. Хотя он и не достиг

околоземной орбиты, он поднялся над Землей на высоту около 186 км. Шепард

запущенный с мыса Канаверал в КК «Меркурий-3» с помощью модифицированной

баллистической ракеты «Редстоун», провел в полете 15 мин 22 с до посадки в

Атлантическом океане. Он доказал, что человек в условиях невесомости может

осуществлять ручное управление космическим кораблем.

КК «Меркурий» значительно отличался от КК «Восток». Он состоял только из

одного модуля - пилотируемой капсулы в форме усеченного конуса длинной 2,9 м

и диаметром основания 1,89 м. Его герметичная оболочка из никелевого сплава

имела обшивку из титана для защиты от нагрева при входе в атмосферу.

Атмосфера внутри «Меркурия» состояла из чистого кислорода

под давлением 0,36 ат. 20 февраля 1962 г. США достигли околоземной орбиты. С

мыса Канаверал был запущен корабль «Меркурий-6», пилотируемый подполковником

ВМФ Джоном Гленном. Гленн пробыл на орбите только 4 ч 55 мин, совершив 3

витка до успешной посадки. Целью полета Гленна было определение возможности

работы человека в КК «Меркурий». Последний раз «Меркурий» был выведен в

космос 15 мая 1963 г.

18 марта 1965 г. был выведен на орбиту КК «Восход» с двумя космонавтами на

борту - командиром корабля полковником Павлом Иваровичем Беляевым и вторым

пилотом подполковником Алексеем Архиповичем Леоновым. Сразу после выхода на

орбиту экипаж очистил себя от азота, вдыхая чистый кислород. Затем был

развернут шлюзовой отсек: Леонов вошел в шлюзовой отсек, закрыл крышку люка

КК и впервые в мире совершил выход в космическое пространство. Космонавт с

автономной системой жизнеобеспечения находился вне кабины КК в течении 20

мин, временами отдаляясь от корабля на расстояние до 5 м. Во время выхода он

был соединен с КК только телефонным и телеметрическим кабелями. Таким

образом, была практически подтверждена возможность пребывания и работы

космонавта вне КК. 3 июня был запущен КК «Джемени-4» с капитанами Джеймсом

Макдивиттом и Эдвардом Уайтом. Во время этого полета, продолжавшегося 97 ч 56

мин, Уайт вышел из КК и провел вне кабины 21 мин, проверяя возможность

маневра в космосе с помощью ручного реактивного пистолета на сжатом газе.

К большому сожалению, освоение космоса не обошлось без жертв. 27 января 1967

г. экипаж готовившийся совершить первый пилотируемый полет по программе

«Аполлон» погиб во время пожара внутри КК сгорев за 15 с в атмосфере чистого

кислорода. Вирджил Гриссом, Эдвард Уайт и Роджер Чаффи стали первыми

американскими астронавтами, погибшими в КК. С Байконура был запущен новый КК

«Союз-1», пилотируемый полковником Владимиром Комаровым. Запуск прошел

успешно. На 18 витке, через 26 ч 45 мин, после запуска, Комаров начал

ориентацию для входа в атмосферу. Все операции прошли нормально, но после

входа в атмосферу и торможения отказала парашютная система. Космонавт погиб

мгновенно в момент удара «Союза» о Землю со скоростью 644 км\ч. В дальнейшем

Космос унес не одну человеческую жизнь, но эти жертвы были первыми.

КОСМИЧЕСКИЙ СКАФАНДР

Космический скафандр — это герметичный костюм, в котором космонавт может жить

и работать в открытом космическом пространстве, на поверхности небесных тел.

(Рис 4.) Скафандр часто сравнивают с уменьшенной до размеров тела человека

герметичной кабиной. И это вполне справедливо. Ведь он содержит почти все

блоки и системы, имеющиеся в герметичных отсеках космического корабля. В

скафандре космонавт нормально дышит, двигается, ему не жарко и не холодно,

хотя снаружи температура меняется в самых широких пределах.

Космические скафандры бывают мягкими, жесткими и полужесткими. Мягкий состоит

из нескольких слоев. Верхний сшит из белой теплостойкой ткани, хорошо

отражающей солнечные лучи. Под ним — слой из фетра или прорезиненной

синтетической ткани, он защищает от мельчайших метеорных частиц.

Теплозащитная одежда состоит из нескольких слоев пленки, покрытой тончайшим

слоем алюминия. Герметичная оболочка делается из резиновой или прорезиненной

ткани. Не пропускающие воздух перчатки, ботинки и шлем завершают «наряд»

космонавта. Специальные системы, размещенные обычно в заплечном ранце

скафандра, в котором выходят в открытый космос, подают кислород для дыхания,

очищают дыхательную смесь от углекислоты, поглощают ненужную влагу, отводят

излишки теплоты или, наоборот, подогревают воздух. Иллюминатор шлема снабжен

светофильтром, защищающим глаза от ослепительных солнечных лучей. Различные

датчики и устройства передают на Землю данные о состоянии здоровья

космонавта. Скафандры мягкого типа использовались американскими астронавтами

на Луне. В них они собирали образцы лунного грунта, работали с научными

приборами, совершали продолжительные прогулки.

Основа жестких скафандров — твердые металлические или пластмассовые оболочки,

повторяющие форму отдельных частей тела. Между собой оболочки соединяются в

местах суставов шарнирами.

В полужестких скафандрах выходили в открытый космос члены экипажей советских

орбитальных станций. Часть скафандра, предназначенная для туловища, выполнена

из металла, в то время как оболочки для рук и ног остались мягкими. Такая

конструкция обладает определенными преимуществами. Например, этот скафандр не

надевают, в него входят, а в космосе — вплывают через имеющийся на спине люк.

Это позволило уменьшить число застежек и других разъемных соединений в

скафандре и, следовательно, повысить его надежность. Со временем скафандры

становятся не только надежнее, но и удобнее. В идеале космонавт вообще не

должен замечать своей непростой одежды, работать в ней свободно, без лишнего

напряжения. Конечно, достичь совершенства очень трудно, но конструкторы

стремятся именно к такой цели.

«МИР»

(по данным сайта: http://www.cosmomir.ru/mks/mir.html)

В летопись космонавтики дата 20 февраля 1986 года вошла как начало нового

этапа создания на околоземной орбите многофункциональной научно-

исследовательской лаборатории - станции «Мир», 20-тонный базовый блок которой

вывела на орбиту ракета-носитель «Протон». Построенная на базе комплекса

«Салют», станция «Мир» имела целый ряд технических и технологических

усовершенствований: была увеличена мощность системы энергопитания, созданы

более комфортные условия для работы и отдыха космонавтов, расширены

функциональные возможности оборудования. Орбитальный комплекс предназначался

для построения многоцелевого постоянно действующего пилотируемого комплекса

со специальными орбитальными модулями научного и производственного

назначения. Основу составлял герметичный рабочий отсек с центральным постом

управления и средствами связи. Для удобства экипажа были оборудованы две

индивидуальные каюты и общая кают-компания с рабочим столом и устройствами

для подогрева воды и пищи.

Несмотря на то, что «Мир» когда-то произвел революцию в области пилотируемых космических полетов, заслуженно став гордостью советской космонавтики, со временем этот орбитальный комплекс перестал отвечать современным исследовательским задачам. Кроме того, «Мир» мог упасть на Землю, как это произошло пару десятилетий назад со станцией «Салют-7», да и затраты на эксплуатацию станции становилось все труднее оправдать. Россия, имеющая более чем 25-летний опыт эксплуатации орбитальных станций, но не имеющая возможности в одиночку профинансировать столь крупную программу, выступила с предложением объединить усилия России и США в осуществлении пилотируемых программ. Так возник проект «Международная космическая станция» (МКС), к которому впоследствии присоединились Канада, Япония и Европейское Сообщество. Расчетный срок эксплуатации 377-тонной станции на орбите - 15 лет. Помимо основных направлений, включающих проведение фундаментальных исследований, производство материалов и биопрепаратов в условиях микрогравитации, исследование атмосферы и земной поверхности и т. д., МКС предполагается использовать и для решения наиболее злободневных проблем, в т. ч. и в борьбе с терроризмом. Самым «полезным» отсеком МКС при проведении антитеррористической операции может стать американский модуль «Destiny» - поистине «окно в мир». На его круглом иллюминаторе большого сечения в средней части могут быть размещены различные фото- и телекамеры, позволяющие получить изображения необходимых объектов с высоким разрешением. Основные направления научных исследований на «Мире»: астро­физика, геофизика, космическая технология, медицина, биология, биотехнология. Самыми значительными астрофи­зическими достижениями стали на­блюдения с телескопами орбиталь­ной обсерватории «Рентген», устано­вленной на модуле «Квант», создан­ной совместно специалистами СССР, Великобритании, Нидерландов, ФРГ и ЕКА. Получен огромный объем ин­формации о рентгеновских источни­ках в различных районах Вселенной. Регулярно с помощью телескопов «Глазар» и «Глазар-2» проводились обзоры небесной сферы для созда­ния звездного атласа в ультрафиоле­товом диапазоне. Очень повезло ас­трономам, что вспышка сверхновой в Большом Магелановом Облаке про­изошла в тот момент, когда на орбите уже находилась станция «Мир». Это позволило наблюдать развитие сверхновой в диапазонах электромаг­нитных волн, недоступных для назем­ных приборов. С помощью различных спектромет­ров в течение многих лет ведутся ре­гулярные геофизические исследо­вания. Проводятся измерения пото­ков заряженных частиц высоких энергии и их взаимодействие с маг­нитным полем Земли, изучается их вклад в радиационные пояса. По ре­зультатам наблюдений получена но­вая информация о верхних слоях атмосферы, полярных сияниях, потоках микрометеорных частиц вдоль орби­ты ДОС. Материалы с результатами геофизических исследований либо привозились космонавтами при возвращении, либо доставлялись с помо­щью специальных СГК. Постоянно ве­дутся съемки различных районов планеты (в том числе зарубежных территорий на коммерческой основе) с целью исследования природных ре­сурсов Земли и окружающей среды. Эксперименты по космической технологии проводились на электро­нагревательных установках отечественного и зарубежного производства. Цель этих работ - изучение процессов структурообразования металли­ческих сплавов в условиях невесомо­сти и получение кристаллов полупроводниковых материалов улучшенного качества. Изучалось влияние факто­ров открытого космического пространства на различные материалы и элементы электрорадиосистем. Постоянно проводятся эксперимен­ты, направленные на дальнейшее со­вершенствование космической техни­ки, проверку конструкторско-техно­логических решений и испытания но­вых образцов, включая монтажно-сборочные работы. Сюда же относят­ся исследования динамических хара­ктеристик ДОС «Мир» в различной конфигурации. Важным техническим экспериментом стало испытание ин­дивидуального средства передвиже­ния космонавта в открытом космосе. Испытательные полеты на «космиче­ском кресле» успешно провели А.А. Серебров и А.С. Викторенко в феврале 1990 г. Сейчас оно выведено в открытый космос и прикреплено к внешней поверхности модуля «Кри­сталл». Был проведен оригинальный экспе­римент (на грузовом корабле «Прог­ресс М-15») по развертыванию в кос­мосе крупногабаритного бескаркасно­го пленочного отражателя. Такие от­ражатели могут использоваться в ка­честве солнечного паруса для созда­ния тягового усилия или для освеще­ния районов земной поверхности от­раженным солнечным светом. Выполнены многочисленные био­логические исследования жизнен­ного цикла и изменений в развитии высших растений и животных в усло­виях космического полета. Проводи­лись эксперименты по электрофоретическому разделению и очистке био­логически активных веществ и лекар­ственных препаратов. Получены и до­ставлены на Землю опытные партии монокристаллов белковых соедине­ний для последующего использова­ния в фармакологии. На станции постоянно ведутся ме­дицинские эксперименты, наблюдения и исследования по дальней­шей оценке влияния невесомости и других факторов космического поле­та на организм человека. Апробиро­вана и доведена до практического ис­пользования созданная в нашей стра­не система профилактических пред­полетных, полетных и ре-адаптационных мероприятий, включающая режимы работы, отдыха и питания, программы проведения наземных и орбитальных тренировок, вопросы применения фармакологических средств и специальных устройств, обеспечение психологической под­держки и многое другое. Это позволи­ло без ущерба для здоровья совер­шать длительные космические поле­ты, сохраняя высокую работоспособ­ность и хорошее самочувствие у муж­чин и женщин. Обширная статистика это подтверждает. Наш единствен­ный в мире многолетний опыт в этой области сейчас интенсивно осваива­ют американские ученые и астронав­ты для реализации его на станции «Альфа». Советскими и российскими космонавтами за 16 лет в 20 полетах достигнута длительность пребывания на орбите 4-5 месяцев, около 6 меся­цев продолжалось 18 полетов, четы­ре полета (Романенко Ю.В., Ти­тов В.Г., Манаров М.Х., Крикалев С.К.) длились 10-12 месяцев. Кро­ме того, превысив рекорды своих стран, два американских астронавта летали на станции «Мир» по 4 месяца и немецкий космонавт - 6 месяцев. Полеты космонавтов на станции «Мир» существенно подняли планку и мировых рекордов. Врач В.В. Поля­ков совершил два полета продолжи­тельностью 240 и 437 сут, установив абсолютные мировые рекорды продолжительности за один полет и по суммарному пребыванию в космо­се. Особого внимания заслуживают рекордные полеты женщин: 169-ти суточный полет Елены Кондаковой и 188-ми суточный полет Шеннон Люсид.

СТАНЦИЯ «МИР» В ЦИФРАХ И ФАКТАХ

• Всего на станции, кроме россиян, побывали представители 12 стран, в том числе 44 американца. Трижды на ее борту одновременно работали 10 космонавтов. • Дольше всех на станции проработал Сергей Авдеев: за три экспедиции он пробыл на борту комплекса в общей сложности 2 года и 11 дней. • Валерий Поляков совершил самый длительный в истории космический полет -14,5 месяца. • В течение 9 лет 11 месяцев и 20 дней комплекс «Мир» эксплуатировался в непрерывном пилотируемом режиме. • После того как 11 апреля 1987 г. Юрий Романенко и Александр Лавейкин осуществили выход в открытый космос, космонавты еще 107 раз покидали борт «Мира», проработав вне корабля в общей сложности более 364 часов. • Системами регенерации воды из конденсата и урины воспроизведено более 20 тонн воды. Для доставки такого количества воды с Земли потребовалось бы 9 дополнительных запусков грузовых кораблей типа «Прогресс».

Страницы: 1, 2, 3, 4